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Python在图像处理中的应用

更新时间：2019-12-24 09:14:52 大小：2M 上传用户：songhuahua查看TA发布的资源 标签：python图像处理直方图 下载积分：1分 评价赚积分 （如何评价?） 打赏 收藏 评论(0) 举报

资料介绍

Python是一种面向对象、直译式的计算机语言,虽然仅有十多年的发展历史,但是因其具有丰富和强大的库,成熟且稳定,具有一次编译,处处运行的通用特性,使用越来越广泛。本文针对数字图像处理的特点,利用Python语言,探究其在灰度变换、图像直方图、直方图均衡化、图像平均及高斯模糊中的应用,相比其他语言具有简单、快捷、易于学习的特性,并实例说明Python在图像处理中的技巧和方法。


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第
卷
第
期
北京测绘  
３２  
３
Ｖｏｌ．３２ Ｎｏ．３  
ꢀ
ꢀ
年
月
ꢀꢀ  
２０１８  
３
Ｂｅｉｉｎ Ｓｕｒｖｅｉｎ ａｎｄＭａ ｉｎ  
ｊ ｇ ｙ ｇ  
ꢀ ｐｐ ｇ  
ꢀ
Ｍａｒｃｈ２０１８  
ꢀ ꢀ  
ꢀ
： ， ， ，  
引文格式 韩晓冬 王浩森 王硕 等  
［］  
Ｊ ．  
，
（）：  
２０１８３ ３１２３１７．  
－
在图像处理中的应用  
北京测绘  
．Ｐｔｈｏｎ  
ｙ
：
／
ＤＯＩ１０．１９５８０ ．ｃｎｋｉ．１００７３０００．２０１８．０３．０１４  
ｊ
－
在图像处理中的应用  
Ｐｔｈｏｎ  
ｙ
韩晓冬 王浩森  
ꢀ
王
硕
王建雯  
王
杰
ꢀ
ꢀ
ꢀ
ꢀ
ꢀ
（ ，  
山东科技大学 测绘科学与工程学院 山东 青岛  
）
２６６５９０  
［
摘
］ 、 ， ，  
是一种面向对象 直译式的计算机语言 虽然仅有十多年的发展历史 但是因其具有  
Ｐｔｈｏｎ  
ꢀ ｙ  
要
ꢀ
， ， ， ， 。  
丰富和强大的库 成熟且稳定 具有一次编译 处处运行的通用特性 使用越来越广泛 本文针对数字图像处  
，
理的特点 利用  
， 、 、 、  
语言 探究其在灰度变换 图像直方图 直方图均衡化 图像平均及高斯模糊中的应  
Ｐｔｈｏｎ  
ｙ
， 、 、 ，  
用 相比其他语言具有简单 快捷 易于学习的特性 并实例说明  
。
在图像处理中的技巧和方法  
Ｐｔｈｏｎ  
ｙ
［
关键词  
］
； ；  
语言 图像处理 直方图  
Ｐｔｈｏｎ  
ꢀ ｙ  
［
］
ꢀ
［
］
ꢀ
［ ］  
文章编号  
ꢀꢀꢀ ꢀ  
（ ）  
中图分类号  
文献标识码  
Ｐ２０８  
ꢀꢀꢀ  
Ａ
１００７－３０００２０１８０３－０３１２－６  
，
高效地完成不同需求的工作 在某些项目中可实  
引言  
０
ꢀ
，
一样简便的操作 但又具有超快的  
现与  
Ｍａｔｌａｂ  
、
是一种面向对象 直译式的计算机语  
Ｐｔｈｏｎ  
ｙ
。
运 行 速 度 本 文 主 要 运 用  
、
中 的  
ＰＩＬ  
Ｐｔｈｏｎ  
ｙ
， ，  
言 虽然仅有十多年的发展历 史 但是因其 具有  
、
ＭａｔｌｏｔｌｉｂＳｃｉＰ  
ｐ
。
等库进行数字图像处理操作  
ｙ
， ，  
丰富和强大的库 成熟且稳 定 深受 广 大 程序 员  
图像处理部分  
１
ꢀ
。
喜爱 作为直译型语言它具 有 非 常 简 捷 而 清晰  
， ，  
的语法特点 不但适合完成 各 种 高难度 任 务 而  
（
）
是 由  
ＰＩＬ ＰｔｈｏｎＩｍａｅ Ｌｉｂｒａｒ  
ｇꢀ ｙ  
Ｐｔｈｏｎ  
ｙ
ｙ
ꢀ
，
且几乎可以在所有的操作系统中运行 拥有一次  
公司基于  
库提供的免费的图像处  
Ｐｔｈｏｎ  
ｙ
Ｗａｒｅ  
， 。  
编译 处处运行的通用特性 除此之外  
，
Ｐｔｈｏｎ  
ｙ
，
