C++ OpenCV实现抖音"蓝线挑战"特效

来源：jb51　　时间：2022/1/17 10:43:37　　对本文有异议

前言

本文将使用OpenCV C++ 实现抖音上的特效“蓝线挑战”。虽然看起来觉得很牛的样子，但如果了解其中的原理就非常简单了。本案例是我自己对于这个特效实现过程的理解，仅供参考。

算法原理可以分为三个流程：

1、将视频（图像）从（顶->底）或（左->右）逐行（列）扫描图像。

2、将扫描完成的行（列）像素重新生成定格图像。

3、使用原帧图像像素填充未扫描到的像素。

接下来就具体来看看是如何实现的吧。

一、图像扫描

首先第一步，拿到一个视频（很多帧图像）可以简单的看成图像处理。我们需要将图像从顶到底逐行进行像素扫描，当然也可以从左到右逐列扫描，这要看你想要实现什么样的效果。在这里，我实现的是从上到下逐行扫描。效果如图所示。

二、生成定格图像

所谓生成定格图像就是将我们每扫描到的行像素重新进行绘制。

    //从顶向下逐行扫描图像
    if (h < height)
    {
        h++;
        //将扫描到的图像像素进行重新绘制，生成新图像
        for (int j = 0; j < width; j++)
        {
            for (int c = 0; c < 3; c++)
            {
                temp.at<Vec3b>(h, j)[c] = canvas.at<Vec3b>(h, j)[c];
            }
        }
        //绘制扫描过程
        line(canvas, Point(0, h), Point(width, h), Scalar(255, 255, 0), 2);
    }

如图所示，这是使用上面代码段实现的逐行扫描生成定格图像。从效果上看，已经得到了我们想要的大致效果了。不过现在的问题是，经扫描到的行有像素填充，未扫描到的行还是漆黑一片。所以接下来我们需要做的就是将未扫描到的行用原图进行填充。具体请看源码注释。

三、图像混合

//将两幅图像进行线性混合
bool Linear_Blend(Mat src1, Mat src2, Mat& dst)
{
?? ?/*
?? ?参数说明：
?? ?src1：生成的定格图像。由于生成的定格图像是从顶往下逐行扫描，故在扫描线下的像素为0
?? ?src2：原视频帧图像
?? ?dst：新生成的定格图像。
?? ?算法原理：经扫描到的像素用src1进行填充，未扫描到的像素用src2进行填充，这样就可以得到我们所要的效果了。
?? ?*/

?? ?for (int i = 0; i < src1.rows; i++)
?? ?{
?? ??? ?for (int j = 0; j < src1.cols; j++)
?? ??? ?{
?? ??? ??? ?for (int c = 0; c < 3; c++)
?? ??? ??? ?{
?? ??? ??? ??? ?if (src1.at<Vec3b>(i, j)[0] != 0)
?? ??? ??? ??? ?{
?? ??? ??? ??? ??? ?dst.at<Vec3b>(i, j)[c] = src1.at<Vec3b>(i, j)[c];
?? ??? ??? ??? ?}
?? ??? ??? ??? ?else
?? ??? ??? ??? ?{
?? ??? ??? ??? ??? ?dst.at<Vec3b>(i, j)[c] = src2.at<Vec3b>(i, j)[c];
?? ??? ??? ??? ?}
?? ??? ??? ?}
?? ??? ?}
?? ?}

?? ?return true;
}

四、效果显示

如上图所示，至此我们已经完成了案例所想要的效果。请参考源码，注释也比较详细了。

五、源码

#include<iostream>
#include<opencv2/opencv.hpp>
using namespace std;
using namespace cv;

/*
抖音特效：蓝线挑战
算法原理：
?? ?1、将视频（图像）从（顶->底）或（左->右）逐行（列）扫描图像。
?? ?2、将扫描完成的行（列）像素重新生成定格图像
?? ?3、使用原帧图像像素填充未扫描到的像素
*/

