OpenCV `copyMakeBorder()` 图像边界扩展详解与实战

在图像处理和计算机视觉中，有时需要在原始图像的四周增加边界（Padding）。这种操作在很多场景中都有应用，比如：

卷积神经网络（CNN）中的图像预处理
为图像添加装饰性边框
保证滤波、卷积等操作不会丢失边缘信息

OpenCV 提供了一个非常方便的函数 cv2.copyMakeBorder() 来实现边界扩展。

1. `copyMakeBorder()` 函数原型

cv2.copyMakeBorder()是OpenCV库中的一个函数，用于给图像添加额外的边界(padding)。

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

参数说明

参数	含义
`src`	原始图像
`top, bottom, left, right`	上、下、左、右四个方向的边界宽度（单位：像素）
`borderType`	边界类型（见下文详解）
`value`	当 `borderType=cv2.BORDER_CONSTANT` 时，需要指定填充的颜色（BGR 格式）

2. 常用 `borderType` 类型

OpenCV 提供了多种扩展方式，不同方式在边缘处理时会有不同效果。

cv2.BORDER_CONSTANT
- 用固定颜色填充边界。
- 需要额外指定 value 参数，例如 (0, 0, 255) 代表红色。
- 适合纯色边框的效果。
cv2.BORDER_REFLECT
- 镜像反射边界，边界像素会被复制。
- 模式类似：321|123456789|987
cv2.BORDER_REFLECT_101 或 cv2.BORDER_REFLECT101
- 也是镜像反射，但不复制边界像素本身。
- 模式类似：432|123456789|876
cv2.BORDER_REPLICATE
- 使用边界像素重复填充。
- 模式类似：111|123456789|999
cv2.BORDER_WRAP
- 边界使用图像另一侧的像素包裹。
- 模式类似：789|123456789|123

3. 示例代码

下面的示例会分别展示 5 种 borderType 效果，方便直观对比。

import cv2# 读取图片
img = cv2.imread('lyf.jpg')# 调整图片大小
img = cv2.resize(img, (500, 500))# 设置边界宽度
top, bottom, left, right = 100, 100, 100, 100# 1. 设置颜色边界（红色）
constant = cv2.copyMakeBorder(img, top, bottom, left, right,borderType=cv2.BORDER_CONSTANT, value=(0, 0, 255))# 2. 镜像反射（复制边界像素）
reflect = cv2.copyMakeBorder(img, top, bottom, left, right, borderType=cv2.BORDER_REFLECT)# 3. 镜像反射（不复制边界像素）
reflect101 = cv2.copyMakeBorder(img, top, bottom, left, right, borderType=cv2.BORDER_REFLECT101)# 4. 重复边界像素
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)# 显示结果
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()

4. 运行效果示意

原图：lyf.jpg

BORDER_CONSTANT

BORDER_REFLECT

BORDER_REFLECT101

BORDER_REPLICATE

BORDER_WRAP

类型	效果描述
BORDER_CONSTANT	边界为纯红色（示例中是 `(0,0,255)`）
BORDER_REFLECT	边界为镜像反射，边缘处像素被复制
BORDER_REFLECT101	边界为镜像反射，去掉边缘像素自身
BORDER_REPLICATE	边界像素直接复制填充
BORDER_WRAP	边界使用对面边的像素包裹