一、圖像基礎知識

圖像都是由像素(pixel)構成的，即圖像中的小方格，這些小方格都有一個明確的位置和被分配的色彩數值，而這些一小方格的顏色和位置就決定該圖像所呈現出來的樣子。像素是圖像中的最小單位，每一個點陣圖像包含了一定量的像素，這些像素決定圖像在屏幕上所呈現的大小。

圖像通常包括二值圖像、灰度圖像和彩色圖像。

1、二值圖像

二值圖像中任何一個點非黑即白，要么為白色（像素為255），要么為黑色（像素為0）。將灰度圖像轉換為二值圖像的過程，常通過依次遍歷判斷實現，如果像素>=127則設置為255，否則設置為0。

2.灰度圖像

灰度圖像除了黑和白，還有灰色，它把灰度劃分為256個不同的顏色，圖像看著也更為清晰。將彩色圖像轉換為灰度圖是圖像處理的最基本預處理操作，通常包括下面幾種方法：(1) 浮點算法：Gray=R0.3+G0.59+B0.11(2) 整數方法：Gray=(R30+G59+B11)/100(3) 移位方法：Gray=(R28+G151+B77)>>8;(4) 平均值法：Gray=（R+G+B）/3;(此程序采用算法)(5) 僅取綠色：Gray=G；(6) 加權平均值算法：根據光的亮度特性，公式: R=G=B=R0.299+G*0.587+B0.144

通過上述任一種方法求得Gray后，將原來的RGB(R,G,B)中的R,G,B統一用Gray替換，形成新的顏色RGB(Gray,Gray,Gray)，用它替換原來的RGB(R,G,B)就是灰度圖了。改變象素矩陣的RGB值，來達到彩色圖轉變為灰度圖。

3.彩色圖像

彩色圖像是RGB圖像，RGB表示紅、綠、藍三原色，計算機里所有顏色都是三原色不同比例組成的，即三色通道。

二.OpenCV讀寫圖像

本文主要使用Python2.7和OpenCV進行講解，首先調用"pip install opencv-python"安裝OpenCV庫，如下圖所示：

1.讀入圖像OpenCV讀圖像主要調用下面函數實現：

img = cv2.imread(文件名,[,參數])參數(1) cv2.IMREAD_UNCHANGED (圖像不可變)參數(2) cv2.IMREAD_GRAYSCALE (灰度圖像)參數(3) cv2.IMREAD_COLOR (讀入彩色圖像)參數(4) cv2.COLOR_BGR2RGB (圖像通道BGR轉成RGB)

2.顯示圖像顯示圖像調用函數如下：

cv2.imshow(窗口名, 圖像名)

3.窗口等待調用函數如下：

cv2.waitKey(delay)鍵盤綁定函數，共一個參數，表示等待毫秒數，將等待特定的幾毫秒，看鍵盤是否有輸入，返回值為ASCII值。如果其參數為0，則表示無限期的等待鍵盤輸入；參數>0表示等待delay毫秒；參數<0表示等待鍵盤單擊。

4.刪除所有窗口調用函數如下：

cv2.destroyAllWindows() 刪除所有窗口cv2.destroyWindows() 刪除指定的窗口

5.寫入圖片調用函數如下：

retval = cv2.imwrite(文件地址, 文件名)

下面代碼是讀入圖片并顯示保存。

# -*- coding:utf-8 -*-import cv2
#讀取圖片
img = cv2.imread("test.jpg")
#顯示圖像
cv2.imshow("Demo", img)
#等待顯示
cv2.waitKey(0)
cv2.destroyAllWindows()
#寫入圖像
cv2.imwrite("testyxz.jpg", img)

輸出結果如下圖所示，并且在文件夾下保存了一張名為“testyxz.jpg”的圖像。

如果代碼中沒有watiKey(0)函數，則運行結果如下圖所示：

同時可以對代碼進行升級，如下所示：

#無限期等待輸入
k=cv2.waitKey(0)#如果輸入ESC退出if k==27:
    cv2.destroyAllWindows()

三.OpenCV像素處理

1.讀取像素灰度圖像直接返回灰度值，彩色圖像則返回B、G、R三個分量。注意OpenCV讀取圖像是BGR存儲顯示，需要轉換為RGB再進行圖像處理。

灰度圖像：返回值 = 圖像(位置參數)eg: test=img[88,42]彩色圖像：返回值 = 圖像[位置元素, 0 | 1 | 2 ] 獲取BGR三個通道像素eg: blue=img[88,142,0] green=img[88,142,1] red=img[88,142,2]

2.修改圖像修改圖像如果是灰度圖像則直接賦值新像素即可，彩色圖像依次給三個值賦值即可。

灰度圖像：img[88,142] = 255彩色圖像：img[88,142, 0] = 255img[88,142, 1] = 255img[88,142, 2] = 255彩色圖像：方法二img[88,142] = [255, 255, 255]

下面代碼是獲取像素及修改的操作。

# -*- coding:utf-8 -*-import cv2
#讀取圖片
img = cv2.imread("test.jpg", cv2.IMREAD_UNCHANGED)
test = img[88,142]print test
img[88,142] = [255, 255, 255]print test
#分別獲取BGR通道像素
blue = img[88,142,0]print blue
green = img[88,142,1]print green
red = img[88,142,2]print red
#顯示圖像
cv2.imshow("Demo", img)
#等待顯示
cv2.waitKey(0)
cv2.destroyAllWindows()
#寫入圖像
cv2.imwrite("testyxz.jpg", img)

輸出結果如下所示：[158 107 64][255 255 255]255255255

下面代碼是將行為100到200、列150到250的像素區域設置為白色。

# -*- coding:utf-8 -*-import cv2
#讀取圖片
img = cv2.imread("test.jpg", cv2.IMREAD_UNCHANGED)
#該區域設置為白色
img[100:200, 150:250] = [255,255,255]
#顯示圖像
cv2.imshow("Demo", img)
#等待顯示
cv2.waitKey(0)
cv2.destroyAllWindows()
#寫入圖像
cv2.imwrite("testyxz.jpg", img)