#使用OpenCV 3处理图像
#高通滤波器
#高通滤波器(HPF)是检测图像的某个区域,然后根据图像与周围像素的亮度差值来
#提升(boost)该图像的亮度的滤波器。
#核(kernel)(滤波器矩阵):
[[0,-0.25,0],
[-0.25,1,-0.25],
[0,-0.25,0]]
#在计算完中央像素与周围邻近像素的亮度差值之和以后,如果亮度变化
#很大,中央像素的亮度会增加(反之则不会)。这在边缘检测上尤其有效。
#下面是一个高通滤波器的例子:
import cv2
import numpy as np
from scipy import ndimage
kernel_3x3 = np.array([[-1,-1,-1],
[-1,8,-1],
[-1,-1,-1]])
kernel_5x5 = np.array([[-1,-1,-1,-1,-1],
[-1, 1, 2, 1,-1],
[-1, 2, 4, 2,-1],
[-1, 1, 2, 1,-1],
[-1,-1,-1,-1,-1]])
#注意:这些滤波器中的所有值加起来为0.
img = cv2.imread("../images/color1_small.jpg",0)
#卷积运算
k3 = ndimage.convolve(image,kernel_3x3)
k5 = ndimage.convolve(image,kernel_5x5)
#高斯模糊 (11,11)表示核的大小
blerred = cv2.GuassianBlur(image,(11,11),0)
g_hpf = image - blurred
cv2.imshow("3x3",k3)
cv2.imshow("5x5",k5)
cv2.imshow("g_hpf",g_hpf)
cv2.waitKey()
cv2.destroyAllWindows()
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#边缘检测
#OpenCV提供了许多边缘检测滤波函数,包括Laplacian(),Sobel()、
#以及Scharr()。这些滤波函数都会将飞边缘区域转为黑色,将边缘区域
#转为白色或其他饱和的颜色。
#但是这些函数很容易将噪声错误地识别为边缘,所以在其之前要先进行降噪(模糊处理)
#OpenCV提供了许多模糊滤波函数,包括blur()(简单的算术平均)、medianBlur()
#以及GaussianBlur()。
import cv2
import numpy
import scipy.interpolate
def strokeEdges(src,dst,blurKsize=7,edgeKsize=5):
if blurKsize >= 3 :
#模糊处理(降噪)
blurredSrc = cv2.medianBlur(src,blurKsize)
#将图像转为灰度图像
graySrc = cv2.cvtColor(blurredSrc,cv2.COLOR_BGR2GRAY)
else:
graySrc = cv2.cv2Color(src,cv2.COLOR_BGR2GRAY)
#边缘检测
cv2.Laplacian(graySrc,cv2.CV_8U,graySrc,ksize=edgeKsize)
#由于得到的结果是背景为黑色,边缘为白色。
#我们在像素上操作,得到黑色的边缘,白色的背景
#归一化(/255.0),并且用255. - graySrc得到取反的效果,左后乘原图的每一个通道即可
normalizedInverseAlpha = (1.0/255.0) * (255.0 - graySrc)
#将原图通道分离
channels = cv2.split(src)
#乘以原图的每个通道以便能将边缘变黑
for channel in channels:
channel[:] = channel * normalizedInverseAlpha
#将通道合并
cv2.merge(channel,dst)
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#定制内核做卷积
#OpenCV提供了一个非常通用的filter2D()函数,它运用由用户指定的任意和或卷积矩阵,进行卷积计算
#定义一个高通滤波器,然图像锐化
kernel = numpy.array([[-1,-1,-1],
[-1, 9,-1],
[-1,-1,-1]])
#在源图像上使用卷积矩阵得到目标图像dst
cv2.filter2D(src,-1,kernel,dst)
#第二个参数指定了目标图像每个通道的位深度(比如,cv2.CV_8U)表示每个通道为8位
#创建滤波器基类
class VConvolutionFilter(object):
def __init__(self,kernel):
self._kernel = kernel
#卷积计算
def apply(self,src,dsr):
cv2.filter2D(src,-1,self._kernel,dst)
#创建锐化滤波器
