OpenCV Python教程之图像元素的访问、通道分离与合并

OpenCV Python教程之图像元素的访问、通道分离与合并

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访问像素

像素的访问和访问numpy中ndarray的方法完全一样，灰度图为：

[python] view
plain copy

img[j,i] = 255  

其中j，i分别表示图像的行和列。对于BGR图像，为：

[python] view
plain copy

img[j,i,0]= 255  

img[j,i,1]= 255  

img[j,i,2]= 255  

第三个数表示通道。

下面通过对图像添加人工的椒盐现象来进一步说明OpenCV Python中需要注意的一些问题。完整代码如下：

[python] view
plain copy

import cv2  

import numpy as np  

  

def salt(img, n):  

    for k in range(n):  

        i = int(np.random.random() * img.shape[1]);  

        j = int(np.random.random() * img.shape[0]);  

        if img.ndim == 2:   

            img[j,i] = 255  

        elif img.ndim == 3:   

            img[j,i,0]= 255  

            img[j,i,1]= 255  

            img[j,i,2]= 255  

    return img  

  

if __name__ == '__main__':  

    img = cv2.imread("图像路径")  

    saltImage = salt(img, 500)  

    cv2.imshow("Salt", saltImage)  

    cv2.waitKey(0)  

    cv2.destroyAllWindows()  

处理后能得到类似下面这样带有模拟椒盐现象的图片：



上面的代码需要注意几点：
1、与C++不同，在python中灰度图的img.ndim
= 2，而C++中灰度图图像的通道数img.channel() =1

2、为什么使用np.random.random()？

这里使用了numpy的随机数，Python自身也有一个随机数生成函数。这里只是一种习惯，np.random模块中拥有更多的方法，而Python自带的random只是一个轻量级的模块。不过需要注意的是np.random.seed()不是线程安全的，而Python自带的random.seed()是线程安全的。如果使用随机数时需要用到多线程，建议使用Python自带的random()和random.seed()，或者构建一个本地的np.random.Random类的实例。

分离、合并通道

由于opencv Python和NumPy结合的很紧，所以即可以使用OpenCV自带的split函数，也可以直接操作numpy数组来分离通道。直接法为：

[python] view
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import cv2  

import numpy as np  

  

img = cv2.imread("D:/cat.jpg")  

b, g, r = cv2.split(img)  

cv2.imshow("Blue", r)  

cv2.imshow("Red", g)  

cv2.imshow("Green", b)  

cv2.waitKey(0)  

cv2.destroyAllWindows()  

其中split返回RGB三个通道，如果只想返回其中一个通道，可以这样：

[python] view
plain copy

b = cv2.split(img)[0]  

g = cv2.split(img)[1]  

r = cv2.split(img)[2]  

最后的索引指出所需要的通道。

也可以直接操作NumPy数组来达到这一目的：

[python] view
plain copy

import cv2  

import numpy as np  

  

img = cv2.imread("D:/cat.jpg")  

  

b = np.zeros((img.shape[0],img.shape[1]), dtype=img.dtype)  

g = np.zeros((img.shape[0],img.shape[1]), dtype=img.dtype)  

r = np.zeros((img.shape[0],img.shape[1]), dtype=img.dtype)  

  

b[:,:] = img[:,:,0]  

g[:,:] = img[:,:,1]  

r[:,:] = img[:,:,2]  

  

cv2.imshow("Blue", r)  

cv2.imshow("Red", g)  

cv2.imshow("Green", b)  

cv2.waitKey(0)  

cv2.destroyAllWindows()  

注意先要开辟一个相同大小的图片出来。这是由于numpy中数组的复制有些需要注意的地方，具体事例如下：

[python] view
plain copy

>>> c= np.zeros(img.shape, dtype=img.dtype)  

>>> c[:,:,:] = img[:,:,:]  

>>> d[:,:,:] = img[:,:,:]  

>>> c is a  

False  

>>> d is a  

False  

>>> c.base is a  

False  

>>> d.base is a #注意这里！！！  

True  

这里，d只是a的镜像，具体请参考《NumPy简明教程（二，数组3）》中的“复制和镜像”一节。

通道合并

同样，通道合并也有两种方法。第一种是OpenCV自带的merge函数，如下：

[python] view
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merged = cv2.merge([b,g,r]) #前面分离出来的三个通道  

接着是NumPy的方法：

[python] view
plain copy

mergedByNp = np.dstack([b,g,r])   

注意：这里只是演示，实际使用时请用OpenCV自带的merge函数！用NumPy组合的结果不能在OpenCV中其他函数使用，因为其组合方式与OpenCV自带的不一样，如下：

[python] view
plain copy

merged = cv2.merge([b,g,r])  

print "Merge by OpenCV"   

print merged.strides  

  

mergedByNp = np.dstack([b,g,r])   

print "Merge by NumPy "   

print mergedByNp.strides  

结果为：

[python] view
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Merge by OpenCV  

(1125, 3, 1)  

Merge by NumPy  

(1, 500, 187500)  

NumPy数组的strides属性表示的是在每个维数上以字节计算的步长。这怎么理解呢，看下面这个简单点的例子：

[python] view
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>>> a = np.arange(6)  

>>> a  

array([0, 1, 2, 3, 4, 5])  

>>> a.strides  

(4,)  

a数组中每个元素都是NumPy中的整数类型，占4个字节，所以第一维中相邻元素之间的步长为4（个字节）。

同样，2维数组如下：

[python] view
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>>> b = np.arange(12).reshape(3,4)  

>>> b  

array([[ 0,  1,  2,  3],  

       [ 4,  5,  6,  7],  

       [ 8,  9, 10, 11]])  

>>> b.strides  

(16, 4)  

从里面开始看，里面是一个4个元素的一维整数数组，所以步长应该为4。外面是一个含有3个元素，每个元素的长度是4×4=16。所以步长为16。

下面来看下3维数组：

[python] view
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>>> c = np.arange(27).reshape(3,3,3)  

其结果为：

[python] view
plain copy

array([[[ 0,  1,  2],  

        [ 3,  4,  5],  

        [ 6,  7,  8]],  

  

       [[ 9, 10, 11],  

        [12, 13, 14],  

        [15, 16, 17]],  

  

       [[18, 19, 20],  

        [21, 22, 23],  

        [24, 25, 26]]])  

根据前面了解的，推断下这个数组的步长。从里面开始算，应该为（3×4×3，3×4，4）。验证一下：

[python] view
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>>> c.strides  

(36, 12, 4)  

完整的代码为：

[python] view
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import cv2  

import numpy as np  

  

img = cv2.imread("D:/cat.jpg")  

  

b = np.zeros((img.shape[0],img.shape[1]), dtype=img.dtype)  

g = np.zeros((img.shape[0],img.shape[1]), dtype=img.dtype)  

r = np.zeros((img.shape[0],img.shape[1]), dtype=img.dtype)  

  

b[:,:] = img[:,:,0]  

g[:,:] = img[:,:,1]  

r[:,:] = img[:,:,2]  

  

merged = cv2.merge([b,g,r])  

print "Merge by OpenCV"   

print merged.strides  

print merged  

  

mergedByNp = np.dstack([b,g,r])   

print "Merge by NumPy "   

print mergedByNp.strides  

print mergedByNp  

  

cv2.imshow("Merged", merged)  

cv2.imshow("MergedByNp", merged)  

cv2.imshow("Blue", b)  

cv2.imshow("Red", r)  

cv2.imshow("Green", g)  

cv2.waitKey(0)  

cv2.destroyAllWindows()