OpenCV教程——图像色彩、对象、像素读写、运算

图像色彩转换

一、简介

opencv有超150种颜色空间转换，在这里我们主要介绍2种经常用到的颜色空间转换（RGB->GRAY, RGB->HSV）。

HVS色相取值范围[0, 179]，亮度取值范围[0, 255]，饱和度取值范围[0, 255]，不同的软件取值范围可能不一样。

二、查询

查询opencv支持哪些颜色转换类型，可以使用以下方法。

import cv2 as cv
flags = [i for i in dir(cv) if i.startswith('COLOR_')]
print( flags )

['COLOR_BAYER_BG2BGR', 'COLOR_BAYER_BG2BGRA', 'COLOR_BAYER_BG2BGR_EA', 'COLOR_BAYER_BG2BGR_VNG', 'COLOR_BAYER_BG2GRAY', 'COLOR_BAYER_BG2RGB', 'COLOR_BAYER_BG2RGBA', 'COLOR_BAYER_BG2RGB_EA', 'COLOR_BAYER_BG2RGB_VNG', 'COLOR_BAYER_GB2BGR', 'COLOR_BAYER_GB2BGRA', 'COLOR_BAYER_GB2BGR_EA', 'COLOR_BAYER_GB2BGR_VNG', 'COLOR_BAYER_GB2GRAY', 'COLOR_BAYER_GB2RGB', 'COLOR_BAYER_GB2RGBA', 'COLOR_BAYER_GB2RGB_EA', 'COLOR_BAYER_GB2RGB_VNG', 'COLOR_BAYER_GR2BGR', 'COLOR_BAYER_GR2BGRA', 'COLOR_BAYER_GR2BGR_EA', 'COLOR_BAYER_GR2BGR_VNG', 'COLOR_BAYER_GR2GRAY', 'COLOR_BAYER_GR2RGB', 'COLOR_BAYER_GR2RGBA', 'COLOR_BAYER_GR2RGB_EA', 'COLOR_BAYER_GR2RGB_VNG', 'COLOR_BAYER_RG2BGR', 'COLOR_BAYER_RG2BGRA', 'COLOR_BAYER_RG2BGR_EA', 'COLOR_BAYER_RG2BGR_VNG', 'COLOR_BAYER_RG2GRAY', 'COLOR_BAYER_RG2RGB', 'COLOR_BAYER_RG2RGBA', 'COLOR_BAYER_RG2RGB_EA', 'COLOR_BAYER_RG2RGB_VNG', 'COLOR_BGR2BGR555', 'COLOR_BGR2BGR565', 'COLOR_BGR2BGRA', 'COLOR_BGR2GRAY', 'COLOR_BGR2HLS', 'COLOR_BGR2HLS_FULL', 'COLOR_BGR2HSV', 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'COLOR_LUV2BGR', 'COLOR_LUV2LBGR', 'COLOR_LUV2LRGB', 'COLOR_LUV2RGB', 'COLOR_Lab2BGR', 'COLOR_Lab2LBGR', 'COLOR_Lab2LRGB', 'COLOR_Lab2RGB', 'COLOR_Luv2BGR', 'COLOR_Luv2LBGR', 'COLOR_Luv2LRGB', 'COLOR_Luv2RGB', 'COLOR_M_RGBA2RGBA', 'COLOR_RGB2BGR', 'COLOR_RGB2BGR555', 'COLOR_RGB2BGR565', 'COLOR_RGB2BGRA', 'COLOR_RGB2GRAY', 'COLOR_RGB2HLS', 'COLOR_RGB2HLS_FULL', 'COLOR_RGB2HSV', 'COLOR_RGB2HSV_FULL', 'COLOR_RGB2LAB', 'COLOR_RGB2LUV', 'COLOR_RGB2Lab', 'COLOR_RGB2Luv', 'COLOR_RGB2RGBA', 'COLOR_RGB2XYZ', 'COLOR_RGB2YCR_CB', 'COLOR_RGB2YCrCb', 'COLOR_RGB2YUV', 'COLOR_RGB2YUV_I420', 'COLOR_RGB2YUV_IYUV', 'COLOR_RGB2YUV_YV12', 'COLOR_RGBA2BGR', 'COLOR_RGBA2BGR555', 'COLOR_RGBA2BGR565', 'COLOR_RGBA2BGRA', 'COLOR_RGBA2GRAY', 'COLOR_RGBA2M_RGBA', 