为具有透明度的 PNG 设置背景颜色

Question

我正在加载具有透明平面的 PNG 图像。当转换为灰度时，图像中的透明区域显示为黑色，这似乎是默认背景。我需要它们是白色的。我能做什么？

[这不是关于如何保持透明度的常见问题。]

Answer 1

最有效的方法（内存和 CPU）是让libPNG 来做，使用png_set_background：

如果您不需要或无法处理您可以调用的 Alpha 通道 png_set_background() 通过对固定的合成来删除它 颜色。不要调用 png_set_strip_alpha() 来执行此操作 - 它会离开 此图像透明部分中的虚假像素值。

png_set_background(png_ptr, &background_color,
   PNG_BACKGROUND_GAMMA_SCREEN, 0, 1);

background_color 是一个 RGB 或灰度值，根据 数据格式 libpng 将为您生成。

不幸的是，围绕 libPNG 的 OpenCV 包装器不使用此功能，因此您必须自己修补一些基本支持（受限于将其他选项传递给 imread 的能力有限）。

其他可能的方法是为此特定目的使用 libPNG 编写您自己的简单图像加载器。

如果您负担得起一些废物，请将其加载为 BGRA，并进行一些后期处理。不过，我会比Gabriel 引用的代码更进一步，并在其中加入颜色转换。

void remove_transparency(cv::Mat const& source
    , cv::Mat& destination
    , uint8_t background_color)
{
    CV_Assert(source.type() == CV_8UC4);

    destination.create(source.rows, source.cols, CV_8UC1);

    auto it_src(source.begin<cv::Vec4b>()), it_src_end(source.end<cv::Vec4b>());
    auto it_dest(destination.begin<uint8_t>());

    std::transform(it_src, it_src_end, it_dest
        , [background_color](cv::Vec4b const& v) -> uchar
        {
            // Conversion constants taken from cvtColor docs...
            float gray(v[0] * 0.114f + v[1] * 0.587f + v[2] * 0.299f);
            float alpha(v[3] / 255.0f);
            return cv::saturate_cast<uchar>(gray * alpha + background_color * (1 - alpha));
        }
        );
}

当然，这仍然是单线程的，所以让我们利用cv::parallel_for_ 进一步改进它。

class ParallelRemoveTransparency
    : public cv::ParallelLoopBody
{
public:
    ParallelRemoveTransparency(cv::Mat const& source
        , cv::Mat& destination
        , uint8_t background_color)
        : source_(source)
        , destination_(destination)
        , background_color_(background_color)
    {
        CV_Assert(source.size == destination.size);
    }

    virtual void operator()(const cv::Range& range) const
    {
        cv::Mat4b roi_src(source_.rowRange(range));
        cv::Mat1b roi_dest(destination_.rowRange(range));

        std::transform(roi_src.begin(), roi_src.end(), roi_dest.begin()
            , [this](cv::Vec4b const& v) -> uint8_t {
                float gray(v[0] * 0.114f + v[1] * 0.587f + v[2] * 0.299f);
                float alpha(v[3] / 255.0f);
                return cv::saturate_cast<uint8_t>(gray * alpha + background_color_ * (1 - alpha));
            }
            );
    }

private:
    cv::Mat const& source_;
    cv::Mat& destination_;
    uint8_t background_color_;
};

void remove_transparency(cv::Mat const& source
    , cv::Mat& destination
    , uint8_t background_color)
{
    CV_Assert(source.type() == CV_8UC4);

    destination.create(source.rows, source.cols, CV_8UC1);

    ParallelRemoveTransparency parallel_impl(source, destination, background_color);
    cv::parallel_for_(cv::Range(0, source.rows), parallel_impl);
}

---

事实证明，您在 Python 中需要这个。以下是替代方案的简短草稿：

import numpy as np
import cv2

def remove_transparency(source, background_color):
    source_img = cv2.cvtColor(source[:,:,:3], cv2.COLOR_BGR2GRAY)
    source_mask = source[:,:,3]  * (1 / 255.0)

    background_mask = 1.0 - source_mask

    bg_part = (background_color * (1 / 255.0)) * (background_mask)
    source_part = (source_img * (1 / 255.0)) * (source_mask)

    return np.uint8(cv2.addWeighted(bg_part, 255.0, source_part, 255.0, 0.0))


img = cv2.imread('smile.png', -1)
result = remove_transparency(img, 255)

cv2.imshow('', result)
cv2.waitKey()

Answer 2

如果您读取带有imread 的PNG 而没有通过IMREAD_UNCHANGED，那么您将获得一个3 通道的BGR 图像。 如果有第四个 Alpha 通道（0 = 完全透明，255 = 完全可见），那么它会被裁剪作为文档put it。

您在具有透明像素的地方得到黑色像素，这仅仅是因为像素的 BGR 部分呈现黑色。 (Vec3b(0, 0, 0))。

如果您不相信，请尝试打开 作为 BGR（imread 没有IMREAD_UNCHANGED 参数）并显示（imshow 然后waitkey 两个图像如下：

虽然它们在此页面或 Gimp 中看起来很相似，但第一个应该有黑色背景，而第二个应该有红色背景。

第一个解决方案：使用 Michael Jepson 的overlayImage function

#include <opencv2/highgui/highgui.hpp> 
#include <opencv2/imgcodecs.hpp>
int main(int argc, char** argv ) {
   cv::Mat img_4_channels;
   img_4_channels = cv::imread(argv[1], cv::IMREAD_UNCHANGED); // gives 8UC4
   // img_4_channels = cv::imread(argv[1]); // inappropriate: gives 8UC3

   cv::Mat background = cv::Mat(img_4_channels.size(), CV_8UC3, cv::Vec3b(255, 255, 255)); // white background
   overlayImage(background, img_4_channels, img_3_channels, cv::Point2i(0, 0));

   cv::imshow("3 channels", img_3_channels);
}

第二个解决方案：this answer by Rosa Gronchi

这个方案更轻量级（没有前景坐标，不需要分配背景图片）。