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Python----计算机视觉处理（opencv：图片灰度化）

news 来源：原创 2025/5/12 14:55:47

一、灰度图与彩色图区别

灰度图与彩色图最大的不同就是：彩色图是由R、G、B 三个通道组成，而灰度图只有一个通道，也称为单通道图像，所以彩色图转成灰度图的过程本质上就是将R、G、B三通道合并成一个通道的过程。

二、灰度化

读取图片

import cv2
import numpy as np
img=cv2.imread('light.jpg')

获取图片高和宽

img_shape=img.shape

利用numpy创建等宽高的画布

img_gray=np.zeros((img_shape[0],img_shape[1]),np.uint8)

注意：

shape:是ndarray的一个属性，用来查看数组的形状shape读取到的形状与图像的实际宽和高是相反的，shape[0]代表的是图像的高度shape[1]代表的是图像的宽度

2.1、加权平均法

对于彩色图像的每个像素，它会按照一定的权重去乘以每个通道的像素值，并将其相加，得到最后的值就是灰度图像中对应位置的像素值。

权重的比例为：

R乘以0.299

G乘以0.587

B乘以 0.114

这是经过大量实验得到的一个权重比例，也是一个比较常用的权重比例。

weight_red=0.299
weight_green=0.587
weight_blue=0.114

for i in range(1067):
    for j in range(800):
        img_gray[i][j]=round(img[i,j][0]*0.114+img[i,j][1]*0.578+img[i,j][2]*0.299)

2.2、均值法

对于彩色图像的每个像素，它会将R、G、B三个通道的像素值全部加起来，然后再除以三，得到的平均值就是灰度图像中对应位置的像素值

for i in range(1067):
    for j in range(800):
        img_gray[i][j]=(int(img[i,j][0])+int(img[i,j][1])+int(img[i,j][2]))//3

2.3、最大值法

对于彩色图像的每个像素，它会从R、G、B三个通道的值中选出最大的一个，并将其作为灰度图像中对应位置的像素值。

for i in range(1067):
    for j in range(800):
        img_gray[i][j]=max(img[i,j][0],img[i,j][1],img[i,j][2])

2.4、完整代码

import cv2  
import numpy as np  

img = cv2.imread('light.jpg')  

# 获取图像的形状 (高, 宽, 通道数)  
img_shape = img.shape  

# 创建一个与输入图像高和宽相同的灰度图像，初始化为全零（黑色）  
img_gray = np.zeros((img_shape[0], img_shape[1]), np.uint8)  

# 定义 RGB 颜色通道的加权系数，用于灰度转换  
weight_red = 0.299  
weight_green = 0.587  
weight_blue = 0.114  

# 遍历图像的每一个像素  
# 假设图像的高度为 1067 和宽度为 800（请根据实际图像大小进行调整）  
for i in range(1067):  
    for j in range(800):  
        # 使用加权平均法将 RGB 转换为灰度值，并存储在灰度图像中  
        img_gray[i][j] = round(  
            img[i, j][0] * weight_blue +  # 蓝色通道  
            img[i, j][1] * weight_green + # 绿色通道  
            img[i, j][2] * weight_red      # 红色通道  
        )  

# 显示生成的灰度图像  
cv2.imshow('light', img_gray)  

# 等待用户按键后关闭窗口  
cv2.waitKey(0)

三、opencv内置函数

cvtColor

img_gray=cv2.cvtColor(img,cv2.COLOR_BGR2GRAY)

四、库函数

4.1、imread()

img = cv.imread（cv.samples.findFile（“starry_night.jpg”))

调用 cv：：imread 函数会使用第一个参数指定的文件路径加载图像。第二个参数是可选的，它指定了我们想要图像的格式。这可能是：

IMREAD_COLOR 以 BGR 8 位格式加载图像。这是此处使用的默认值。
IMREAD_UNCHANGED按原样加载图像（包括 Alpha 通道，如果存在）
IMREAD_GRAYSCALE 将图像加载为强度图像

注意

OpenCV 支持图像格式 Windows 位图（bmp）、可移植图像格式（pbm、pgm、ppm）和 Sun 光栅（sr， ras）。借助插件（如果您自己构建库，则需要指定使用它们，但在我们附带的软件包中默认存在），您还可以加载图像格式，如 JPEG（jpeg、jpg、jpe）、JPEG 2000（jp2 - 在 CMake 中代号为 Jasper）、TIFF 文件（tiff、tif）和便携式网络图形（png）。此外，OpenEXR 也是一种可能性。