- OpenCV轻松入门:面向Python(第2版)
- 李立宗
- 1651字
- 2023-07-10 11:50:33
2.3 使用numpy.array访问像素
numpy.array提供了item()和itemset()函数来访问和修改像素值,而且这两个函数都是经过优化处理的,能够更大幅度地提高处理效率。在访问及修改像素点的值时,利用numpy.array提供的函数比直接使用索引要快得多,同时,这两个函数的可读性也更好。
1.二值图像及灰度图像
可以将二值图像理解为特殊的灰度图像,所以这里仅以灰度图像为例讨论像素点值的读取和修改。
函数item()能够更加高效地访问图像的像素点,该函数的语法格式为
![](https://epubservercos.yuewen.com/D41D8C/26766203101053706/epubprivate/OEBPS/Images/txt002_27.jpg?sign=1734418655-ClrgyPFCAv3Y3DTXRatfxx5vEBwhHf8i-0-2d69806ff0466ecb843c0614bd8c19e3)
函数itemset()可以用来修改像素值,其语法格式为
![](https://epubservercos.yuewen.com/D41D8C/26766203101053706/epubprivate/OEBPS/Images/txt002_28.jpg?sign=1734418655-y1i8IJkGuBGqBaU3qxztw7TafsiVwiJE-0-a4f6dd366f42026691251782967d2725)
为了便于理解,我们首先使用Numpy库生成一个5×5大小的随机数组,用来模拟一幅灰度图像,并对其进行简单的处理。
【例2.7】使用Numpy生成一个二维随机数组,用来模拟一幅灰度图像,并对其像素进行访问、修改。
分析:使用Numpy中的random.randint可以生成一个随机数组,该随机数组对应一幅灰度图像。然后分别使用函数item()及函数itemset()对其像素进行访问、修改。
根据题目要求及分析,编写代码如下:
![](https://epubservercos.yuewen.com/D41D8C/26766203101053706/epubprivate/OEBPS/Images/txt002_29.jpg?sign=1734418655-glaVA9bJVkBZ7WkQmeE0kBhzVt27t6dL-0-037987312bb86867e0a16cad06081e11)
式中,语句“img=np.random.randint(10,99,size=[5,5],dtype=np.uint8)”表示生成一个大小为5×5,类型为“np.uint8”(数值范围[0,255]),值在[10,99]范围内的数组img。函数np.random.randint的语法为
![](https://epubservercos.yuewen.com/D41D8C/26766203101053706/epubprivate/OEBPS/Images/txt002_30.jpg?sign=1734418655-5ICPYAgzyca4FWc6FrDIAJN2WfGsIjFp-0-74d6d9a68b5b1e7bbe34cb34772c2d00)
使用时在对应的参数位置填入相应的值即可。
运行程序,控制台输出结果如下:
![](https://epubservercos.yuewen.com/D41D8C/26766203101053706/epubprivate/OEBPS/Images/txt002_31.jpg?sign=1734418655-J9MW6sgV5mdhfTwLMY2LUdJfyA6mq1IM-0-fe9d39161ae8c4513081ef0a06a4bf4a)
通过观察输出结果可以发现,语句img.itemset((3,2),255)将图像第3行第2列位置上的像素值修改为255了。
在例2.7中,为方便大家能够清晰地观察数组内的每一个值,生成的数组规模(尺寸)较小。在实际使用中,可以利用随机函数生成更大尺寸的随机数组,并使用函数imshow()观察随机数组对应的灰度图像。
【例2.8】生成一个灰度图像,让其中的像素值均为随机数。
根据题目要求,编写代码如下:
![](https://epubservercos.yuewen.com/D41D8C/26766203101053706/epubprivate/OEBPS/Images/txt002_32.jpg?sign=1734418655-1VOW30nnYESDgyTeK0GyL5hNfVYLQ22x-0-ab700f6e4b4cd6a5d10b23383b83a618)
运行上述程序,可以生成一幅256像素×256像素大小的灰度图像,如图2-12所示。
![](https://epubservercos.yuewen.com/D41D8C/26766203101053706/epubprivate/OEBPS/Images/txt002_33.jpg?sign=1734418655-ji4OGVLs47ExHFNtGK706IN0oYwmvNq9-0-b55a29ca841518987b6b2f5372ed49d0)
图2-12 随机灰度图像
【例2.9】读取一幅灰度图像,并对其像素值进行访问、修改。
根据题目要求,编写代码如下:
![](https://epubservercos.yuewen.com/D41D8C/26766203101053706/epubprivate/OEBPS/Images/txt002_34.jpg?sign=1734418655-63N2O2ELxGzC77upAtPj5RhTeqpS5dyc-0-2d7b0e2ad1c43624ee717be320300f69)
本程序首先修改了一个像素点的像素值:使用item()函数读取了第3行第2列位置上的像素值;接下来使用itemset()函数对该像素值进行了修改。
接下来使用嵌套循环语句修改了一个区域的像素值,将位于“第10行到第99行”和“第80列到第99列”的行列交叉区域的像素值设置(修改)为255,即让该区域显示为白色。
运行上述程序,显示如图2-13所示图像,其中,图2-13(a)是读取的原始图像,图2-13(b)是修改部分像素后得到的图像。
![](https://epubservercos.yuewen.com/D41D8C/26766203101053706/epubprivate/OEBPS/Images/txt002_35.jpg?sign=1734418655-YQUROPpLubiEKCBudc9rWNnYC01VwZjU-0-0bcbae7443d8bac0188e8a6411ec06de)
