绿幕图像的背景替换需要经历①色彩空间转换、②提取绿幕区域、③反转绿幕区域、④复制图像，其中遇到的各种函数和代码也都在本文有详细介绍。

一、色彩空间转换

  要去除绿幕图像中的绿幕，首先需要将图像转换到hsv色彩空间，这样方便后续对图像的处理。使用 cvtcolor() 函数可以完成色彩空间的转换。

1
2
3
4
5
6
void cv::cvtColor(
	InputArray 	src,		//输入图像矩阵
	OutputArray dst,		//输出图像矩阵
	int 		code,		//转换方式
	int 		dstCn = 0	//目标图像通道数
)

一般的使用方法如下，图像转换至hsv色彩空间的示例程序：

1
2
3
4
5
void MyDemo::inRange_Demo(Mat& image) {
	Mat hsv;	//存储转换后的hsv图像
	cvtColor(image, hsv, COLOR_BGR2HSV);//进行色彩空间转换
	imshow("hsv_image", hsv);
}

二、提取绿幕区域

  图像转换到hsv色彩空间后，就可以进行色彩区域的提取了，这里使用的函数是 inRange() 。

1
2
3
4
5
6
void inRange(
	InputArray 	src,	//输入图像
	InputArray	lowerb,	//下边界数组阈值
	InputArray	upperb,	//上边界数组阈值
	OutputArray dst		//输出图像
);

其中，由于HSV的取值范围为H(0-180)、S(0-255)、V(0-255)。因此上下边界数组阈值可以通过如下表格获取

  黑 灰 白 红 橙 黄 绿 青 蓝 紫
hmin 0 0 0 0/156 11 26 35 78 100 125
hmax 180 180 180 10/180 25 34 77 99 124 155
smin 0 0 0 43 43 43 43 43 43 43
smax 255 43 30 255 255 255 255 255 255 255
vmin 0 46 221 46 46 46 46 46 46 46
vmax 46 220 255 255 255 255 255 255 255 255

  由于本文要替换绿幕，所以选择绿色的阈值，分别是：hmin=35、hmax=77、smin=43、smax=255、vmin=46、vmax=255。因此可以得到下边界数组为 Scalar(35, 43, 46) ，上边界数组为 Scalar(77, 255, 255) 。

  因此提取绿幕的程序如下：

1
2
3
4
5
6
7
 void MyDemo::inRange_Demo(Mat& image) {
	Mat hsv;	//存储转换后的hsv图像
	cvtColor(image, hsv, COLOR_BGR2HSV);//进行色彩空间转换
	Mat mask;	//存储提取绿幕区域后的图像
	inRange(hsv, Scalar(35, 43, 46), Scalar(77, 255, 255), mask);
	imshow("mask", mask);
}

三、替换背景

  前面已经完成了对绿幕区域的提取，接下来只需要对提取的区域反转，选择人物的区域，进而将人物复制到新背景即可。
  反转选择区域使用的是 bitwise_not() 函数。
  复制图像使用的是 image.copyTo(newimage，mask) 方法，作用是把mask和image重叠以后把mask中像素值为0（黑色）的点对应的image中的点变为透明，而保留其他点，将保留的点拷贝到newimage中。

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
void MyDemo::inRange_Demo(Mat& image) {

	//转换色彩空间
	Mat hsv;
	cvtColor(image, hsv, COLOR_BGR2HSV);

	//提取绿幕区域
	Mat mask;
	inRange(hsv, Scalar(35, 43, 46), Scalar(77, 255, 255), mask);
	imshow("mask", mask);

	//反转提取人物区域	
	bitwise_not(mask, mask);

	//人物复制到新背景中
	Mat bg = imread("E:/Program/OpenCV/vcworkspaces/opencv_452/img/plantbg.jpg");//背景图片
	image.copyTo(bg, mask);
	imshow("Finished", bg);
}