理工具包 安装 此 工具 包 可 以 使  
拥 有一  
Ｐｔｈｏｎ  
ｙ
，
拥有非常强大的库 几乎包 罗 所 有 常见 的功 能  
，
， ： 、  
些基本的图像处理能力 如 打开图像 改变图像  
。
只需要简单修改即可满足 需求 因此 非 常适合  
、 、 、 、  
大小 图像格 式 转 换 旋 转 图 像 直 方 图 处理 图  
［］  
１
。
、 。  
像增强 插值和滤波等 这个工具包上不但能实  
作为科研工作者以及初学编程者使用  
， 、 、 、  
近年来 工业 航 空 航 天 军 事 医 学 等 领 域  
现类似与 图 像 处理 工具 箱 那 样 复 杂  
ＭＡＴＬＡＢ  
。
对图像处理的要求越来越 高 无 论 在 生 活还 是  
，
的图像处理能 力 而 且  
拥 有 的 快速开 发  
Ｐｔｈｏｎ  
ｙ
。
在工程 运 用 中 涉 及 的 图 像 大 多 数 是 数 字 图 像  
能力以及面向对象等诸多特点也是其他 语 言 无  
，
数字图像就是用一组数字阵列表示的图像 而这  
，
法比拟的 并且  
：
提供了丰富的功能模块  
Ｉｍ  
ＰＩＬ  
－
，
组阵列的每个元素被称为像素 像素通过二进制  
、
ａｅＩｍａｅＤｒａｗ ＩｍａｅＥｎｈａｎｃｅ  
ｇꢀ ｇꢀ  
。
三 个 模 块  
和
ｇ
。
编码的方式表示图像中的 某 个 点 随 着 信 息 技  
，
中重要的类之一 可以实现简单  
ＰＩＬ  
类是  
Ｉｍａｅ  
ｇ
， ，  
术的发展 图像越来越清晰 所 要处理的 图 像 数  
、 、 、  
的图像读取 旋转 格式转换 图像调整等基本操  
， ，  
据量也越多 处理的速度越 来 越 慢 因此选 择 数  
。
作 下 面 将 介 绍  
中 几 个 图 像 处 理 的 基 本  
ＰＩＬ  
［］  
２
。
、 ，  
据处理速度快 程序编写简单 同 时 嵌 入 性语 言  
方法  
，
进行图像处理的开发 可以大大地提高处理的速  
读取图像  
１．１  
ꢀ
，
度 因此  
语言 是 比 较 符 合 要 求 的语 言 之  
库 可 以 支持 大 多 数 图 像 数 据 格 式 的 读  
ＰＩＬ  
Ｐｔｈｏｎ  
ｙ
［］  
１
。
，
除此 之 外 拥 有 大 量 优 秀 的 库 的  
，
取 以莱娜图为示例读取数据图像  
。
一
Ｐｔｈｏｎ  
ｙ
：
可以使用  
语言可以直接被调用或只需要简单修改就 可 以  
［
］
ꢀ
收稿日期  
２０１７０５３１  
－ －  
［
］
ꢀ
（
１９６３－  
）
男
， ，  
江苏泰县人 教授 主要研究方向为  
．
、
理论及应用 测量数据处理  
。
作者简介  
韩晓冬  
ＧＮＳＳ  
：
Ｅｍａｉｌ５９１８０２８７３  
－
．ｃｏｍ  
＠ｑｑ  
， ，  
韩晓冬 王浩森 王硕 等  
，
．Ｐｔｈｏｎ  
ｙ
第
卷
第
期
在图像处理中的应用  
３１３  
３２  
３
ꢀ
图
１
ꢀ
，
度级的频率 绘制频率同灰度级的关系图就是灰  
ｆｒｏｍＰＩＬｉｍ ｏｒｔＩｍａｅ  
ꢀꢀ ꢀ ꢀ ｐ ꢀ  
ｇ
（" ：／ " ） （）  
ａ＝Ｉｍａｅ．ｏｅｎ Ｆ ｌｅｎａ．ｂｍ ａ．ｓｈｏｗ  
ｐ ｐ  
度直方图也可以认为是图像灰度密度函 数的 近  
ｇ
，
若读取 一 幅 图 像 并 将 图 像 转 换 为 灰 度 图  
， ，  
似直方图 它是图像的一个 重 要 特征 反 映 了 图  
，
像 可以使用  
（）  
语句来实现  
ｃｏｎｖｅｒｔ  
。
。
像灰度分布的情况 一幅均 匀 量 化 的自 然 图像  
（" ：／ " ）  
ａ＝Ｉｍａｅ．ｏｅｎ Ｆ ｌｅｎａ．ｂｍ ．ｃｏｎｖｅｒｔ  
ｐ
，
的灰度直方图在低值灰度区间上频率较大 那么  
ｇ
ｐ
（" " ）  
Ｌ
。
图像较暗区域中的细节较差 因 此 为 使图 像变  
，
，