class SharpenFilter(VConvolutionFilter):
#半径为一个像素
def __init__(self):
kernel = numpy.array([[-1,-1,-1],
[-1, 9,-1],
[-1,-1,-1]])
VConvolutionFilter.__init__(self,kernel)
#注意权重加起来为1,如果不想改变图像的亮度就应该这样。
#稍微修改一下锐化核,使得权重加起来为0,就会得到一个边缘检测核
#创建边缘检测滤波器
class FindEdgesFilter(VConvolutionFilter):
def __init__(self):
kernel = numpy.array([[-1,-1,-1],
[-1, 9,-1],
[-1,-1,-1]])
VConvolutionFilter.__init__(self,kernel)
#创建模糊滤波器
#为了达到模糊效果,通常权重和应该为1,而且邻近像素的权重全为正
#下面实现一个简单的邻近平均滤波器
class BlurFilter(VConvolutionFilter):
def __init__(self):
kernel = numpy.array([[0.04,0.04,0.04,0.04,0.04],
[0.04,0.04,0.04,0.04,0.04],
[0.04,0.04,0.04,0.04,0.04],
[0.04,0.04,0.04,0.04,0.04],
[0.04,0.04,0.04,0.04,0.04]])
VConvolutionFilter.__init__(self,kernel)
#锐化、边缘检测以及模糊等滤波器都使用了高度对称的核。
#但是不对称的核也还会产生一些有趣的效果。
#浮雕(embossed)滤波器
class EmbossFilter(VConvolutionFilter):
def __init__(self):
kernel = numpy.array([[-2,-1, 0],
[-1, 1, 1],
[ 0, 1, 2]])
VConvolutionFilter.__init__(self,kernel)
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#Canddy边缘检测
#OpenCV提供了一个非常方便的Canny函数,一行代码实现边缘检测
Import cv2
import numpy as np
img = cv2.imread("../images/statue_small.jpg",0)
cv2.imwriter("canny.jpg",cv2.Canny(img,200,300)) #200位最小阈值,300位最大阈值
cv2.imshow("canny",cv2.imread("canny.jpg"))
cv2.waitKey()
cv2.destroyAllWindows()
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#轮廓检测
import cv2
import numpy as np
#创建一张黑色的图像
img = np.zeros((200,200),dtype=np.uint8)
#将图像的中间变成白色
img[50:150,50:150] = 255
#对图像进行二值化操作,最小阈值为127,最大阈值为255
#将大于127的像素变成255,否则变为0.
ret, thresh = cv2.threshold(img,127,255,0)
#获取图像的轮廓
image, contours, hierarchy = cv2.findCountours(thresh,
cv2.RETR_TREE,cv2.CHAIN_APPROX_SIMPLE)
#源灰度图像转换为彩色图像
color = cv2.cvtColor(img,cv2.COLOR_GRAY2BGR)
#在源图上画出轮廓
#参数分别表示:源图(彩色)、轮廓list、-1表示画出所有的轮廓、颜色(绿色)、轮廓宽度
img = cv2.drawContours(color,contours,-1,(0,255,0),2)
#显示图像
cv2.imshow("contours",color)
cv2.waitKey()
cv2.destroyAllWindows()
#边界框、最小矩形区域和最小闭圆的轮廓
#同上面一样,首先得到灰度图像,对灰度图像进行二值化,然后获取轮廓list
import cv2
import numpy as np
#purDown()对图像进行下采样,得到的图像的宽和高都是源图的1/2
img = cv2.pyrDown(cv2.imread("hammer.jpg",cv2.IMREAD_UNCHAGED))
#二值化,由于只操作会改变源图,所以使用copy操作
ret, thresh = cv2.threshold(cv2.cvtColor(image.copy(),cv2.COLOR_BGR2GRAY),
127,255,0)
#获取轮廓
