opencv 按位操作

opencv位运算说明

按位与，按位或，按位非，按位异或

在 OpenCV 中，按位操作函数的接口一般包括两个或多个图像数组（矩阵）作为输入，常常还会有一个可选的掩码参数。下面我列出每个函数的具体接口参数及其意义说明：

1. cv2.bitwise_and（按位与）

• 功能：两个图像的对应像素按位相与。只有当两个图像的像素值都为 1 时，结果才为 1。
• 常用于：将图像与掩码结合，提取感兴趣的区域。

 cv2.bitwise_and(src1, src2[, dst[, mask]]) -> dst

• src1：输入图像1。必须是与 src2 尺寸相同、类型一致的数组（通常是单通道或三通道图像）。
• src2：输入图像2。与 src1 尺寸和类型一致的数组。
• dst（可选）：输出图像，尺寸和类型与 src1 和 src2 相同。如果省略，函数会返回新的数组。
• mask（可选）：操作掩码，尺寸和类型为单通道 8 位图像。此掩码用于限定操作的区域，掩码为 0 的位置不会被处理。

2. cv2.bitwise_or（按位或）

• 功能：两个图像的对应像素按位相或。只要有一个像素值为 1，结果就是 1。
• 常用于：合并两幅图像的区域。

 cv2.bitwise_or(src1, src2[, dst[, mask]]) -> dst

• src1：输入图像1，必须与 src2 尺寸和类型一致。
• src2：输入图像2，尺寸和类型与 src1 一致。
• dst（可选）：输出图像，尺寸和类型与输入图像一致。如果省略，函数会返回新的数组。
• mask（可选）：掩码图像，单通道 8 位图像。仅在掩码非零的地方执行操作。

3. cv2.bitwise_not（按位非）

• 功能：对图像的每个像素取反，将 1 变为 0，0 变为 1。
• 常用于：反转二值图像或图像的掩码。

 cv2.bitwise_not(src[, dst[, mask]]) -> dst

• src：输入图像，可以是单通道或多通道图像。
• dst（可选）：输出图像，尺寸和类型与 src 一致。如果省略，函数会返回新的数组。
• mask（可选）：操作掩码，单通道 8 位图像。此掩码用于限定操作的区域，掩码为 0 的位置不会被处理。

4. cv2.bitwise_xor（按位异或）

• 功能：两个图像的对应像素按位异或。只有当两个像素值不同时，结果才为 1。
• 常用于：比较两个图像的差异。

 cv2.bitwise_xor(src1, src2[, dst[, mask]]) -> dst

• src1：输入图像1，必须与 src2 尺寸和类型一致。
• src2：输入图像2，尺寸和类型与 src1 一致。
• dst（可选）：输出图像，尺寸和类型与输入图像一致。如果省略，函数会返回新的数组。
• mask（可选）：掩码图像，单通道 8 位图像。仅在掩码非零的地方执行操作。

参数说明：

• src1/src2：输入图像数组。可以是单通道（灰度图像）或三通道（彩色图像），类型通常为 8 位（如 np.uint8），尺寸必须相同。
• dst：输出图像数组，类型与输入图像相同。此参数是可选的，如果没有提供，函数会创建并返回新的数组。
• mask：掩码图像。它是一个单通道的二值图像（8 位图像），用于指定操作区域。仅当掩码位置为非零时，该位置的像素才会被处理。

注：可选参数在使用时必须显示赋值，除非所有可选参数都按顺序进行赋值

这些参数允许在处理图像时具有更高的灵活性，特别是掩码 mask 参数，可以控制操作只发生在图像的特定区域。

图像与自身位运算

按位与，按位或，按位非，按位异或

1. 按位与操作（bitwise_and）

• 操作：result = cv2.bitwise_and(image, image)
• 结果：图像与自身按位与的结果是 原图像本身。
• 原因：按位与的规则是只有两个像素值都为 1 时，结果才为 1。图像与自身比较时，每个像素值与自身做比较，结果就是原像素值不变。即 pixel & pixel == pixel。

2. 按位或操作（bitwise_or）

• 操作：result = cv2.bitwise_or(image, image)
• 结果：图像与自身按位或的结果也是 原图像本身。
• 原因：按位或的规则是只要有一个像素值为 1，结果就为 1。由于图像每个像素值与自身做比较，因此结果仍然是原像素值不变。即 pixel | pixel == pixel。

3. 按位非操作（bitwise_not）

• 操作：result = cv2.bitwise_not(image)

• 结果：图像按位非操作的结果是 反转图像。

• 原因：按位非会将图像中每个像素的位值取反。对于 8 位图像，像素值范围是 0-255，按位非会将每个像素的值变为 255 - pixel_value。例如，像素值为 0 的位置变为 255，像素值为 255 的位置变为 0。因此，按位非操作会将图像的颜色反转。

• 示例：如果原图像是黑色（0）的地方，结果图像变成白色（255）；白色（255）的地方变成黑色（0）。

4. 按位异或操作（bitwise_xor）

• 操作：result = cv2.bitwise_xor(image, image)
• 结果：图像与自身按位异或的结果是 全黑图像（所有像素值为 0）。
• 原因：按位异或的规则是当两个像素值不同，结果为 1；当两个像素值相同时，结果为 0。由于图像的每个像素值都与自身完全相同，因此每个像素都会产生 0，结果是全黑图像。即 pixel ^ pixel == 0。

结果总结：

• cv2.bitwise_and(image, image)：结果是 原图像本身。
• cv2.bitwise_or(image, image)：结果是 原图像本身。
• cv2.bitwise_not(image)：结果是 反转后的图像。
• cv2.bitwise_xor(image, image)：结果是 全黑图像。