python opencv圖像處理(素描、懷舊、光照、流年、濾鏡原理及實現(xiàn))

更新時間：2020年12月10日 16:36:25 作者：我堅信陽光燦爛

這篇文章主要介紹了python 基于opencv對圖像進行各種處理，幫助大家更好的理解和使用python，感興趣的朋友可以了解下

圖像素描特效

圖像素描特效主要經(jīng)過以下幾個步驟：

調用cv.cvtColor()函數(shù)將彩色圖像灰度化處理；
通過cv.GaussianBlur()函數(shù)實現(xiàn)高斯濾波降噪；
邊緣檢測采用Canny算子實現(xiàn)；
最后通過cv.threshold()反二進制閾值化處理實現(xiàn)素描特效。

#coding:utf-8
import cv2 as cv
import numpy as np

#讀取原始圖像
img = cv.imread('d:/paojie.png')

#圖像灰度處理
gray = cv.cvtColor(img,cv.COLOR_BGR2GRAY)

#高斯濾波降噪
gaussian = cv.GaussianBlur(gray, (5,5), 0)
 
#Canny算子
canny = cv.Canny(gaussian, 50, 150)

#閾值化處理
ret, result = cv.threshold(canny, 0, 255, cv.THRESH_BINARY_INV+cv.THRESH_OTSU)

#顯示圖像
#cv.imshow('src', img)
#cv.imshow('result', result)
cv.imshow('result',np.vstack((gray,result)))
cv.waitKey()
cv.destroyAllWindows()

圖像素描特效展示

圖像懷舊特效

懷舊特效是將圖像的RGB三個分量分別按照一定比例進行處理的結果，其懷舊公式如下所示：

#coding:utf-8
import cv2 as cv
import numpy as np

#讀取原始圖像
img = cv.imread('d:/paojie.png')

#獲取圖像行和列
rows, cols = img.shape[:2]

#新建目標圖像
dst = np.zeros((rows, cols, 3), dtype="uint8")

#圖像懷舊特效
for i in range(rows):
  for j in range(cols):
    B = 0.272*img[i,j][2] + 0.534*img[i,j][1] + 0.131*img[i,j][0]
    G = 0.349*img[i,j][2] + 0.686*img[i,j][1] + 0.168*img[i,j][0]
    R = 0.393*img[i,j][2] + 0.769*img[i,j][1] + 0.189*img[i,j][0]
    if B>255:
      B = 255
    if G>255:
      G = 255
    if R>255:
      R = 255
    dst[i,j] = np.uint8((B, G, R))
    
#顯示圖像
cv.imshow('result',np.vstack((img,dst)))
cv.waitKey()
cv.destroyAllWindows()

圖像懷舊特效展示

圖像光照特效

圖像光照特效是指圖像存在一個類似于燈光的光暈特效，圖像像素值圍繞光照中心點呈圓形范圍內的增強。
python實現(xiàn)代碼主要是通過雙層循環(huán)遍歷圖像的各像素點，尋找圖像的中心點，再通過計算當前點到光照中心的距離（平面坐標系中兩點之間的距離），判斷該距離與圖像中心圓半徑的大小關系，中心圓范圍內的圖像灰度值增強，范圍外的圖像灰度值保留，并結合邊界范圍判斷生成最終的光照效果。

#coding:utf-8
import cv2 as cv
import math
import numpy as np

#讀取原始圖像
img = cv.imread('d:/paojie.png')

#獲取圖像行和列
rows, cols = img.shape[:2]

#設置中心點和光照半徑
centerX = rows / 2 - 20
centerY = cols / 2 + 20
radius = min(centerX, centerY)

#設置光照強度
strength = 100

#新建目標圖像
dst = np.zeros((rows, cols, 3), dtype="uint8")

