OpenCV-Python学习（3）—— OpenCV 图像色彩空间转换

1. 学习目标

1. 图像色彩空间；
2. 函数说明与解释；
3. 学习如何将图像从一个色彩空间转换到另一个，像BGR↔灰色，BGR↔HSV等；
4. 学习 cv.cvtColor 函数的使用。

2. 常见色彩空间

3. 常见色彩空间说明

RGB是计算机显示器的标准支持色彩系统。

4. 常见色彩空间取值范围

5. 色彩空间转换注意事项

1. 从一个色彩空间转换到另一个色彩空间，信息传递会损失；
2. 从一个色彩空间转换到另一个色彩空间，过程可逆与不可逆。

6. 色彩空间转换函数 cv.cvtColor()

6.1 参数说明

import cv2 as cv
cv.cvtColor(src, code[,dst[,dstCn]])

6.2 注意

1. HSV的色相范围为[0,179]，饱和度范围为[0,255]，值范围为[0,255]。
2. OpenCV中有超过150种颜色空间转换方法。
3. 最广泛使用的是BGR↔灰色和BGR↔HSV。
4. 不同的软件使用不同的规模。
5. 如果你要将OpenCV值和它们比较，你需要将这些范围标准化。

6.3 获取色彩空间的转换类型

1. 获取代码

import cv2 as cv

types = [i for i in dir(cv) if i.startswith('COLOR_')]
print(types)

2. 部分类型截图
   

7. 代码演示

7.1 BGR↔HSV、BGR↔YCrCb

7.1.1 代码

1. 彩色图像模式读取图片；
2. 显示读取的原图；
3. 使用 cv.cvtColor 将原图转换为 HSV 类型；
4. 显示 HSV 类型图像；
5. 使用 cv.cvtColor 将原图转换为 YCrCb 类型；
6. 显示 YCrCb 类型图像。

import cv2 as cv

def color_space_demo():
  img = cv.imread('./images/butterfly.jpg')
  cv.imshow('Original Image', img)
  hsv = cv.cvtColor(img, cv.COLOR_BGR2HSV)
  cv.imshow('HSV Image', hsv)
  ycrcb = cv.cvtColor(img, cv.COLOR_BGR2YCrCb)
  cv.imshow('YCrCb Image', ycrcb)
  cv.waitKey(0)
  cv.destroyAllWindows()

if __name__ == "__main__":
  color_space_demo()

7.1.2 结果

7.2 色彩空间转换不可逆实例

7.2.1 代码

1. 彩色图像模式读取图片；
2. 显示读取的原图；
3. 使用 cv.cvtColor 将原图转换为 GRAY 类型；
4. 显示 GRAY 类型图像；
5. 使用 cv.cvtColor 将第三步转换的图片逆转为 BGR；
6. 显示逆转的 BGR 类型图像；

import cv2 as cv

def irreversible_demo():
  img = cv.imread('./images/butterfly.jpg')
  cv.imshow('Original Image', img)
  gray = cv.cvtColor(img, cv.COLOR_BGR2GRAY)
  cv.imshow('BGR2GRAY Image', gray)
  # 逆转原图
  gray2bgr = cv.cvtColor(gray, cv.COLOR_GRAY2BGR)
  cv.imshow('GRAY2BGR Image', gray2bgr)
  cv.waitKey(0)
  cv.destroyAllWindows()

if __name__ == "__main__":
  irreversible_demo()

7.2.2 结果

7.2.3 注意

1. BGR↔GRAY将三通道彩色图像转换为了单通道灰度图像，信息传递存在损失。
2. 当三通道彩色图像转换为了单通道灰度图像，信息损失，不可逆转为三通道彩色图像。

7.3 色彩空间转换可逆实例

7.3.1 代码

1. 彩色图像模式读取图片；
2. 显示读取的原图；
3. 使用 cv.cvtColor 将原图转换为 HSV 类型；
4. 显示 HSV 类型图像；
5. 使用 cv.cvtColor 将第三步转换的图片逆转为 BGR；
6. 显示逆转的 BGR 类型图像；

import cv2 as cv

def reversible_demo():
  img = cv.imread('./images/butterfly.jpg')
  cv.imshow('Original Image', img)
  hsv = cv.cvtColor(img, cv.COLOR_BGR2HSV)
  cv.imshow('BGR2HSV Image', hsv)
  # 逆转原图
  hsv2bgr = cv.cvtColor(hsv, cv.COLOR_HSV2BGR)
  cv.imshow('HSV2BGR Image', hsv2bgr)
  cv.waitKey(0)
  cv.destroyAllWindows()

if __name__ == "__main__":
  reversible_demo()

7.3.2 结果

8. 总结

1. 从一个色彩空间转换到另一个色彩空间，信息传递会损失；
2. 从一个色彩空间转换到另一个色彩空间，过程可逆与不可逆。
3. HSV的色相范围为[0,179]，饱和度范围为[0,255]，值范围为[0,255]。
4. OpenCV中有超过150种颜色空间转换方法。
5. 最广泛使用的是BGR↔灰色和BGR↔HSV。
6. 不同的软件使用不同的规模。
7. 如果你要将OpenCV值和它们比较，你需要将这些范围标准化。