image, contours, hier = cv2.findContours(thresh,cv2.RETR_EXTERNAL,
cv2.CHAIN_APPROX_SIMPLE)
#分别得到包含轮廓的矩形边框,可以有旋转的矩形边框和圆形边框
for c in contours:
#获取矩形边框(绿色)
x,y,w,h = cv2.boundingRect(c)
cv2.rectangle(img,(x,y),(x+w,y+h),(0,255,0),2)
#获取有旋转的矩形边框
rect = cv2.minAreaRect(c)
#计算顶点坐标
box = cv2.boxPoint(rect)
#将顶点坐标转换为整形
box = np.int0(box)
#画边框(红色)
cv2.drawContours(img,[box],0,(0,0,255),3)
#获取圆形边框
#计算圆的中心点坐标和半径
(x,y),radius = cv2.minEnclosingCircle(c)
#坐标和半径转换为整形
center = (int(x),int(y))
radius = int(radius)
#画圆(绿色)
cv2.circle(img,center,radius,(0,255,0),2)
#图上的3种边框画完了,最后在画出轮廓即可
cv2.drawContours(img,contours,-1,(0,255,0),2)
cv2.imshow("contours",img)
#画轮廓的近似的多边形和凸包
#凸包内的任意两点的连线都在该形状里面
#cv2.approxPloyDP()是一个OpenCV函数,它用来计算近似的多边形框。
#函数参数:轮廓、ε值(表示源轮廓周长与近似多边形的周长最大差值)、是否闭合
epsilon = 0.01 * cv2.arcLength(cnt,True)
approx = cv2.approxPloyDP(cnt,epsilon,True)
#使用cv2.convexHull()函数获取凸包
hull = cv2.convexHull(cnt)
#================================================================
#直线和圆检测
#直线检测
#通过HoughLines()和HoughLinesP()函数来完成
import cv2
import numpy as np
#获取边缘
img = cv2.imread('lines.jpg')
gray = cv2.cvtColor(img,cv2.COLOR_BGR2GRAY)
edges = cv2.Canny(gray,50,120)
#设置直线的最小长度和最大距离
minLineLength = 20
maxLineGap = 5
lines = cv2.HougLinesP(edgs,1,np.pi/180,100,minLineLength,maxLineGap)
#x1,y1,x2,y2表示直线起始点和终点的坐标
for x1,y1,x2,y2 in lines[0]:
cv2.line(img,(x1,y1),(x2,y2),(0,255,0),2)
cv2.inshow("edges",edges)
cv2.imshow("lines",img)
cv2.waitKey()
cv2.destroyAllWindows()
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#圆检测
#OpenCV的HoughCircles函数可用来检测圆,它与使用HoughLines函数类似。
#参数包括圆心间的最小距离和圆的最小及最大半径
import cv2
import numpy as np
planets = cv2.imread('planet_glow.jpg')
gray_img = cv2.cvtColor(planets,cv2.COLOR_BGR2GRAY)
#模糊处理(去噪),ksize = 5
img = cv2.medianBlur(gray_img,5)
#保存彩色图像,我们对灰度图像进行处理
cimg = cv2.cvtColor(img,cv2.COLOR_GRAY2BGR)
#在灰度图像中检测圆
circles = cv2.HoughCircles(img,cv2.HOUGH_GRADIENT,1,120,
param1=100,param2=30,minRadius=0,
maxRadius=0)
#四舍五入取整
circles = np.uint16(np.around(circles))
for i in circles[0,:]:
#画外圈
cv2.circle(planets,(i[0],i[1]),i[2],(0,255,0),2)
#画圆心
cv2.circle(planets,(i[0],i[1]),2,(0,0,255),3)
cv2.imwrite("planets_circles.jpg",planets)
cv2.imshow("HoughCircles",planets)
cv2.waitKey()
cv2.destroyAllWindows()