OpenCV-Python图像颜色空间转换和图像的创建

小咪咪 2022-09-12 02:55 233阅读 0赞

## 图像颜色空间转换 ##

在使用OpenCV读去图像文件时，我们得到的图像通道顺序是BGR，每个通道的数值是0~255之间。由于对图像操作的需要，我们会将图像进行颜色空间转换处理，通常是将图像从RGB颜色空间转换到其他颜色空间，比如HSV颜色空间。这个过程需要用到两个opencv函数。

1.  图像读取函数`cv2.imread()`  
    这个函数有两个参数，第一个是图像文件名，即输入图像的文件所在路径和名称；第二个参数是flag，指定读取图像文件的类型，常见的三种读取图像类型的标志为:  
    (1) cv2.IMREAD\_COLOR: 默认参数，读入彩色图像，忽略alpha通道，数字1；  
    (2) cv2.IMREAD\_GRAYSCALE：读入灰度图片，数字0；  
    (3) cv2.IMREAD\_UNCHANGED：读入完整图片，包括alpha通道，数字-1
2.  转换图像的颜色空间函数`cv2.cvtColor()`  
    这个函数同样是两个参数，一个是读入的图像image，一个是指定图像要转换的类型，比如灰度类型，HSV颜色空间，BGR转RGB通道等

具体实例代码。  
以下面图片读取为例：  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s_shadow_50_text_Q1NETiBASG9uZ19Zb3V0aA_size_15_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16]

# -*-coding:utf-8-*-
    """
    File Name: color_space_conversion.py
    Program IDE: PyCharm
    Create File By Author: Hong
    """
    import cv2 as cv
    
    
    def color_space_conversion(image_path: str):
        img = cv.imread(image_path)  # BGR读取图像，0~255，苹果手机上颜色是用sRGB，DCI-P3
        gray = cv.cvtColor(img, cv.COLOR_BGR2GRAY)  # 转为灰度图
        hsv = cv.cvtColor(img, cv.COLOR_BGR2HSV)  # 转为HSV颜色空间，H 0~180, S,V 0~255
        bgr = cv.cvtColor(img, cv.COLOR_HSV2BGR)
    
        cv.imshow('img', img)
        cv.imshow('gray', gray)
        cv.imshow('hsv', hsv)
        cv.imshow('bgr', bgr)
        cv.waitKey(0)
        cv.destroyAllWindows()
    
    
    if __name__ == '__main__':
        path = 'images/2.png'
        color_space_conversion(path)

图像转换展示的效果分别是：  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s_shadow_50_text_Q1NETiBASG9uZ19Zb3V0aA_size_20_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16]

## 图像的创建和复制 ##

在opencv-python中创建图像和复制图像都是numpy数组的操作，本文介绍两种创建图像和两种复制图像的方法。两种创建图像的方式是：

1.  使用`np.zeros_like()`函数  
    该函数是将已读取的图片image作为参数传入函数，就可以创建一个和image形状相同的图像，但是都是0像素值。
2.  使用`np.zeros()`函数  
    该函数要传**入需要创建图像的形状，并且需要指定数组的数据类型**，默认值是`np.float64`

在复制图像时，本文也给出两种实现方法：

1.  使用`np.copy()`函数  
    将需要复制的图像image传入该函数，会返回一个numpy数组也即是图像，改变该返回值图像的内容，原图像不会改变。
2.  使用直接复制的方法  
    可以采用直接复制的方法将图像image复制给新的变量实现图像的复制，但是这种复制在**改变新的图像时，原来的图像也会随着改变**。

同样使用上面的图像案例，具体代码如下：

# -*-coding:utf-8-*-
    """
    File Name: color_space_conversion.py
    Program IDE: PyCharm
    Create File By Author: Hong
    """
    import cv2 as cv
    import numpy as np
    
    
    def numpy_img(image_path: str):
        """
        在opencv-python中所有的图像都是numpy数组，
        可以使用numpy操作图像，如生成图像、修改图像、复制图像
        :param image_path: 传入图像文件路径
        :return: 没有返回值
        """
        # cv2.IMREAD_COLOR: 默认参数，读入彩色图像，忽略alpha通道，数字1；
        # cv2.IMREAD_GRAYSCALE：读入灰度图片，数字0；
        # cv2.IMREAD_UNCHANGED：读入完整图片，包括alpha通道，数字-1
        img_color = cv.imread(image_path, cv.IMREAD_COLOR)
        img_gray = cv.imread(image_path, cv.IMREAD_GRAYSCALE)
        img_unchanged = cv.imread(image_path, cv.IMREAD_UNCHANGED)
        print(img_color.shape)  # H, W, C  (888，500，3）
        print(img_gray.shape)  # H, W  (888, 500)
        print(img_unchanged.shape)  # H, W, C (888, 500, 4)
    
        h, w, c = img_color.shape
        roi = img_color[190:400, 150:380, :]  # 截取img_color图像的一部分, 第一维度指定高的范围，第二维度指定宽的范围，第三维度是通道
        # 方法1 创建一个和img_color形状相同的空白图片
        # blank = np.zeros_like(img_color)
        # 方法2 使用h w c和数据类型，创建一个空白图像
        blank = np.zeros((h, w, c), dtype=np.uint8)
        # blank[190:400, 150:380, :] = img_color[190:400, 150:380, :]
        # print(blank)
        # 方法1 图像copy, 改变blank，不会改变img_color
        # blank = np.copy(img_color)
        # 方法2 图像赋值, 共用同一个数据，改变blank，就会改变img_color
        # blank = img_color
        cv.imshow('roi', roi)
        cv.imshow('blank', blank)
    
        cv.imshow('img_color', img_color)
        # cv.imshow('img_gray', img_gray)
        # cv.imshow('img_unchanged', img_unchanged)
        cv.waitKey(0)
        cv.destroyAllWindows()
    
    
    if __name__ == '__main__':
        path = 'images/2.png'
        numpy_img(path)

图像复制的效果展示：  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s_shadow_50_text_Q1NETiBASG9uZ19Zb3V0aA_size_20_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16 1]  
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[watermark_type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s_shadow_50_text_Q1NETiBASG9uZ19Zb3V0aA_size_15_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16]: /images/20220828/e13eb32a89f749009936f8fdc4568d62.png
[watermark_type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s_shadow_50_text_Q1NETiBASG9uZ19Zb3V0aA_size_20_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16]: /images/20220828/2d2c6145dbe848dbae5436ea3ee2d39c.png
[watermark_type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s_shadow_50_text_Q1NETiBASG9uZ19Zb3V0aA_size_20_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16 1]: /images/20220828/e0eca4d9a225404fa9a27bef9f7ebf1f.png