清晰 可 以 通 过 变 换 使 图 像 的 灰 度 动 态 范 围 变  
语句可以用来调整一幅图像的尺寸  
Ｒｅｓｉｚｅ  
，
该方法 的 参 数 是 一 个 元 组 用 来 指 定 新 图 像 的  
， ，  
大 使灰度频率变化较小的 区域 经 变 换 后 其 频  
：
，
率变大 因此变换后的图像灰度直方图在较大的  
大小  
（（ ，  
ｂ＝ａ．ｒｅｓｉｚｅ ７２０７２０  
））  
， ，  
动态范围内趋于均化 图像 就 变 得相对 清晰 细  
，
若要旋转一幅图像 则需要使用逆时针方式  
。 ，  
节明显 事实证明 利用图像直方图进行修改图  
，
将图像旋转 然后再调用  
（）  
语句实现  
ｒｏｔａｔｅ  
。
。
像是图像增强有效的方法之一 在  
中图  
Ｐｔｈｏｎ  
ｙ
：
（ ）  
ａ．ｒｏｔａｔｅ３５ ．ｓｈｏｗ  
（）  
（）  
，
２
方法  
像的直方图可以采用  
ｈｉｓｔ  
函数进行绘制 图  
。
，
是原始图像 图  
。
图制作的灰度直方图  
结果如上图 所示  
１
图
为使用用  
ｌｅｎａ  
１．１  
、
为灰度图像 图  
。
为旋转后裁剪的图像  
１．２  
１．３  
除此之外  
也 是 经 典 的 绘 图 库 之  
Ｍａｔｌｏｔｌｉｂ  
ｐ
，
一 它提供一整套命令 使  
，
Ｐｔｈｏｎ  
ｙ
能实现  
ｍａｔｌａｂ  
， ，  
类似 的 功 能 也 可 以 将 其 作 为 绘 图 控 件 嵌 入  
，
应用程序中 因此非常适合交互式制图  
ＧＵＩ  
。
同
，
时它的帮 助 文 档 也 相 当 完 善 在 其 官 网  
Ｇａｌｌｅｒ  
ｙ
图 灰度直方图  
２
ꢀ
， ，  
页面中有上百幅实例图 以 供 参 考 学习 并 且 提  
。
供源程序  
、
在我们在 处 理 数 学 运 算 绘 制 图 表 时  
灰度变换  
１．３  
ꢀ
Ｍａｔ  
－
（
图像 的 灰 度 变 换  
Ｇｒａ Ｓｃａｌｅ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍａ  
ｙ
－ ꢀ －  
，
也是很好的类库 具有与  
同样强大的  
ＰＩＬ  
ｌｏｔｌｉｂ  
ｐ
， ）  
处理 是图 像 显 示 软 件 和 图 像 处理 软  
ｔｉｏｎ ＧＳＴ  
，
绘图功能 同时  
中的  
接口包含  
Ｐ Ｌａｂ  
ｙ
Ｍａｔｌｏｔｌｉｂ  
ｐ
，
件的重要组成部分 同样也是图像增强处理技术  
［］  
２
。
很多方便用户创建图像的函数  
、
中一种非常基础 直接的空间 域 图 像 处理 方 法  
。
图像的轮廓与灰度直方图  
１．２  
ꢀ
，
灰度变换是指根据某一具体限定目标条件 按一  
绘制图像的 轮廓首先 将 图 像转 换 为 灰度 图  
定变换关系将原图像逐点改变每一个像 素 灰度  
，
像 然后需要对每个坐标  
［ ， ］  
的像素值施加同  
ｘ
ｙ
。
值的一种图像处理方法 其重要目的是为了改善  
，
一个阈值 然后用  
函数绘制出图像的轮  
，
画质 使图像的显示效果更加清晰或满足某些特定  
ｃｏｎｔｏｕｒ  
［］  
３
。
廓图  
。
条件 灰度变换有时也被称为图像的对比度拉伸  
［］  
４
。
例如我们为显示出图像的某一  
如果要反映 的 是 一 幅 图 像 中 各 灰 度 级像 素  
和图像的增强  
，
出现的频率 我们通常使用图像的灰度直方图表  
，
细节部分或提高图像的清晰度 就需要将图像整个  
范围的灰度级或某一段灰度级压缩或扩展到合适  
， ，  
示 当然也有彩色直方图 在 此 主要 介绍 灰度 直  
［］  
５
。
，
的范围 从而达到图像增强的目的  
。 ，  
方图 以灰度级为坐标轴的横坐标 纵坐标为灰  

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