OpenCV图像加权函数：addWeighted

1 addWeighted函数

在OpenCV 里，addWeighted 函数的作用是对两个图像进行加权求和，常用于图像融合、图像过渡等场景。函数如下：

cv2.addWeighted(src1, alpha, src2, beta, gamma[, dst[, dtype]])

2 参数解释

• src1：第一个输入图像。
• alpha：第一个输入图像的权重，取值范围是 0 到 1。
• src2：第二个输入图像，它的大小和通道数必须与 src1 相同。
• beta：第二个输入图像的权重，取值范围是 0 到 1。
• gamma：标量值，添加到加权和中（通常用于亮度调整）。
• dst：输出图像（可选参数，直接通过返回值获取）。
• dtype：输出图像的可选深度，若未指定，则使用输入图像的深度。

该函数将两个图像按权重相加，实现图像的线性混合，其数学公式为：
$$dst=\alpha \ast src1+\beta \ast src2+\gamma$$

3 注意

1. 图像尺寸和通道数：src1 和 src2 必须具有相同的尺寸和通道数，否则会报错。
2. 权重和：alpha + beta 不需要等于 1，但若想实现透明度混合（如 alpha + beta = 1），需自行控制。
3. 数据类型：若输入为 uint8 类型，结果会自动截断到 [0, 255] 范围（饱和操作）。
4. gamma 的作用：用于调整输出图像的亮度（例如，gamma=10 会使整体亮度增加）。
   • 若 alpha + beta > 1，图像可能过曝（值被截断到 255）。
   • 若 gamma > 0，整体亮度增加；若 gamma < 0，亮度降低。
5. 与 cv2.add() 的区别：cv2.add() 是直接相加（无权重），而 addWeighted() 允许更灵活的线性组合。

4 函数原型

def addWeighted(src1: Mat, alpha, src2: Mat, beta, gamma, dts: Mat = ..., dtype=...) 
from __doc__
    """
    'addWeighted(src1, alpha, src2, beta, gamma[, dst[, dtype]]) -> dst  
    . @brief Calculates the weighted sum of two arrays.   
    . The function addWeighted calculates the weighted sum of two arrays as follows:                          
    . \\f[\\texttt{dst} (I)= \\texttt{saturate} ( \\texttt{src1} (I)* \\texttt{alpha} +  \\texttt{src2} (I)* \\texttt{beta} +  \\texttt{gamma} )\\f] 
    . where I is a multi-dimensional index of array elements. In case of multi-channel arrays, each
    . channel is processed independently.   
    . The function can be replaced with a matrix expression:   
    . @code{.cpp}       
    . dst = src1*alpha + src2*beta + gamma;   
    . @endcode   
    . @note Saturation is not applied when the output array has the depth CV_32S. You may even get   
    . result of an incorrect sign in the case of overflow.   
    . @param src1 first input array.   
    . @param alpha weight of the first array elements.  
    . @param src2 second input array of the same size and channel number as src1.               
    . @param beta weight of the second array elements.  
    . @param gamma scalar added to each sum.   
    . @param dst output array that has the same size and number of channels as the input arrays.  
    . @param dtype optional depth of the output array; when both input arrays have the same depth, dtype   
    . can be set to -1, which will be equivalent to src1.depth().   
    . @sa  add, subtract, scaleAdd, Mat::convertTo'
    """
    pass

5 函数应用

1. 图像叠加：例如，在制作幻灯片过渡效果时，就可以使用该函数实现图像的平滑过渡：通过调整 alpha 和 beta 实现淡入淡出效果。

2. ROI 混合：结合掩码（mask）对局部区域进行混合：

roi = img1[y:y+h, x:x+w]
blended_roi = cv2.addWeighted(roi, 0.5, img2_roi, 0.5, 0)
img1[y:y+h, x:x+w] = blended_roi

6 示例代码

代码如下：

import cv2

# 读取两张图像
image1 = cv2.imread('image1.jpg')
image2 = cv2.imread('image2.png')

# 定义权重
alpha = 0.7
beta = 0.3
gamma = 0

# 进行加权求和
result = cv2.addWeighted(image1, alpha, image2, beta, gamma)

# 显示结果
cv2.imshow("Touxiang", image1)
cv2.imshow("Zi", image2)
cv2.imshow('Weighted Image', result)
cv2.waitKey(0)
cv2.destroyAllWindows()

通过以上代码，可以将两张图片融合，配置不同的alpha和beta值，可以得到不同融合效果。

融合前：

融合后：