python 图像处理（一）

图像处理

简介：图像处理，利用计算机算法，对图像进行分析/操作的处理技术，包括图像的存储、表示、提取、操作、增强、复原和解释。

1.图像处理概念

图像概念：
最简单图像（单通道，二值或单色，灰度或黑白图像f(x,y)）
彩色RGB图像（三通道(r,g,b)）

描述图像方法：空间数字化、振幅数字化
空间数字化：空间坐标（x,y）数字化图像采样
振幅数字化：灰度量化

2.图像处理基本流程

图像处理流程基本步骤如下：

图像的获取与存储

加载图像数据至内存并存盘

操作、增强和复原
(1)图像转换（灰度转化）
(2)图像质量增强（模型变清晰）
(3)图像去噪，图像复原

图像分割

信息提取/表示

图像理解/图像结束
(1)图像分类
(2)对象识别

3.图像输入/输出显示

PIL读取、保存和显示

from PIL import Image,ImageFont,ImageDraw
im=Image.open("data.jpg")
print(im.width,im.height,im.mode,im.format,type(im))
#显示图像
im.show()
#用PIL函数convert()将彩色RGB转化为灰度，保存
im_g=im.convert('L')
im_g.save('data.jpg')

matplotlib读取、保存和显示

import matplotlib.image as mpimg
import matplotlib.pylab as plt

im=mpimg.imread('data.jpg')
print(im.shape,im.dtype,type(im))

plt.figure(figsize=(10,10))
plt.imshow(im)
plt.axis('off')
plt.show()

scikit-image读取、保存和显示

im=imread('data.jpg')
print(im.shape,im.dtype,type(im))
#从图片RGB转化为HSV格式
hsv=color.rgb2hsv(im)
hsv[:,:,1]=0.5
im1=color.hsv2rgb(hsv)
imsave('data.jpg')

4.图像类型

图像有如下类型：
（1）单通道图像：每个像素由单个值表示，包括二值（单色，每个像素由0～1组成）和灰度图像（每个像素由8位表示，其值在0～255）
（2）多通道图像

• 三通道，RGB图像和HSV都是三通道图像，RGB由三元值(r,g,b)，r,g,b分别表示红色、绿色、蓝色的颜值值
• 四通道图像(r,g,b,a),其中a表示的透明度

图像处理常用操作：
一种图像模式转换为另一种图像模式

im=imread('data.jpg')
im_g=color.rgb2gray(im)

plt.subplot(121)
plt.imshow(im,cmap='gray')
plt.axis('off')
plt.subplot(122)
plt.imshow(im_g,cmap='gray')
plt.axis('off')
plt.show()

下图为RGB格式图像转化为YIQ格式的矩阵计算：

图像数据结构转化为图像数据
图像数据结构用scikit-image表示

im=Image.open('data.jpg')
im=np.array(im)
imshow(im)
plt.axis('off')
plt.show()

im=Image.fromarray(im)
imshow(im)

PIL图像操作裁剪与调整尺寸
(1)裁剪

im=Image.open('data.jpg')
im_c=im.crop((175,75,320,200))

(2)调整尺寸
调整为较大图像

im_large=im.resize((im.width*5,im.height*5),Image.BILINEAR)
#这里使用了双线值插值Image.BILINEAR，采样技术放大

调整为较小图像

im_small=im.resize((im.width//5,im.height//5),Image.ANTALIAS)
#这里使用抗混叠技术采样Image.ANTALIAS

灰度变化，镜像图像等