#圖像光照特效
for i in range(rows):
  for j in range(cols):
    #計算當前點到光照中心距離(平面坐標系中兩點之間的距離)
    distance = math.pow((centerY-j), 2) + math.pow((centerX-i), 2)
    #獲取原始圖像
    B = img[i,j][0]
    G = img[i,j][1]
    R = img[i,j][2]
    if (distance < radius * radius):
      #按照距離大小計算增強的光照值
      result = (int)(strength*( 1.0 - math.sqrt(distance) / radius ))
      B = img[i,j][0] + result
      G = img[i,j][1] + result
      R = img[i,j][2] + result
      #判斷邊界 防止越界
      B = min(255, max(0, B))
      G = min(255, max(0, G))
      R = min(255, max(0, R))
      dst[i,j] = np.uint8((B, G, R))
    else:
      dst[i,j] = np.uint8((B, G, R))
    
#顯示圖像
cv.imshow('result',np.vstack((img,dst)))
cv.waitKey()
cv.destroyAllWindows()

圖像光照特效展示

圖像流年特效

流年是用來形容如水般流逝的光陰或年華，圖像處理中特指將原圖像轉換為具有時代感或歲月沉淀的特效。python實現(xiàn)代碼如下，它將原始圖像的藍色（B）通道的像素值開根號，再乘以一個權重參數(shù)，產生最終的流年效果。

#coding:utf-8
import cv2 as cv
import math
import numpy as np

#讀取原始圖像
img = cv.imread('d:/paojie.png')

#獲取圖像行和列
rows, cols = img.shape[:2]

#新建目標圖像
dst = np.zeros((rows, cols, 3), dtype="uint8")

#圖像流年特效
for i in range(rows):
  for j in range(cols):
    #B通道的數(shù)值開平方乘以參數(shù)12
    B = math.sqrt(img[i,j][0]) * 12
    G = img[i,j][1]
    R = img[i,j][2]
    if B>255:
      B = 255
    dst[i,j] = np.uint8((B, G, R))
    
#顯示圖像
cv.imshow('result',np.vstack((img,dst)))
cv.waitKey()
cv.destroyAllWindows()

圖像流年特效展示

圖像濾鏡特效

濾鏡主要是用來實現(xiàn)圖像的各種特殊效果，它在Photoshop中具有非常神奇的作用。濾鏡通常需要同通道、圖層等聯(lián)合使用，才能取得最佳藝術效果。本小節(jié)將講述一種基于顏色查找表（Look up Table）的濾鏡處理方法，它通過將每一個原始顏色進行轉換之后得到新的顏色。比如，原始圖像的某像素點為紅色（R-255, G-0, B-0），進行轉換之后變?yōu)榫G色（R-0, G-255, B-0），之后所有是紅色的地方都會被自動轉換為綠色，而顏色查找表就是將所有的顏色進行一次（矩陣）轉換，很多的濾鏡功能就是提供了這么一個轉換的矩陣，在原始色彩的基礎上進行顏色的轉換。
假設現(xiàn)在存在一張新的濾鏡顏色查找表，如圖所示，它是一張512×512大小，包含各像素顏色分布的圖像。下面這張圖片另存為本地，即可直接用于圖像濾鏡處理。

#coding:utf-8
import cv2 as cv 
import numpy as np

#獲取濾鏡顏色
def getBGR(img, table, i, j):
  #獲取圖像顏色
  b, g, r = img[i][j]
  #計算標準顏色表中顏色的位置坐標
  x = int(g/4 + int(b/32) * 63)
  y = int(r/4 + int((b%32) / 4) * 63)
  #返回濾鏡顏色表中對應的顏色
  return lj_map[x][y]

#讀取原始圖像
img = cv.imread('d:/paojie.png')
lj_map = cv.imread('lvjing.png')

#獲取圖像行和列
rows, cols = img.shape[:2]

#新建目標圖像
dst = np.zeros((rows, cols, 3), dtype="uint8")

#循環(huán)設置濾鏡顏色
for i in range(rows):
  for j in range(cols):
    dst[i][j] = getBGR(img, lj_map, i, j)
    
#顯示圖像
cv.imshow('result',np.vstack((img,dst)))

cv.waitKey()
cv.destroyAllWindows()