openCV：图像的阈值处理

阈值处理

定义

阈值处理即图像二值化。是图像分割的一种最简单的方法。二值化可以把灰度图像转换成二值图像。把大于某个临界灰度值的像素灰度设为灰度极大值，把小于这个值的像素灰度设为灰度极小值，从而实现二值化。

API

ret, dst = cv2.threshold(src, thresh, maxval, type)

• src： 输入图，只能输入单通道图像，通常来说为灰度图

• dst： 输出图

• thresh： 阈值

• maxval： 当像素值超过了阈值（或者小于阈值，根据type来决定），所赋予的值

• type：二值化操作的类型，包含以下5种类型：

  • cv2.THRESH_BINARY 超过阈值部分取maxval（最大值），否则取0
  • cv2.THRESH_BINARY_INV THRESH_BINARY的反转
  • cv2.THRESH_TRUNC 大于阈值部分设为阈值，否则不变
  • cv2.THRESH_TOZERO 大于阈值部分不改变，否则设为0
  • cv2.THRESH_TOZERO_INV THRESH_TOZERO的反转

例子

import cv2 #opencv读取的格式是BGR
import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt#Matplotlib是RGB
%matplotlib inline 

img=cv2.imread('cat.jpg')
img_gray = cv2.cvtColor(img,cv2.COLOR_BGR2GRAY)
img_gray.shape

(414, 500)

ret, thresh1 = cv2.threshold(img_gray, 127, 255, cv2.THRESH_BINARY)
ret, thresh2 = cv2.threshold(img_gray, 127, 255, cv2.THRESH_BINARY_INV)
ret, thresh3 = cv2.threshold(img_gray, 127, 255, cv2.THRESH_TRUNC)
ret, thresh4 = cv2.threshold(img_gray, 127, 255, cv2.THRESH_TOZERO)
ret, thresh5 = cv2.threshold(img_gray, 127, 255, cv2.THRESH_TOZERO_INV)

titles = ['Original Image', 'BINARY', 'BINARY_INV', 'TRUNC', 'TOZERO', 'TOZERO_INV']
images = [img, thresh1, thresh2, thresh3, thresh4, thresh5]

for i in range(6):
    plt.subplot(2, 3, i + 1), plt.imshow(images[i], 'gray')
    plt.title(titles[i])
    plt.xticks([]), plt.yticks([])
plt.show()

全局阈值

自适应阈值

定义

上述使用的是全局阈值，整幅图像采用同一个数作为阈值。这种方法并不适应与所有情况，尤其是当同一幅图像上的不同部分的具有不同亮度时。这种情况下我们需要采用自适应阈值。此时的阈值是根据图像上的每一个小区域计算与其对应的阈值。因此，在同一幅图像上的不同区域采用的不同的阈值，从而使我们能在亮度不同的情况下得到更好的结果。

API

cv2.adaptiveThreshold(src, maxValue, adaptiveMethod, thresholdType, blockSize, C)

• src：原图，即输入图像，是一个8位单通道的图像；

• maxValue：分配给满足条件的像素的非零值；

• adaptiveMethod：自适应阈值的方法，通常有以下几种方法；

  • (1)ADAPTIVE_THRESH_MEAN_C，阈值T(x,y)是(x,y)减去C的Blocksize×Blocksize邻域的平均值。

  • (2)ADAPTIVE_THRESH_GAUSSIAN_C ，阈值T(x，y)是(x，y)减去C的Blocksize×Blocksize邻域的加权和(与高斯相关)，默认sigma(标准差)用于指定的Blocksize；具体的情况可以参见getGaussianKernel函数；

• thresholdType：阈值的类型必须是以下两种类型，

  • (1)THRESH_BINARY，正向二值化

  • (2)THRESH_BINARY_INV ，反向二值化

• blockSize：像素邻域的大小，用来计算像素的阈值，blockSize必须为奇数，例如，3，5，7等等；

• C：从平均数或加权平均数减去常量。通常，它是正的，但也可能是零或负数。

例子

thresh1 = cv2.adaptiveThreshold(img_gray,255,cv2.ADAPTIVE_THRESH_MEAN_C,cv2.THRESH_BINARY,5,2)
thresh2 = cv2.adaptiveThreshold(img_gray,255,cv2.ADAPTIVE_THRESH_MEAN_C,cv2.THRESH_BINARY_INV,5,2)
thresh3 = cv2.adaptiveThreshold(img_gray,255,cv2.ADAPTIVE_THRESH_GAUSSIAN_C,cv2.THRESH_BINARY,5,2)
thresh4 = cv2.adaptiveThreshold(img_gray,255,cv2.ADAPTIVE_THRESH_GAUSSIAN_C,cv2.THRESH_BINARY_INV,5,2)

titles = ['Original Image', 'THRESH_MEAN', 'THRESH_MEAN_INV', 'THRESH_GAUSSIAN', 'THRESH_GAUSSIAN_INV']
images = [img, thresh1, thresh2, thresh3, thresh4]

for i in range(5):
    plt.subplot(2, 3, i + 1), plt.imshow(images[i], 'gray')
    plt.title(titles[i])
    plt.xticks([]), plt.yticks([])
plt.show()

自适应阈值