Python-OpenCV 处理图像（七）：图像灰度化处理

为了加快处理速度，在图像处理算法中，往往需要把彩色图像转换为灰度图像。

0x00. 灰度图

灰度数字图像是每个像素只有一个采样颜色的图像，这类图像通常显示为从最暗黑色到最亮的白色的灰度。

灰度图像与黑白图像不同，在计算机图像领域中黑白图像只有黑白两种颜色，灰度图像在黑色与白色之间还有许多级的颜色深度。

在RGB模型中，如果R=G=B时，则彩色表示一种灰度颜色，其中R=G=B的值叫灰度值。

0x01. 灰度化的方法

1. 分量法

将彩色图像中的三分量的亮度作为三个灰度图像的灰度值，可根据应用需要选取一种灰度图像。

F1(i,j) = R(i,j)
F2(i,j) = G(i,j)
F3(i,j) = B(i,j)

代码示例：

import cv2.cv as cv
image = cv.LoadImage('mao.jpg')
b = cv.CreateImage(cv.GetSize(image), image.depth, 1)
g = cv.CloneImage(b)
r = cv.CloneImage(b)
    
cv.Split(image, b, g, r, None)
cv.ShowImage('a_window', r)
    
cv.WaitKey(0)

2. 最大值法

将彩色图像中的三分量亮度的最大值作为灰度图的灰度值。

F(i,j) = max(R(i,j), G(i,j), B(i,j))

代码示例：

image = cv.LoadImage('mao.jpg')
new = cv.CreateImage(cv.GetSize(image), image.depth, 1)
for i in range(image.height):
    for j in range(image.width):
        new[i,j] = max(image[i,j][0], image[i,j][1], image[i,j][2])
cv.ShowImage('a_window', new)
cv.WaitKey(0)

3.平均值法

将彩色图像中的三分量亮度求平均得到一个灰度值。

F(i,j) = (R(i,j) + G(i,j) + B(i,j)) / 3

代码示例：

image = cv.LoadImage('mao.jpg')
new = cv.CreateImage(cv.GetSize(image), image.depth, 1)
for i in range(image.height):
    for j in range(image.width):
        new[i,j] = (image[i,j][0] + image[i,j][1] + image[i,j][2])/3
cv.ShowImage('a_window', new)
cv.WaitKey(0)

4.加权平均法

根据重要性及其它指标，将三个分量以不同的权值进行加权平均。由于人眼对绿色的敏感最高，对蓝色敏感最低，因此，按下式对RGB三分量进行加权平均能得到较合理的灰度图像。

F(i,j) = 0.30R(i,j) + 0.59G(i,j) + 0.11B(i,j))

代码示例：

image = cv.LoadImage('mao.jpg')
new = cv.CreateImage(cv.GetSize(image), image.depth, 1)
for i in range(image.height):
    for j in range(image.width):
        new[i,j] = 0.3 * image[i,j][0] + 0.59 * image[i,j][1] +  0.11 * image[i,j][2]
cv.ShowImage('a_window', new)
cv.WaitKey(0)

上面的公式可以看出绿色（G 分量）所占的比重比较大，所以有时候也会直接取G 分量进行灰度化。

代码示例：

image = cv.LoadImage('mao.jpg')
new = cv.CreateImage(cv.GetSize(image), image.depth, 1)
for i in range(image.height):
    for j in range(image.width):
        new[i,j] = image[i,j][1]
cv.ShowImage('a_window', new)
cv.WaitKey(0)