//将两幅图像进行线性混合
bool Linear_Blend(Mat src1, Mat src2, Mat& dst)
{
?? ?/*
?? ?参数说明：
?? ?src1：生成的定格图像。由于生成的定格图像是从顶往下逐行扫描，故在扫描线下的像素为0
?? ?src2：原视频帧图像
?? ?dst：新生成的定格图像。
?? ?算法原理：经扫描到的像素用src1进行填充，未扫描到的像素用src2进行填充，这样就可以得到我们所要的效果了。
?? ?*/

?? ?for (int i = 0; i < src1.rows; i++)
?? ?{
?? ??? ?for (int j = 0; j < src1.cols; j++)
?? ??? ?{
?? ??? ??? ?for (int c = 0; c < 3; c++)
?? ??? ??? ?{
?? ??? ??? ??? ?if (src1.at<Vec3b>(i, j)[0] != 0)
?? ??? ??? ??? ?{
?? ??? ??? ??? ??? ?dst.at<Vec3b>(i, j)[c] = src1.at<Vec3b>(i, j)[c];
?? ??? ??? ??? ?}
?? ??? ??? ??? ?else
?? ??? ??? ??? ?{
?? ??? ??? ??? ??? ?dst.at<Vec3b>(i, j)[c] = src2.at<Vec3b>(i, j)[c];
?? ??? ??? ??? ?}
?? ??? ??? ?}
?? ??? ?}
?? ?}

?? ?return true;
}

int main()
{
?? ?VideoCapture capture;
?? ?capture.open("test.avi");
?? ?if (!capture.isOpened())
?? ?{
?? ??? ?cout << "can not open the camera!" << endl;
?? ??? ?system("pause");
?? ??? ?return -1;
?? ?}

?? ?int width = capture.get(CAP_PROP_FRAME_WIDTH);//视频帧宽
?? ?int height = capture.get(CAP_PROP_FRAME_HEIGHT);//视频帧高

?? ?//保存视频
?? ?VideoWriter writer;
?? ?int fourcc = writer.fourcc('m', 'p', '4', 'v'); //视频编码
?? ?Size size(capture.get(CAP_PROP_FRAME_WIDTH), capture.get(CAP_PROP_FRAME_HEIGHT));
?? ?writer.open("result.avi", fourcc, 30, size, true);

?? ?int h = 0;//定义变量，代表当前扫描高度

?? ?//用于生成定格照
?? ?Mat temp = Mat::zeros(Size(width, height), CV_8UC3);
?? ?
?? ?Mat frame;
?? ?while (capture.read(frame))
?? ?{
?? ??? ?//将图像拷贝一份，用于每帧更新
?? ??? ?Mat canvas = frame.clone();

?? ??? ?//从顶向下逐行扫描图像
?? ??? ?if (h < height)
?? ??? ?{
?? ??? ??? ?h++;
?? ??? ??? ?//将扫描到的图像像素进行重新绘制，生成新图像
?? ??? ??? ?for (int j = 0; j < width; j++)
?? ??? ??? ?{
?? ??? ??? ??? ?for (int c = 0; c < 3; c++)
?? ??? ??? ??? ?{
?? ??? ??? ??? ??? ?temp.at<Vec3b>(h, j)[c] = canvas.at<Vec3b>(h, j)[c];
?? ??? ??? ??? ?}
?? ??? ??? ?}
?? ??? ??? ?//绘制扫描过程
?? ??? ??? ?line(canvas, Point(0, h), Point(width, h), Scalar(255, 255, 0), 2);
?? ??? ?}

?? ??? ?Mat result = Mat::zeros(frame.size(), frame.type());//蓝线挑战最终定格图
?? ??? ?Linear_Blend(temp, canvas, result); //将两张图像进行像素叠加

?? ??? ?//writer.write(temp);//进行视频保存

?? ??? ?imshow("定格图像", temp);
?? ??? ?imshow("原视频帧", canvas);
?? ??? ?imshow("蓝线挑战", result);

?? ??? ?char key = waitKey(10);
?? ??? ?if (key == 27) break;
?? ?}

?? ?capture.release();
?? ?system("pause");
?? ?return 0;
}