图2-13 【例2.9】程序的运行结果
同时,在控制台得到如下结果:
![](https://epubservercos.yuewen.com/D41D8C/26766203101053706/epubprivate/OEBPS/Images/txt002_36.jpg?sign=1734418655-cuHYUNZB95loW5xT7bbYwQ60LThF3N2P-0-e0b1890e5c9a930172cfa1e110c4cedd)
2.彩色图像
我们也可以使用函数item()和函数itemset()来访问和修改彩色图像的像素值,过程与操作灰度图像相似,不同之处在于需要补充通道信息。
函数item()访问RGB模式图像的像素值时,其语法格式为
![](https://epubservercos.yuewen.com/D41D8C/26766203101053706/epubprivate/OEBPS/Images/txt002_37.jpg?sign=1734418655-l5LNmYmo81lkKdj8dYW2UcVQdLHXbpp4-0-d0be734035e817f67efc8357943080cd)
函数itemset()修改(设置)RGB模式图像的像素值时,其语法格式为
![](https://epubservercos.yuewen.com/D41D8C/26766203101053706/epubprivate/OEBPS/Images/txt002_38.jpg?sign=1734418655-no8hoM8aJ37tv2sea1EJIouhpbrTIZhD-0-2125801326b92b5fe753d13d44284010)
需要注意,针对RGB图像的访问,必须同时指定行、列及行列索引(通道),例如img.item(a,b,c)。仅仅指定行和列是不可以的。
【例2.10】使用Numpy生成一个由随机数构成的三维数组,用来模拟一幅RGB色彩空间的彩色图像,并使用函数item()和itemset()来访问和修改它。
根据题目要求,编写代码如下:
![](https://epubservercos.yuewen.com/D41D8C/26766203101053706/epubprivate/OEBPS/Images/txt002_39.jpg?sign=1734418655-kMElcj5DRFC0AZphhmfPJ5tky4nEyZtl-0-72fd0b979849bc47df760760c9bd7aff)
运行上述程序,在控制台得到如下输出结果:
![](https://epubservercos.yuewen.com/D41D8C/26766203101053706/epubprivate/OEBPS/Images/txt002_40.jpg?sign=1734418655-zCPdo6BFVoXPIkh4DxYo0aGtjiR2AUBZ-0-d21592f87c748c08d9ede56f75a05186)
在本例中,为了方便大家细致地观察数组内的值,生成的数组尺寸较小。在实际使用中,大家可以利用随机函数生成更大尺寸的随机数组,并使用函数cv2.imshow()观察随机数组对应的彩色图像。
【例2.11】生成一幅彩色图像,让其中的像素值均为随机数。
根据题目要求,编写代码如下:
![](https://epubservercos.yuewen.com/D41D8C/26766203101053706/epubprivate/OEBPS/Images/txt002_41.jpg?sign=1734418655-bV5251uiCc0WHrQhuHbdXHzwcj7ofnrZ-0-1f08ed33f3ad8081c582e4ae86af5aea)
上述程序可以生成一幅256像素×256像素×3像素的彩色图像,显示的图像如图2-14所示。
![](https://epubservercos.yuewen.com/D41D8C/26766203101053706/epubprivate/OEBPS/Images/txt002_42.jpg?sign=1734418655-ORjPR31Lev2Ot5YU96e9SwrnHfW0pC6y-0-b85a77564372ed8dfbc1796bb5adafd4)
图2-14 随机图像
【例2.12】读取一幅彩色图像,并对其像素进行访问、修改。
根据题目要求,编写代码如下:
![](https://epubservercos.yuewen.com/D41D8C/26766203101053706/epubprivate/OEBPS/Images/txt002_43.jpg?sign=1734418655-9b4OIdzrcmtCQsKZuptzBYyI5LPDrEkF-0-9b4d676a2b436d1a4ad453b2a8a0026f)
在本程序中,首先,使用item()函数读取了第0行第0列位置上的B通道、G通道、R通道三个通道上的像素值。
接下来,借助itemset()函数将左上角设置为白色。在嵌套循环语句中,使用itemset()函数,将位于“第0行到第49行”和“第0列到第99列”的交叉区域内的像素值设置为255。
运行上述程序,得到如图2-15所示结果,其中图2-15(a)是读取的原始图像,图2-15(b)是修改后的图像。
![](https://epubservercos.yuewen.com/D41D8C/26766203101053706/epubprivate/OEBPS/Images/txt002_44.jpg?sign=1734418655-v2qgnX8Vroxy2ZMExctEgBhCcZlRhzVX-0-f88790194eb0a33ea1c8784b29e4805f)
图2-15 【例2.12】程序的运行结果
同时,会在控制台显示如下结果:
![](https://epubservercos.yuewen.com/D41D8C/26766203101053706/epubprivate/OEBPS/Images/txt002_45.jpg?sign=1734418655-McRLQX7td4EMc4mrIeu9jCTIjBC4f1N8-0-c19dec0c9031c298e090e43b56a2a6e5)
![](https://epubservercos.yuewen.com/D41D8C/26766203101053706/epubprivate/OEBPS/Images/txt002_46.jpg?sign=1734418655-Y1gdNQgNESUO7u5Hhbj5g1p4GkxW6Su9-0-cfd4f3afa7fdfc31738c23ba1822405a)