'COLOR_RGBA2RGB', 'COLOR_RGBA2YUV_I420', 'COLOR_RGBA2YUV_IYUV', 'COLOR_RGBA2YUV_YV12', 'COLOR_RGBA2mRGBA', 'COLOR_XYZ2BGR', 'COLOR_XYZ2RGB', 'COLOR_YCR_CB2BGR', 'COLOR_YCR_CB2RGB', 'COLOR_YCrCb2BGR', 'COLOR_YCrCb2RGB', 'COLOR_YUV2BGR', 'COLOR_YUV2BGRA_I420', 'COLOR_YUV2BGRA_IYUV', 'COLOR_YUV2BGRA_NV12', 'COLOR_YUV2BGRA_NV21', 'COLOR_YUV2BGRA_UYNV', 'COLOR_YUV2BGRA_UYVY', 'COLOR_YUV2BGRA_Y422', 'COLOR_YUV2BGRA_YUNV', 'COLOR_YUV2BGRA_YUY2', 'COLOR_YUV2BGRA_YUYV', 'COLOR_YUV2BGRA_YV12', 'COLOR_YUV2BGRA_YVYU', 'COLOR_YUV2BGR_I420', 'COLOR_YUV2BGR_IYUV', 'COLOR_YUV2BGR_NV12', 'COLOR_YUV2BGR_NV21', 'COLOR_YUV2BGR_UYNV', 'COLOR_YUV2BGR_UYVY', 'COLOR_YUV2BGR_Y422', 'COLOR_YUV2BGR_YUNV', 'COLOR_YUV2BGR_YUY2', 'COLOR_YUV2BGR_YUYV', 'COLOR_YUV2BGR_YV12', 'COLOR_YUV2BGR_YVYU', 'COLOR_YUV2GRAY_420', 'COLOR_YUV2GRAY_I420', 'COLOR_YUV2GRAY_IYUV', 'COLOR_YUV2GRAY_NV12', 'COLOR_YUV2GRAY_NV21', 'COLOR_YUV2GRAY_UYNV', 'COLOR_YUV2GRAY_UYVY', 'COLOR_YUV2GRAY_Y422', 'COLOR_YUV2GRAY_YUNV', 'COLOR_YUV2GRAY_YUY2', 'COLOR_YUV2GRAY_YUYV', 'COLOR_YUV2GRAY_YV12', 'COLOR_YUV2GRAY_YVYU', 'COLOR_YUV2RGB', 'COLOR_YUV2RGBA_I420', 'COLOR_YUV2RGBA_IYUV', 'COLOR_YUV2RGBA_NV12', 'COLOR_YUV2RGBA_NV21', 'COLOR_YUV2RGBA_UYNV', 'COLOR_YUV2RGBA_UYVY', 'COLOR_YUV2RGBA_Y422', 'COLOR_YUV2RGBA_YUNV', 'COLOR_YUV2RGBA_YUY2', 'COLOR_YUV2RGBA_YUYV', 'COLOR_YUV2RGBA_YV12', 'COLOR_YUV2RGBA_YVYU', 'COLOR_YUV2RGB_I420', 'COLOR_YUV2RGB_IYUV', 'COLOR_YUV2RGB_NV12', 'COLOR_YUV2RGB_NV21', 'COLOR_YUV2RGB_UYNV', 'COLOR_YUV2RGB_UYVY', 'COLOR_YUV2RGB_Y422', 'COLOR_YUV2RGB_YUNV', 'COLOR_YUV2RGB_YUY2', 'COLOR_YUV2RGB_YUYV', 'COLOR_YUV2RGB_YV12', 'COLOR_YUV2RGB_YVYU', 'COLOR_YUV420P2BGR', 'COLOR_YUV420P2BGRA', 'COLOR_YUV420P2GRAY', 'COLOR_YUV420P2RGB', 'COLOR_YUV420P2RGBA', 'COLOR_YUV420SP2BGR', 'COLOR_YUV420SP2BGRA', 'COLOR_YUV420SP2GRAY', 'COLOR_YUV420SP2RGB', 'COLOR_YUV420SP2RGBA', 'COLOR_YUV420p2BGR', 'COLOR_YUV420p2BGRA', 'COLOR_YUV420p2GRAY', 'COLOR_YUV420p2RGB', 'COLOR_YUV420p2RGBA', 'COLOR_YUV420sp2BGR', 'COLOR_YUV420sp2BGRA', 'COLOR_YUV420sp2GRAY', 'COLOR_YUV420sp2RGB', 'COLOR_YUV420sp2RGBA', 'COLOR_mRGBA2RGBA']

