opencv 圖像特效處理 素描、懷舊、光照、流年、濾鏡 原理及實現


圖像素描特效

圖像素描特效主要經過以下幾個步驟:
調用cv.cvtColor()函數將彩色圖像灰度化處理;
通過cv.GaussianBlur()函數實現高斯濾波降噪;
邊緣檢測采用Canny算子實現;
最后通過cv.threshold()反二進制閾值化處理實現素描特效。

#coding:utf-8
import cv2 as cv
import numpy as np

#讀取原始圖像
img = cv.imread('d:/paojie.png')

#圖像灰度處理
gray = cv.cvtColor(img,cv.COLOR_BGR2GRAY)

#高斯濾波降噪
gaussian = cv.GaussianBlur(gray, (5,5), 0)
 
#Canny算子
canny = cv.Canny(gaussian, 50, 150)

#閾值化處理
ret, result = cv.threshold(canny, 0, 255, cv.THRESH_BINARY_INV+cv.THRESH_OTSU)

#顯示圖像
#cv.imshow('src', img)
#cv.imshow('result', result)
cv.imshow('result',np.vstack((gray,result)))
cv.waitKey()
cv.destroyAllWindows()

圖像素描特效展示

圖像素描特效

圖像懷舊特效

懷舊特效是將圖像的RGB三個分量分別按照一定比例進行處理的結果,其懷舊公式如下所示:
圖像懷舊特效公式

#coding:utf-8
import cv2 as cv
import numpy as np

#讀取原始圖像
img = cv.imread('d:/paojie.png')

#獲取圖像行和列
rows, cols = img.shape[:2]

#新建目標圖像
dst = np.zeros((rows, cols, 3), dtype="uint8")

#圖像懷舊特效
for i in range(rows):
    for j in range(cols):
        B = 0.272*img[i,j][2] + 0.534*img[i,j][1] + 0.131*img[i,j][0]
        G = 0.349*img[i,j][2] + 0.686*img[i,j][1] + 0.168*img[i,j][0]
        R = 0.393*img[i,j][2] + 0.769*img[i,j][1] + 0.189*img[i,j][0]
        if B>255:
            B = 255
        if G>255:
            G = 255
        if R>255:
            R = 255
        dst[i,j] = np.uint8((B, G, R))
        
#顯示圖像
cv.imshow('result',np.vstack((img,dst)))
cv.waitKey()
cv.destroyAllWindows()

圖像懷舊特效展示

圖像懷舊特效

圖像光照特效

圖像光照特效是指圖像存在一個類似於燈光的光暈特效,圖像像素值圍繞光照中心點呈圓形范圍內的增強。
python實現代碼主要是通過雙層循環遍歷圖像的各像素點,尋找圖像的中心點,再通過計算當前點到光照中心的距離(平面坐標系中兩點之間的距離),判斷該距離與圖像中心圓半徑的大小關系,中心圓范圍內的圖像灰度值增強,范圍外的圖像灰度值保留,並結合邊界范圍判斷生成最終的光照效果。

#coding:utf-8
import cv2 as cv
import math
import numpy as np

#讀取原始圖像
img = cv.imread('d:/paojie.png')

#獲取圖像行和列
rows, cols = img.shape[:2]

#設置中心點和光照半徑
centerX = rows / 2 - 20
centerY = cols / 2 + 20
radius = min(centerX, centerY)

#設置光照強度
strength = 100

#新建目標圖像
dst = np.zeros((rows, cols, 3), dtype="uint8")

