OpenCV copyMakeBorder() 圖像邊界擴展詳解與實戰

在圖像處理和計算機視覺中，有時需要在原始圖像的四周增加邊界（Padding）。這種操作在很多場景中都有應用，比如：

• 卷積神經網絡（CNN）中的圖像預處理

• 為圖像添加裝飾性邊框

• 保證濾波、卷積等操作不會丟失邊緣信息

OpenCV 提供了一個非常方便的函數 cv2.copyMakeBorder() 來實現邊界擴展。

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1. copyMakeBorder() 函數原型

cv2.copyMakeBorder()是OpenCV庫中的一個函數，用于給圖像添加額外的邊界(padding)。

dst = cv2.copyMakeBorder(src, top, bottom, left, right, borderType[, value])

參數說明

參數	含義
src	原始圖像
top, bottom, left, right	上、下、左、右四個方向的邊界寬度（單位：像素）
borderType	邊界類型（見下文詳解）
value	當 borderType=cv2.BORDER_CONSTANT 時，需要指定填充的顏色（BGR 格式）

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2. 常用 borderType 類型

OpenCV 提供了多種擴展方式，不同方式在邊緣處理時會有不同效果。

1. cv2.BORDER_CONSTANT

   • 用固定顏色填充邊界。

   • 需要額外指定 value 參數，例如 (0, 0, 255) 代表紅色。

   • 適合純色邊框的效果。

2. cv2.BORDER_REFLECT

   • 鏡像反射邊界，邊界像素會被復制。

   • 模式類似：321|123456789|987

3. cv2.BORDER_REFLECT_101 或 cv2.BORDER_REFLECT101

   • 也是鏡像反射，但不復制邊界像素本身。

   • 模式類似：432|123456789|876

4. cv2.BORDER_REPLICATE

   • 使用邊界像素重復填充。

   • 模式類似：111|123456789|999

5. cv2.BORDER_WRAP

   • 邊界使用圖像另一側的像素包裹。

   • 模式類似：789|123456789|123

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3. 示例代碼

下面的示例會分別展示 5 種 borderType 效果，方便直觀對比。

import cv2# 讀取圖片
img = cv2.imread('lyf.jpg')# 調整圖片大小
img = cv2.resize(img, (500, 500))# 設置邊界寬度
top, bottom, left, right = 100, 100, 100, 100# 1. 設置顏色邊界（紅色）
constant = cv2.copyMakeBorder(img, top, bottom, left, right,borderType=cv2.BORDER_CONSTANT, value=(0, 0, 255))# 2. 鏡像反射（復制邊界像素）
reflect = cv2.copyMakeBorder(img, top, bottom, left, right, borderType=cv2.BORDER_REFLECT)# 3. 鏡像反射（不復制邊界像素）
reflect101 = cv2.copyMakeBorder(img, top, bottom, left, right, borderType=cv2.BORDER_REFLECT101)# 4. 重復邊界像素
replicate = cv2.copyMakeBorder(img, top, bottom, left, right, borderType=cv2.BORDER_REPLICATE)# 5. 包裹方式
wrap = cv2.copyMakeBorder(img, top, bottom, left, right, borderType=cv2.BORDER_WRAP)# 顯示結果
cv2.imshow('Original', img)
cv2.imshow('BORDER_CONSTANT', constant)
cv2.imshow('BORDER_REFLECT', reflect)
cv2.imshow('BORDER_REFLECT101', reflect101)
cv2.imshow('BORDER_REPLICATE', replicate)
cv2.imshow('BORDER_WRAP', wrap)cv2.waitKey(0)
cv2.destroyAllWindows()

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4. 運行效果示意

原圖：lyf.jpg

BORDER_CONSTANT

BORDER_REFLECT

BORDER_REFLECT101

BORDER_REPLICATE

BORDER_WRAP

類型	效果描述
BORDER_CONSTANT	邊界為純紅色（示例中是 (0,0,255)）
BORDER_REFLECT	邊界為鏡像反射，邊緣處像素被復制
BORDER_REFLECT101	邊界為鏡像反射，去掉邊緣像素自身
BORDER_REPLICATE	邊界像素直接復制填充
BORDER_WRAP	邊界使用對面邊的像素包裹

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5.應用場景案例

多給幾個真實案例，讀者會立刻想到怎么用：

• 圖像邊框美化 → 用 BORDER_CONSTANT 做彩色相框。

• 深度學習數據增強 → 隨機 padding 后再裁剪。

• 全景圖拼接 → 避免拼接縫隙處出現黑邊。

• 濾波降噪 → 用鏡像 padding 防止邊緣模糊不均。

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6. 小結

cv2.copyMakeBorder() 是一個簡單而強大的函數，可以在圖像四周添加不同類型的邊界。
在實際應用中：

• 圖像卷積/濾波前 → 推薦 BORDER_REFLECT 或 BORDER_REFLECT101，能保留邊緣信息。

• 美化圖片 → 推薦 BORDER_CONSTANT，可指定任意顏色作為相框。

• 特殊視覺效果 → 可嘗試 BORDER_WRAP。

掌握它之后，你不僅能做圖像邊界填充，還能理解很多計算機視覺算法在“邊緣處理”時的邏輯。