【人工智能学习之图像操作（二）】

图像上的运算

图像上的算术运算，加法，减法，图像混合等。

加减法：

import cv2
import numpy as np
x = np.uint8([250])
y = np.uint8([10])
print(cv2.add(x,y))
print(cv2.subtract(x,y))

图像混合

这其实也是加法，但是不同的是两幅图像的权重不同，这就会给人一种混合或者透明的感觉。图像混合的计算公式如下：
g (x) = (1 − α) f0 (x) + α f1 (x)
通过修改 α 的值（0 → 1），可以实现非常酷的混合。

现在我们把两幅图混合在一起。第一幅图的权重是 0.7，第二幅图的权重是 0.3。函数cv2.addWeighted() 可以按下面的公式对图片进行混合操作。
dst = α · img1 + β · img2 + γ
这里 γ 的取值为 0。

import cv2
img1 = cv2.imread('1.jpg')
img2 = cv2.imread('9.jpg')
dst = cv2.addWeighted(img1, 0.7, img2, 0.3, 0)
cv2.imshow('dst', dst)
cv2.waitKey(0)
cv2.destroyAllWindows()

按位运算

这里包括的按位操作有：AND，OR，NOT，XOR 等。当我们提取图像的一部分，选择非矩形 ROI 时这些操作会很有用（下一章你就会明白）。下面的例子就是教给我们如何改变一幅图的特定区域。我想把OpenCV 的标志放到另一幅图像上。如果我使用加法，颜色会改变，如果使用混合，会得到透明效果，但是我不想要透明。

import cv2
img1 = cv2.imread('1.jpg')
img2 = cv2.imread('9.jpg')
rows, cols, channels = img2.shape
roi = img1[0:rows, 0:cols]
img2gray = cv2.cvtColor(img2, cv2.COLOR_BGR2GRAY)
ret, mask = cv2.threshold(img2gray, 10, 255, cv2.THRESH_BINARY)
mask_inv = cv2.bitwise_not(mask)
# cv2.imshow("mask_inv",mask_inv)
img1_bg = cv2.bitwise_and(roi, roi, mask=mask_inv)
# cv2.imshow("img1_bg",img1_bg)
img2_fg = cv2.bitwise_and(img2, img2, mask=mask)
# cv2.imshow("img2_fg",img2_fg)
dst = cv2.add(img1_bg, img2_fg)
img1[0:rows, 0:cols] = dst
cv2.imshow('res', img1)
cv2.waitKey(0)

图像的几何变换

Resize/transport/flip:

import cv2
src = cv2.imread('1.jpg')
rows, cols, channel = src.shape
dst = cv2.resize(src, (cols * 2, rows * 2), interpolation=cv2.INTER_CUBIC)
# dst = cv2.transpose(src)
# dst = cv2.flip(src, 0)
cv2.imshow('src pic', src)
cv2.imshow('dst pic', dst)
cv2.waitKey(0)

interpolation参数说明：

• INTER_NEAREST - 最邻近插值
• INTER_LINEAR - 双线性插值，如果最后一个参数你不指定，默认使用这种方法
• INTER_AREA -区域插值
• INTER_CUBIC - 4x4像素邻域内的双立方插值
• INTER_LANCZOS4 - 8x8像素邻域内的Lanczos插值

仿射变换

任意一个二维图像，我们乘以一个仿射矩阵，就能得到仿射变换后的图像。变换包含：缩放、旋转、平移、倾斜、镜像。

import cv2
import numpy as np
src = cv2.imread('1.jpg')
rows, cols, channel = src.shape
M = np.float32([[1, 0, 50], [0, 1, 50]])
# M = np.float32([[0.5, 0, 0], [0, 0.5, 0]])
# M = np.float32([[-0.5, 0, cols // 2], [0, 0.5, 0]])
# M = np.float32([[1, 0.5, 0], [0, 1, 0]])
# M = cv2.getRotationMatrix2D((cols / 2, rows / 2), 45, 0.7)
dst = cv2.warpAffine(src, M, (cols, rows))
cv2.imshow('src pic', src)
cv2.imshow('dst pic', dst)
cv2.waitKey(0)

透视变换

import cv2
import numpy as np
img = cv2.imread("4.jpg")
pts1 = np.float32([[25, 30], [179, 25], [12, 188], [189, 190]])
pts2 = np.float32([[0, 0], [200, 0], [0, 200], [200, 200]])
M = cv2.getPerspectiveTransform(pts1, pts2)
dst = cv2.warpPerspective(img, M, (200, 201))
cv2.imshow("src", img)
cv2.imshow("dst", dst)
cv2.waitKey(0)

膨胀操作

• 膨胀操作可以让颜色值大的像素变得更粗
• 膨胀操作前，需要二值化图像

import cv2 as cv
img = cv.imread("11.jpg", 0)
kernel = cv.getStructuringElement(cv.MORPH_RECT, (5, 5))
dst = cv.dilate(img, kernel)
cv.imshow('src', img)
cv.imshow('dst', dst)
cv.waitKey(0)

腐蚀操作

• 腐蚀操作可以让颜色值大的像素变得更细
• 腐蚀操作前，需要二值化图像

import cv2 as cv
img = cv.imread("11.jpg", 0)
kernel = cv.getStructuringElement(cv.MORPH_RECT, (5, 5))
dst = cv.erode(img, kernel)
cv.imshow('src', img)
cv.imshow('dst', dst)
cv.waitKey(0)

开操作

• 开操作是先腐蚀再膨胀
• 开操作可以用于去噪

import cv2 as cv
img = cv.imread("10.jpg", 0)
kernel = cv.getStructuringElement(cv.MORPH_RECT, (3, 3))
dst = cv.morphologyEx(img, cv.MORPH_OPEN, kernel, iterations=1)
cv.imshow('src', img)
cv.imshow('dst', dst)
cv.waitKey(0)

闭操作

• 闭操作是先膨胀再腐蚀
• 闭操作可以用于补漏洞

import cv2 as cv
img = cv.imread("10.jpg", 0)
kernel = cv.getStructuringElement(cv.MORPH_RECT, (3, 3))
dst = cv.morphologyEx(img, cv.MORPH_CLOSE, kernel, iterations=1)
cv.imshow('src', img)
cv.imshow('dst', dst)
cv.waitKey(0)

梯度操作

膨胀减去腐蚀

import cv2 as cv
img = cv.imread("11.jpg", 0)
kernel = cv.getStructuringElement(cv.MORPH_RECT, (3, 3))
dst = cv.morphologyEx(img, cv.MORPH_GRADIENT, kernel)
cv.imwrite("21.jpg", dst)
cv.imshow('src', img)
cv.imshow('dst', dst)
cv.waitKey(0)

礼帽操作

• 礼帽操作=开运算图像-原图像
• 获取噪音

import cv2 as cv
img = cv.imread("11.jpg", 0)
kernel = cv.getStructuringElement(cv.MORPH_RECT, (3, 3))
dst = cv.morphologyEx(img, cv.MORPH_GRADIENT, kernel)
cv.imshow('src', img)
cv.imshow('dst', dst)
cv.waitKey(0)

黑帽操作

• 黑帽操作=闭运算图像 - 原图像
• 获取漏洞

import cv2 as cv
img = cv.imread("10.jpg", 0)
kernel = cv.getStructuringElement(cv.MORPH_RECT, (3, 3))
dst = cv.morphologyEx(img, cv.MORPH_BLACKHAT, kernel)
cv.imshow('src', img)
cv.imshow('dst', dst)
cv.waitKey(0)