#圖像光照特效
for i in range(rows):
    for j in range(cols):
        #計算當前點到光照中心距離(平面坐標系中兩點之間的距離)
        distance = math.pow((centerY-j), 2) + math.pow((centerX-i), 2)
        #獲取原始圖像
        B =  img[i,j][0]
        G =  img[i,j][1]
        R = img[i,j][2]
        if (distance < radius * radius):
            #按照距離大小計算增強的光照值
            result = (int)(strength*( 1.0 - math.sqrt(distance) / radius ))
            B = img[i,j][0] + result
            G = img[i,j][1] + result
            R = img[i,j][2] + result
            #判斷邊界 防止越界
            B = min(255, max(0, B))
            G = min(255, max(0, G))
            R = min(255, max(0, R))
            dst[i,j] = np.uint8((B, G, R))
        else:
            dst[i,j] = np.uint8((B, G, R))
        
#顯示圖像
cv.imshow('result',np.vstack((img,dst)))
cv.waitKey()
cv.destroyAllWindows()

圖像光照特效展示

圖像光照特效

圖像流年特效

流年是用來形容如水般流逝的光陰或年華,圖像處理中特指將原圖像轉換為具有時代感或歲月沉淀的特效。python實現代碼如下,它將原始圖像的藍色(B)通道的像素值開根號,再乘以一個權重參數,產生最終的流年效果。

#coding:utf-8
import cv2 as cv
import math
import numpy as np

#讀取原始圖像
img = cv.imread('d:/paojie.png')

#獲取圖像行和列
rows, cols = img.shape[:2]

#新建目標圖像
dst = np.zeros((rows, cols, 3), dtype="uint8")

#圖像流年特效
for i in range(rows):
    for j in range(cols):
        #B通道的數值開平方乘以參數12
        B = math.sqrt(img[i,j][0]) * 12
        G =  img[i,j][1]
        R =  img[i,j][2]
        if B>255:
            B = 255
        dst[i,j] = np.uint8((B, G, R))
        
#顯示圖像
cv.imshow('result',np.vstack((img,dst)))
cv.waitKey()
cv.destroyAllWindows()

圖像流年特效展示

圖像流年特效

圖像濾鏡特效

濾鏡主要是用來實現圖像的各種特殊效果,它在Photoshop中具有非常神奇的作用。濾鏡通常需要同通道、圖層等聯合使用,才能取得最佳藝術效果。本小節將講述一種基於顏色查找表(Look up Table)的濾鏡處理方法,它通過將每一個原始顏色進行轉換之后得到新的顏色。比如,原始圖像的某像素點為紅色(R-255, G-0, B-0),進行轉換之后變為綠色(R-0, G-255, B-0),之后所有是紅色的地方都會被自動轉換為綠色,而顏色查找表就是將所有的顏色進行一次(矩陣)轉換,很多的濾鏡功能就是提供了這么一個轉換的矩陣,在原始色彩的基礎上進行顏色的轉換。
假設現在存在一張新的濾鏡顏色查找表,如圖所示,它是一張512×512大小,包含各像素顏色分布的圖像。下面這張圖片另存為本地,即可直接用於圖像濾鏡處理。
顏色查找表

#coding:utf-8
import cv2 as cv 
import numpy as np

#獲取濾鏡顏色
def getBGR(img, table, i, j):
    #獲取圖像顏色
    b, g, r = img[i][j]
    #計算標准顏色表中顏色的位置坐標
    x = int(g/4 + int(b/32) * 63)
    y = int(r/4 + int((b%32) / 4) * 63)
    #返回濾鏡顏色表中對應的顏色
    return lj_map[x][y]

#讀取原始圖像
img = cv.imread('d:/paojie.png')
lj_map = cv.imread('lvjing.png')

#獲取圖像行和列
rows, cols = img.shape[:2]

#新建目標圖像
dst = np.zeros((rows, cols, 3), dtype="uint8")

#循環設置濾鏡顏色
for i in range(rows):
    for j in range(cols):
        dst[i][j] = getBGR(img, lj_map, i, j)
        
#顯示圖像
cv.imshow('result',np.vstack((img,dst)))

cv.waitKey()
cv.destroyAllWindows()

圖像濾鏡特效展示

圖像濾鏡特效


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