OpenCV-Python给图像去除水印多种方法_Python

前言

去除水印的过程与添加水印相反，它涉及到图像修复、颜色匹配和区域填充等技术。opencv-python 提供了多种方法来处理不同类型的水印，包括但不限于纯色水印、半透明水印以及复杂背景上的水印。下面将详细介绍几种常见的去水印策略，并给出具体的实现步骤。

1. 使用 inpaint 方法进行图像修复

cv2.inpaint() 函数是 opencv 中用于图像修复的强大工具之一，它可以有效地移除图片中的小面积缺陷或不需要的元素，如水印。此方法基于 telea 在 2004 年提出的快速行进算法（fmm），从待修复区域边缘开始逐步向内推进，直到修复所有像素点。为了使用这个函数，你需要准备一张包含水印位置信息的蒙版图，其中水印部分用白色表示，其余背景为黑色。代码如下：

import cv2
import numpy as np

# 读取原图和水印蒙版
src = cv2.imread('image_with_watermark.jpg')
mask = cv2.imread('watermark_mask.png', cv2.imread_grayscale)

# 执行图像修复
dst = cv2.inpaint(src, mask, 3, cv2.inpaint_telea)

# 显示结果
cv2.imshow('original image', src)
cv2.imshow('watermark mask', mask)
cv2.imshow('restored image', dst)
cv2.waitkey(0)
cv2.destroyallwindows()

2. 基于颜色范围滤除水印

当水印的颜色与背景有明显区别时，可以通过设定阈值的方式直接删除特定颜色范围内的像素。例如，如果水印呈现为浅灰色（r=242, g=242, b=244），那么可以遍历整个图像，找到接近该颜色的所有像素并将它们设置为背景色。这种方法简单但效果有限，适用于背景相对简单的场景。

import cv2
import numpy as np

img = cv2.imread('image_with_watermark.jpg')
h, w, l = img.shape

for j in range(h):
    for k in range(w):
        # 删除浅灰色水印
        if (img[j][k][0] > 240 and img[j][k][1] > 240 and img[j][k][2] > 240):
            img[j][k] = [255, 255, 255]  # 设置为白色

cv2.imshow("image without watermark", img)
cv2.waitkey(0)
cv2.destroyallwindows()

3. 利用深度学习模型

对于更加复杂的水印情况，比如半透明或多层叠加的水印，传统的图像处理手段可能难以达到理想的效果。此时可以考虑采用深度学习的方法来进行更精细的修复。lama cleaner 就是一个开源项目，它利用卷积神经网络（cnn）来自动检测并移除图片中的水印和其他干扰物。这类方法通常需要训练数据集的支持，但对于高质量的水印去除任务来说是非常有效的选择。

4. 像素级别的反色中和技术

另一种较为高级的技术是基于像素的反色中和法，这种方法模仿了 photoshop 中去除水印的功能。通过创建一张白底的反色水印图并与原图结合，可以有效抵消掉原有的水印影响。具体做法是在每个通道上计算原始像素值与反色值之间的差异，然后根据一定的公式调整最终输出的颜色值。

import cv2
import numpy as np

src = cv2.imread('image_with_watermark.jpg')
mask = cv2.imread('white_background_watermark.png')

save = np.zeros(src.shape, np.uint8)  # 创建一张空图像用于保存

for row in range(src.shape[0]):
    for col in range(src.shape[1]):
        for channel in range(src.shape[2]):
            if mask[row, col, channel] != 0:
                reverse_val = 255 - src[row, col, channel]
                val = 255 - int(reverse_val * 256 / mask[row, col, channel])
                if val < 0:
                    val = 0
                save[row, col, channel] = val

cv2.imshow('restored image', save)
cv2.waitkey(0)
cv2.destroyallwindows()

5. 综合应用多种技术

实际操作中，往往不是单一地使用某一种方法就能得到最好的结果，而是将几种不同的技术结合起来。例如，在初步去除水印后，还可以使用 inpaint 函数进一步优化图像质量；或者先通过颜色过滤减少大部分水印影响，再用反色中和技术处理剩余的部分。此外，也可以尝试结合形态学操作、频域滤波等其他图像处理技巧，以应对更加棘手的问题。

总之，去除水印是一项具有挑战性的任务，尤其是在面对复杂背景或不规则形状的水印时。不过，借助于上述提到的各种技术和工具，我们可以大大提升去除水印的成功率和最终图像的质量。在实践中，建议根据具体情况灵活选用合适的方法，并不断调整参数直至获得满意的效果。