OpenCV C++版實現圖像風格遷移

要使用OpenCV C++版實現圖像風格遷移，你需要首先安裝OpenCV庫。然后，你可以使用以下步驟來實現圖像風格遷移：

1. 包含必要的頭文件：

#include <opencv2/opencv.hpp>
#include <opencv2/highgui.hpp>
#include <opencv2/imgproc.hpp>
#include<iostream>

2. 定義一個函數來計算圖像的高斯金字塔表示：

std::vector<cv::Mat> createGaussianPyramid(const cv::Mat& img, int levels) {
    std::vector<cv::Mat> pyramid;
    pyramid.push_back(img);
    for (int i = 1; i< levels; ++i) {
        cv::Mat downsampled;
        cv::pyrDown(pyramid[i - 1], downsampled);
        pyramid.push_back(downsampled);
    }
    return pyramid;
}

3. 定義一個函數來計算圖像的拉普拉斯金字塔表示：

std::vector<cv::Mat> createLaplacianPyramid(const cv::Mat& img, int levels) {
    std::vector<cv::Mat> gaussianPyramid = createGaussianPyramid(img, levels);
    std::vector<cv::Mat> laplacianPyramid;
    for (int i = 0; i< levels - 1; ++i) {
        cv::Mat upSampled;
        cv::pyrUp(gaussianPyramid[i + 1], upSampled, gaussianPyramid[i].size());
        cv::Mat lap = gaussianPyramid[i] - upSampled;
        laplacianPyramid.push_back(lap);
    }
    laplacianPyramid.push_back(gaussianPyramid[levels - 1]);
    return laplacianPyramid;
}

4. 定義一個函數來將拉普拉斯金字塔重構為圖像：

cv::Mat reconstructImageFromLaplacianPyramid(const std::vector<cv::Mat>& laplacianPyramid) {
    cv::Mat img = laplacianPyramid.back();
    for (int i = laplacianPyramid.size() - 2; i >= 0; --i) {
        cv::Mat upSampled;
        cv::pyrUp(img, upSampled, laplacianPyramid[i].size());
        img = laplacianPyramid[i] + upSampled;
    }
    return img;
}

5. 定義一個函數來實現圖像風格遷移：

cv::Mat styleTransfer(const cv::Mat& content, const cv::Mat& style, int levels, float alpha, float beta) {
    // 計算內容圖像和風格圖像的拉普拉斯金字塔表示
    std::vector<cv::Mat> contentLaplacianPyramid = createLaplacianPyramid(content, levels);
    std::vector<cv::Mat> styleLaplacianPyramid = createLaplacianPyramid(style, levels);

    // 對每個金字塔層次進行風格遷移
    std::vector<cv::Mat> resultLaplacianPyramid;
    for (int i = 0; i< levels; ++i) {
        cv::Mat contentFeatures, styleFeatures;
        cv::Mat resultFeatures = cv::Mat::zeros(contentLaplacianPyramid[i].size(), CV_32F);

        // 提取內容特征
        cv::Mat grayContent;
        cv::cvtColor(contentLaplacianPyramid[i], grayContent, cv::COLOR_BGR2GRAY);
        grayContent.convertTo(contentFeatures, CV_32F);

        // 提取風格特征
        cv::Mat grayStyle;
        cv::cvtColor(styleLaplacianPyramid[i], grayStyle, cv::COLOR_BGR2GRAY);
        grayStyle.convertTo(styleFeatures, CV_32F);

        // 計算風格遷移后的特征
        for (int y = 0; y< contentFeatures.rows; ++y) {
            for (int x = 0; x< contentFeatures.cols; ++x) {
                float* contentPtr = contentFeatures.ptr<float>(y) + x;
                float* stylePtr = styleFeatures.ptr<float>(y) + x;
                float* resultPtr = resultFeatures.ptr<float>(y) + x;

                *resultPtr = alpha * (*contentPtr) + beta * (*stylePtr);
            }
        }

        // 將結果特征轉換回BGR圖像
        cv::Mat resultLayer;
        resultFeatures.convertTo(resultLayer, CV_8U);
        cv::cvtColor(resultLayer, resultLayer, cv::COLOR_GRAY2BGR);

        // 將結果添加到結果金字塔中
        resultLaplacianPyramid.push_back(resultLayer);
    }

    // 從拉普拉斯金字塔中重構圖像
    cv::Mat result = reconstructImageFromLaplacianPyramid(resultLaplacianPyramid);
    return result;
}

6. 在主函數中調用styleTransfer函數：

int main(int argc, char** argv) {
    if (argc != 4) {
        std::cout << "Usage: style_transfer<content_image><style_image><output_image>"<< std::endl;
        return -1;
    }

    // 讀取內容圖像和風格圖像
    cv::Mat content = cv::imread(argv[1]);
    cv::Mat style = cv::imread(argv[2]);

    // 設置參數
    int levels = 6;
    float alpha = 0.6;
    float beta = 1 - alpha;

    // 進行風格遷移
    cv::Mat result = styleTransfer(content, style, levels, alpha, beta);

    // 保存結果
    cv::imwrite(argv[3], result);

    return 0;
}

7. 編譯并運行程序：

g++ style_transfer.cpp -o style_transfer `pkg-config --cflags --libs opencv`
./style_transfer content.jpg style.jpg output.jpg

這將生成一個名為output.jpg的圖像，其中包含應用了風格遷移的內容圖像。你可以根據需要調整參數以獲得不同的效果。