OpenCV学习系列的第三部分：
最编程
2024-08-14 13:33:09
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一、直方图与傅里叶变换
1、直方图
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算法实现
import cv2from matplotlib import pyplot as pltimg=cv2.imread('cat.jpg')color=('b','g','r')for i,col in enumerate(color): hist=cv2.calcHist([img],[0],None,[256],[0,256]) plt.plot(hist,color=col) plt.xlim([0,256]) plt.imshow(hist) plt.show()print(hist.shape)
2、图像均衡（要转换为灰度图像才能均衡化）
直方图均衡化算法原理
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算法实现
import cv2from matplotlib import pyplot as pltimg=cv2.imread('cat.jpg',0)plt.hist(img.ravel(),256) #ravel（把多维数组转化为一维数组） plt.show()equ=cv2.equalizeHist(img)plt.hist(equ.ravel(),256) plt.show()
自适应均衡化：分块实现均衡化
算法实现
clahe=cv2.createCLAHE(clipLimit=2.0,tileGridSize=(8,8))res_clahe=clahe.apply(img)、傅里叶变换
傅里叶变换的作用：高频：变化剧烈的灰度分量。例如边界。
低频：变化缓慢的灰度分量，例如大海。
低通滤波器：只保留低频，会使得图像模糊
高通滤波器：只保留高频，会使得图像细节增强
网络异常，图片无法展示
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import cv2 from matplotlib import pyplot as plt import numpy as np img=cv2.imread('lena.jpg',0) img_float32=np.float32(img) dft=cv2.dft(img_float32,flags=cv2.DFT_COMPLEX_OUTPUT) dft_shift=np.fft.fftshift(dft) #把低频的移到中间 #得到灰度图能表现的形式 magnitude_spectrum=20*np.log(cv2.magnitude(dft_shift[:,:,0],dft_shift[:,:,1])) plt.subplot(121),plt.imshow(img,cmap='gray') plt.title('Input Image'),plt.xticks([]),plt.yticks([]) plt.subplot(122),plt.imshow(magnitude_spectrum,cmap='gray') plt.title('magni'),plt.xticks([]),plt.yticks([]) plt.show()
高通滤波代码实现
img_float32=np.float32(img) dft=cv2.dft(img_float32,flags=cv2.DFT_COMPLEX_OUTPUT) dft_shift=np.fft.fftshift(dft) #把低频的移到中间 rows,cols=img.shape crow,ccol=int(rows/2),int(cols/2) #中心位置 #高通滤波 mask=np.ones((rows,cols,2),np.uint8) mask[crow-50:crow+50,ccol-50,ccol+50]=0 #这行代码有点问题 #idft fshift=dft_shift*mask f_ishift=np.fft.fftshift(fshift) img_back=cv2.idft(f_ishift) img_back=cv2.magnitude(img_back[:,:,0],img_back[:,:,1]) #得到灰度图能表现的形式 plt.subplot(121),plt.imshow(img,cmap='gray') plt.title('Input Image'),plt.xticks([]),plt.yticks([]) plt.subplot(122),plt.imshow(img_back,cmap='gray') plt.title('result'),plt.xticks([]),plt.yticks([]) plt.show()
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14-傅里叶变换的代码实现-一、numpy实现傅里叶变换和逆傅里叶变换 1.numpy实现傅里叶变换numpy.fft.fft2实现傅里叶变换，返回一个复数数组(complex ndarray)，也就是频谱图像numpy.fft.fftshift将零频率分量移到频谱中心(将左上角的低频区域，移到中心位置) 20*np.log(np.abs(fshift))设置频谱的范围。可以理解为，之前通过傅里叶变换得到复数的数组，是不能通过图像的方法展示出来的，需要转换为灰度图像（映射到[0,255]区间）需要注意的是1> 傅里叶得到低频、高频信息，针对低频、高频处理能够实现不同的目的2> 傅里叶过程是可逆的，图像经过傅里叶变换、逆傅里叶变换后，能够恢复到原始图像3> 在频域对图像进行处理，在频域的处理会反映在逆变换图像上 # 将绘制的图显示在窗口 %matplotlib qt5 import cv2 import numpy as np import matplotlib.pyplot as plt img = cv2.imread(r"image\lena.bmp",cv2.IMREAD_GRAYSCALE) # 傅里叶变换 f = np.fft.fft2(img) # 移动中心位置 fshift = np.fft.fftshift(f) # 调整值范围 result = 20*np.log(np.abs(fshift)) plt.subplot(1,2,1) plt.imshow(img,cmap=plt.cm.gray) plt.title("original") plt.axis("off") plt.subplot(1,2,2) plt.imshow(result,cmap=plt.cm.gray) plt.title("result") plt.axis("off") plt.show 傅里叶变换的频谱图像： 2.numpy实现逆傅里叶变换numpy.fft.ifft2实现逆傅里叶变换，返回一个复数数组（complex ndarray）numpy.fft.ifftshiftfftshift函数的逆函数，将中心位置的低频，重新移到左上角iimg = np.abs(逆傅里叶变化结果)设置值的范围，映射到[0,255]区间 # 将绘制的图显示在窗口 %matplotlib qt5 import cv2 import numpy as np import matplotlib.pyplot as plt img = cv2.imread(r"image\boat.bmp",cv2.IMREAD_GRAYSCALE) # 傅里叶变换 f = np.fft.fft2(img) fshift = np.fft.fftshift(f) # 逆傅里叶变换 ishift = np.fft.ifftshift(fshift) iimg = np.fft.ifft2(ishift) iimg = np.abs(iimg) plt.subplot(1,2,1) plt.imshow(img,cmap=plt.cm.gray) plt.title("original") plt.axis("off") plt.subplot(1,2,2) plt.imshow(iimg,cmap=plt.cm.gray) plt.title("iimg") plt.axis("off") plt.show 将一副图像，进行傅里叶变换和逆傅里叶变换后，进行对比（一样的） 实例：通过numpy实现高通滤波，保留图像的边缘信息 获取图像的形状rows,cols = img.shape获取图像的中心点crow,ccol = int(rows/2),int(cols/2)将频谱图像的中心区域（低频区域）设置为0（黑色）fshift[crow-30:crow+30,ccol-30:ccol+30] = 0 # 将绘制的图显示在窗口 %matplotlib qt5 import cv2 import numpy as np import matplotlib.pyplot as plt img = cv2.imread(r"image\boat.bmp",cv2.IMREAD_GRAYSCALE) # 傅里叶变换 f = np.fft.fft2(img) fshift = np.fft.fftshift(f) # 高通滤波 rows,cols = img.shape crow,ccol = int(rows/2),int(cols/2) fshift[crow-30:crow+30,ccol-30:ccol+30] = 0 # 逆傅里叶变换 ishift = np.fft.ifftshift(fshift) iimg = np.fft.ifft2(ishift) iimg = np.abs(iimg) plt.subplot(1,2,1) plt.imshow(img,cmap=plt.cm.gray) plt.title("original") plt.axis("off") plt.subplot(1,2,2) plt.imshow(iimg,cmap=plt.cm.gray) plt.title("iimg") plt.axis("off") plt.show 使用numpy实现高通滤波的实验结果： 二、opencv实现傅里叶变换和逆傅里叶变换 1.opencv实现傅里叶变换 返回结果 = cv2.dft(原始图像,转换标识)1> 返回结果：是双通道的，第一个通道是结果的实数部分，第二个通道是结果的虚数部分2> 原始图像：输入图像要首先转换成np.float32(img)格式3> 转换标识：flags = cv2.DFT_COMPLEX_OUTPUT，输出一个复数阵列numpy.fft.fftshift将零频率分量移到频谱中心(将左上角的低频区域，移到中心位置)调整频谱的范围，将上面频谱图像的复数数组，转换为可以显示的灰度图像（映射到[0,255]区间）返回值 = 20*np.log(cv2.magnitude(参数1,参数2))1> 参数1：浮点型X坐标值，也就是实部2> 参数2：浮点型Y坐标值，也就是虚部 # 将绘制的图显示在窗口 %matplotlib qt5 import cv2 import numpy as np import matplotlib.pyplot as plt img = cv2.imread(r"image\lena.bmp",cv2.IMREAD_GRAYSCALE) # 傅里叶变换 dft = cv2.dft(np.float32(img),flags = cv2.DFT_COMPLEX_OUTPUT) # 移动中心位置 dftShift = np.fft.fftshift(dft) # 调整频谱的范围 result = 20*np.log(cv2.magnitude(dftShift[:,:,0],dftShift[:,:,1])) plt.subplot(1,2,1) plt.imshow(img,cmap=plt.cm.gray) plt.title("original") plt.axis("off") plt.subplot(1,2,2) plt.imshow(result,cmap=plt.cm.gray) plt.title("result") plt.axis("off") plt.show 傅里叶变换的频谱图像： 2.opencv实现逆傅里叶变换返回结果 = cv2.idft(原始数据)1> 返回结果：取决于原始数据的类型和大小2> 原始数据：实数或者复数均可numpy.fft.ifftshiftfftshift函数的逆函数，将中心位置的低频，重新移到左上角调整频谱的范围，映射到[0,255]区间返回值 = cv2.magnitude(参数1,参数2)1> 参数1：浮点型X坐标值，也就是实部2> 参数2：浮点型Y坐标值，也就是虚部 # 将绘制的图显示在窗口 %matplotlib qt5 import cv2 import numpy as np import matplotlib.pyplot as plt img = cv2.imread(r"image\lena.bmp",cv2.IMREAD_GRAYSCALE) # 傅里叶变换 dft = cv2.dft(np.float32(img),flags = cv2.DFT_COMPLEX_OUTPUT) dftShift = np.fft.fftshift(dft) # 逆傅里叶变换 ishift = np.fft.ifftshift(dftShift) iimg = cv2.idft(ishift) iimg = cv2.magnitude(iimg[:,:,0],iimg[:,:,1]) plt.subplot(1,2,1) plt.imshow(img,cmap=plt.cm.gray) plt.title("original") plt.axis("off") plt.subplot(1,2,2) plt.imshow(iimg,cmap=plt.cm.gray) plt.title("inverse") plt.axis("off") plt.show 将一副图像，进行傅里叶变换和逆傅里叶变换后，进行对比（一样的） 实例：通过opencv实现低通滤波，模糊一副图像
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