三、图像转换

OpenCV默认读到的都是RGB彩色图像，但是图像是以BGR的形式存储的

cv2.cvtColor()方法用于将图像从一种颜色空间转换为另一种颜色空间。

用法： cv2.cvtColor(src, code[, dst[, dstCn]])

参数：
src: 它是要更改其色彩空间的图像。
code: 它是色彩空间转换代码。
dst: 它是与src图像大小和深度相同的输出图像。它是一个可选参数。
dstCn: 它是目标图像中的频道数。如果参数为0，则通道数自动从src和代码得出。它是一个可选参数。

返回值： 它返回一个图像。

BGR2HSV

转换代码：

hsv = cv2.cvtColor(img, code=cv2.COLOR_BGR2HSV)

BGR2YCRCB

转换代码：

ycrcb=cv2.cvtColor(img,code=cv2.COLOR_BGR2YCrCb)

图像是可以转换回来的，但是在肉眼上观察不到区别，但是仍然会有损失。

图像对象

OpenCV-Python中所有的图像都是Numpy array！！！ 所以通过numpy方法处理数据即可。

看如下代码：

def numpy_test():
    black = np.zeros((512, 512, 3), dtype=np.uint8)  # HWC
    # black[0:256]=[255,0,0]
    black[0:256, 0:256, :] = [255, 0, 0]  # BGR
    cv2.imshow('black', black)
    cv2.waitKey(0)
    cv2.destroyAllWindows()

需要注意的是以下几点：

图像的shape是HWC 高（行）、宽（列）、通道数
处理图像的话也可以按照[:,:,:]的格式分别处理
图像的颜色是BGR，所以赋值的时候也是按照[B,G,R]的格式赋值

OpenCV中像素

灰度图像排序

彩色图像排序

像素访问与遍历

像素遍历本质就是numpy数组访问
假设变量image
获取图像维度信息: image.shape
图像访问像素: b,g,r = image[row, col]
图像赋值像素: image[row, col] = (b,g,r)

像素算术操作

支持函数

cv.add(src1, src2[, dst[, mask[, dtype]]]) ->dst
cv.subtract(src1,src2[,dst[,mask[,dtype]]])->dst
cv.multiply(src1,src2[,dst[,scale[,dtype]]])->dst
cv.divide(src1, src2[, dst[, scale[, dtype]]])->dst
参数说明
src1 & src2表示图像
加法，保证不越界：saturate(src1 + src2)-》0~255

Mask参数

cv.add(src1, src2[, dst[, mask[, dtype]]]) ->dst
src1输入图像1，src2输入图像2，mask表示模板

mask参数仅在加法和减法操作上有。mask的含义是：两个图像运算操作时，仅在mask模板有1的位置进行相应的操作，其余位置通通为0，具体过程如下：

示例代码：

def cal_img():
    img = cv2.imread('test.jpg')
    h, w, c = img.shape
    img2 = np.zeros_like(img)
    img2[:, :] = (110, 0, 250)
    mask = np.zeros((h, w), dtype=np.uint8)
    mask[100:200, 100:200] = 1
    cv2.imshow('img', img)
    cv2.imshow('img2', img2)
    result = cv2.add(img, img2, mask=mask)

    cv2.imshow('result', result)
    cv2.waitKey(0)
    cv2.destroyAllWindows()