数字图像与机器视觉基础补充(2)

一、彩色图像文件转换为灰度文件

（一）使用opencv

1.通过cvtColor库将其转为灰度
（1)代码

import cv2 as cv
img = cv.imread('C:/Users/86199/Pictures/lena/lena.jpg',1)
img_1 = cv.cvtColor(img,cv.COLOR_BGR2GRAY)
cv.imshow('gray',img_1)
cv.imshow('colour',img)
cv.waitKey(0)

(2)结果

2通过分离RGB三个通道得到三个通道的灰度图
(1)代码

import cv2 as cv
from matplotlib import pyplot as plt
img = cv.imread('C:/Users/86199/Pictures/lena/lena.jpg',1)
#cv2.imread读取图片格式是BGR
b,g,r = cv.split(img)  #这个地方将图像拆分，把彩色图像分为3个颜色
plt.figure(figsize=(10,8))
color = [b,g,r]
img_2 = cv.merge([r,g,b])  #这个地方我把bgr格式的图片转成了rgb,然后显示的时候会变成正常的彩色
for i in range(3):plt.subplot(2,2,i+1)plt.imshow(color[i],'gray')plt.subplot(2,2,4)plt.imshow(img_2)
plt.savefig('./三通道灰度.png')
plt.show()

(2)运行结果

（二）不使用opencv
1.代码

from PIL import Image
I = Image.open('C:/Users/86199/Pictures/lena/lena.jpg')
L = I.convert('L')
L.show()

2.运行结果

二、将彩色图像转化为HSV、HSI 格式

（一）彩色图像转化为HSV格式
1.HSV介绍

HSV 格式： H 代表色彩，S 代表颜色的深浅，V 代表着颜色的明暗程度。
HSV 颜色空间可以很好地把颜色信息和亮度信息分开，将它们放在不同的通道中，减小了光线对于特定颜色识别的影响。
HSV (色相hue, 饱和度saturation, 明度value), 也称HSB
(B指brightness) 是艺术家们常用的，因为与加法减法混色的术语相比，使用色相，饱和度等概念描述色彩更自然直观。HSV
是RGB色彩空间的一种变形，它的内容与色彩尺度与其出处——RGB色彩空间有密切联系。对应的媒介是人眼。
在 OpenCV 视觉库中，HSV 的数值被做了一些小的修改， H 的范围调整为 0~180，S 和 V 的范围为 0~255。

当我们采用 HSV 的图像阈值得到某一种颜色时，可以参考颜色分布表，先将 H 通道对应的颜色找到。表格中，每种颜色都对应了一个区间。

2.代码

# open-cv library is installed as cv2 in python
# import cv2 library into this program
import cv2 as cv# read an image using imread() function of cv2
# we have to  pass only the path of the image
img = cv.imread('C:/Users/86199/Pictures/lena/lena.jpg',1)# displaying the image using imshow() function of cv2
# In this : 1st argument is name of the frame
# 2nd argument is the image matrixcv.imshow('original image',img)# converting the colourfull image into HSV format image
# using cv2.COLOR_BGR2HSV argument of
# the cvtColor() function of cv2
# in this :
# ist argument is the image matrix
# 2nd argument is the attribute
hsv = cv.cvtColor(img, cv.COLOR_BGR2HSV)# displaying the Hsv format image
cv.imshow('HSV format image',hsv)cv.waitKey(0)

3.运行结果

（二）彩色图像转化为HSI格式

1.HSI介绍
HSL (色相hue, 饱和度saturation, 亮度lightness/luminance),
也称HLS 或 HSI (I指intensity)
与 HSV非常相似，仅用亮度（lightness）替代了明度（brightness）。

人的视觉对亮度的敏感程度远强于对颜色浓淡的敏感程度，为了便于颜色处理和识别，人的市局系统经常采用HSI彩色空间，它比RGB空间更符合人的视觉特性。此外，由于HSI空间中亮度和色度具有可分离性，使得图像处理和机器视觉中大量灰度处理算法都可在HSI空间方便进行
2.代码

import cv2
import numpy as npdef rgbtohsi(rgb_lwpImg):rows = int(rgb_lwpImg.shape[0])cols = int(rgb_lwpImg.shape[1])b, g, r = cv2.split(rgb_lwpImg)# 归一化到[0,1]b = b / 255.0g = g / 255.0r = r / 255.0hsi_lwpImg = rgb_lwpImg.copy()H, S, I = cv2.split(hsi_lwpImg)for i in range(rows):for j in range(cols):num = 0.5 * ((r[i, j]-g[i, j])+(r[i, j]-b[i, j]))den = np.sqrt((r[i, j]-g[i, j])**2+(r[i, j]-b[i, j])*(g[i, j]-b[i, j]))theta = float(np.arccos(num/den))if den == 0:H = 0elif b[i, j] <= g[i, j]:H = thetaelse:H = 2*3.14169265 - thetamin_RGB = min(min(b[i, j], g[i, j]), r[i, j])sum = b[i, j]+g[i, j]+r[i, j]if sum == 0:S = 0else:S = 1 - 3*min_RGB/sumH = H/(2*3.14159265)I = sum/3.0# 输出HSI图像，扩充到255以方便显示，一般H分量在[0,2pi]之间，S和I在[0,1]之间hsi_lwpImg[i, j, 0] = H*255hsi_lwpImg[i, j, 1] = S*255hsi_lwpImg[i, j, 2] = I*255return hsi_lwpImg
if __name__ == '__main__':rgb_lwpImg = cv2.imread("C:/Users/86199/Pictures/lena/lena.jpg")hsi_lwpImg = rgbtohsi(rgb_lwpImg)cv2.imshow('lena.jpg', rgb_lwpImg)cv2.imshow('hsi_lwpImg', hsi_lwpImg)key = cv2.waitKey(0) & 0xFFif key == ord('q'):cv2.destroyAllWindows()

3.运行结果