你有没有想过图像编辑软件中的方法是如何改变图像外观的？或者你是否正在寻找一种可用于灰度图像的简单方法？

本文将重点介绍数字图像处理的基础知识，并介绍一种 Python 中可用于对图像进行灰度化的方法。

什么是数字图像处理？

数字图像处理是指使用数字计算机处理图像。

例如，数字图像处理可用于改变图像的亮度或对比度，或扫描图像以查找特定图案，例如面部或物体。数字图像由包含表示图像强度的数字的像素组成。

例如，图 1 显示了一个表示图像中数据的表格。y 的长度取决于图像的高度，x 的长度取决于图像的宽度。用于指定强度的数字范围取决于它可以存储的位数，8 位图像可以存储 256 种颜色，而 1 位图像可以存储 2 种颜色。

什么是灰度图像？

灰度图像是由灰度阴影组成的图像。它可以存储 8 位，强度是黑白之间的对比。图 2 显示了将图像转换为灰度的示例。

图 2：从原始版本到灰度版本的转换的可视化。

程序

1． 循环图像的高度和宽度。

2． 通过光度法计算每个像素的强度：

   强度 ＝ 0．299×r ＋ 0．587×g ＋ 0．114×b

3． 将像素设置为新的强度。

Python 方法

def rgb＿to＿grayscale（image）：

for y in range（image．shape［0］）：

  for x in range（image．shape［1］）：

    value ＝ （0．299 ＊ image［y， x， 0］） ＋ （0．587 ＊ image［y， x， 1］） ＋ （0．114 ＊ image［y， x， 2］）

    image［y， x］ ＝ value

代码说明

· def rgb＿to＿grayscale（image）：定义了一个接受名为 image 的参数的方法。

· for y in range（image．shape［0］）：循环图像的高度

· for x in range（image．shape［1］）：循环图像的宽度

· value ＝ （0．299＊image［y，x，0］）＋（0．587＊image［y，x，1］）＋（0．114＊image［y，x，2］）计算新的强度

· image［y， x］ ＝ value将像素设置为新的强度

如何使用方法

有很多方法可以将图像加载到 Python 中，下面的示例使用 OpenCV。

要导入 OpenCV，必须安装 OpenCV－Python库。在终端中输入以下命令来安装库：

＄ pip install opencv－python

OpenCV 是一个用于计算机视觉和机器学习的库，因此它也可以用于对图像进行灰度化，但由于本文关注的是用于灰度化的实际方法，因此该库仅用于加载、调整大小和显示图像。

import cv2

def rgb＿to＿grayscale（image）：

＃ ．．．

＃ Use cv2 to load and resize an image

image ＝ cv2．imread（＂＜path－to－image．png＞＂）

image ＝ cv2．resize（image， （256， 256）， interpolation ＝ cv2．INTER＿AREA）

image ＝ cv2．cvtColor（image， cv2．COLOR＿BGR2RGB）

＃ Convert the image to grayscale

rgb＿to＿grayscale（image）

＃ Show image

cv2．imshow（image）

代码说明

· import cv2：导入 OpenCV

· image ＝ cv2．imread（＂＜path－to－image．png＂＞）：将图像加载为 BGR

· image ＝ cv2．resize（image， （256， 256）， interpolation ＝ cv2．INTER＿AREA）：调整图像大小

· image ＝ cv2．cvtColor（image， cv2．COLOR＿BGR2RGB）：将图像从 BGR 转换为 RGB

· rgb＿to＿grayscale（image）：使用前面定义的灰度方法对图像进行灰度化

· cv2．imshow（image）：显示图像总结

数字图像处理用于处理图像，例如，扫描对象或实现不同类型的过滤器。图像可以存储的位数指定了它可以显示的颜色数。灰度图像是转换为灰度的图像。亮度方法可用于对图像进行灰度化。OpenCV 可用于加载、调整大小和转换图像的色彩空间，以及许多其他与图像处理相关的操作。

参考

En．wikipedia．org． 2022a． Grayscale — Wikipedia． ［online］ Available at： ＜https：／／en．wikipedia．org／wiki／Grayscale＞ ［Accessed 23 April 2022］．

En．wikipedia．org． 2022b． Digital image processing — Wikipedia． ［online］ Available at： ＜https：／／en．wikipedia．org／wiki／Digital＿image＿processing＞ ［Accessed 23 April 2022］．

En．wikipedia．org． 2022c． Digital image — Wikipedia． ［online］ Available at： ＜https：／／en．wikipedia．org／wiki／Digital＿image＞ ［Accessed 24 April 2022］．

En．wikipedia．org． 2022d． Color depth — Wikipedia． ［online］ Available at： ＜https：／／en．wikipedia．org／wiki／Color＿depth＞ ［Accessed 24 April 2022］．

Opencv．org． 2022． About — OpenCV． ［online］ Available at： ＜https：／／opencv．org／about／＞ ［Accessed 24 April 2022］．