本篇文章主要介紹了python OpenCV學(xué)習(xí)筆記之繪制直方圖的方法，小編覺(jué)得挺不錯(cuò)的，現(xiàn)在分享給大家，也給大家做個(gè)參考。一起跟隨小編過(guò)來(lái)看看吧

官方文檔 – https://docs.opencv.org/3.4.0/d1/db7/tutorial_py_histogram_begins.html

直方圖會(huì)讓你對(duì)圖像的強(qiáng)度分布有一個(gè)全面的認(rèn)識(shí)。它是一個(gè)在x軸上帶有像素值（從0到255，但不總是），在y軸上的圖像中對(duì)應(yīng)的像素?cái)?shù)量的圖。

這只是理解圖像的另一種方式。通過(guò)觀察圖像的直方圖，你可以直觀地看到圖像的對(duì)比度、亮度、強(qiáng)度分布等?，F(xiàn)在幾乎所有的圖像處理工具都提供了直方圖的特性。下面是劍橋彩色網(wǎng)站的圖片，建議去訪問(wèn)這個(gè)網(wǎng)站，了解更多細(xì)節(jié)。

你可以看到圖像和它的直方圖。（這個(gè)直方圖是用灰度圖像繪制的，而不是彩色圖像）。直方圖的左邊部分顯示了圖像中較暗像素的數(shù)量，右邊區(qū)域顯示了更明亮的像素。從直方圖中可以看到，深色區(qū)域的像素?cái)?shù)量比亮色區(qū)域更多，而中間色調(diào)的數(shù)量(中值大約在127左右)則少得多。

直方圖

現(xiàn)在我們已經(jīng)知道了什么是直方圖，我們可以看看如何找到它。OpenCV和Numpy都有內(nèi)置的功能。在使用這些函數(shù)之前，我們需要了解一些與直方圖相關(guān)的術(shù)語(yǔ)。

BINS：上面的直方圖顯示了每個(gè)像素值的像素?cái)?shù)，從0到255。您需要256個(gè)值來(lái)顯示以上的直方圖。但是，考慮一下，如果您不需要單獨(dú)查找所有像素值的像素?cái)?shù)量，而是在一個(gè)像素值區(qū)間內(nèi)的像素?cái)?shù)量，該怎么辦？例如，你需要找到介于0到15之間的像素?cái)?shù)，然后是16到31……240到255。您只需要16個(gè)值來(lái)表示這個(gè)直方圖。OpenCV Tutorials on histograms中展示了這個(gè)例子。

所以你要做的就是把整個(gè)直方圖分成16個(gè)子部分，每個(gè)子部分的值是所有像素?cái)?shù)的和。每個(gè)子部分都被稱為“BIN”。在第一種情況下，BINS的數(shù)量是256(每個(gè)像素一個(gè))，而在第二種情況下，它只有16個(gè)。在OpenCV文檔中，用術(shù)語(yǔ) histSize 表示 BINS。

DIMS：它是我們收集數(shù)據(jù)的參數(shù)的個(gè)數(shù)。在這種情況下，我們收集的數(shù)據(jù)只有一件事，強(qiáng)度值。所以這里是1。

RANGE：它是你想測(cè)量的強(qiáng)度值的范圍。通常，它是 [ 0，256 ]，也就是所有的強(qiáng)度值。

OpenCV中直方圖的計(jì)算

現(xiàn)在我們使用cv.calcHist()函數(shù)來(lái)找到直方圖。讓我們熟悉一下這個(gè)函數(shù)及其參數(shù)：
cv.calcHist(images, channels, mask, histSize, ranges[, hist[, accumulate]])

images：它是uint8類型或float32的源圖像。它應(yīng)該用方括號(hào)括起來(lái)，也就是”[img]”。

channels：它也用方括號(hào)括起來(lái)。它是我們計(jì)算直方圖的信道的索引。例如，如果輸入是灰度圖像，它的值是0。對(duì)于顏色圖像，您可以通過(guò)0、1或2來(lái)分別計(jì)算藍(lán)色、綠色或紅色通道的直方圖。

mask：遮罩圖。為了找到完整圖像的直方圖，它被指定為“None”。但如果你想找到圖像的特定區(qū)域的直方圖，你必須為它創(chuàng)建一個(gè)遮罩圖，并將其作為遮罩。

histSize：這代表了我們的BINS數(shù)。需要用方括號(hào)來(lái)表示。在整個(gè)范圍內(nèi)，我們通過(guò)了256。

ranges：強(qiáng)度值范圍，通常是 [ 0，256 ]

讓我們從一個(gè)樣本圖像開始。只需在灰度模式下加載圖像并找到其完整的直方圖。

img = cv.imread('home.jpg', 0)
hist = cv.calcHist([img], [0], None, [256], [0,256])

hist是一個(gè)256x1陣列，每個(gè)值對(duì)應(yīng)于該圖像中的像素值及其對(duì)應(yīng)的像素值。

Numpy中直方圖的計(jì)算

Numpy中提供了np.histogram()方法

hist, bins = np.histogram(img.ravel(), 356, [0,256])

hist和之前計(jì)算的一樣。但是bins有257個(gè)元素，因?yàn)镹umpy計(jì)算bins是以0-0.99,1-1.99等，所以最后一個(gè)是255-255.99。為了表示這一點(diǎn)，他們還在bins的末端添加了256。但我們不需要256。到255就足夠了。

Numpy還有另一個(gè)函數(shù)，np.bincount()，比np.histograme()要快得多(大約10X)。對(duì)于一維直方圖，你可以試一下。不要忘記在np.bincount中設(shè)置minlength=256。例如，hist=np.bincount(img.ravel()，minlength=256)

OpenCV函數(shù)比np.histogram()快（大約40X）。所以堅(jiān)持用OpenCV函數(shù)。

繪制直方圖

1、使用Matplotlib

Matplotlib有一個(gè)繪制直方圖的函數(shù)：matplotlib.pyplot.hist()

它直接找到了直方圖并繪制了它。您不需要使用calcHist()或np.histogram()函數(shù)來(lái)找到直方圖?？聪旅娴拇a：

import numpy as np
import cv2 as cv
from matplotlib import pyplot as plt

img = cv.imread('home.jpg', 0)
plt.hist(img.ravel(), 256, [0,256])
plt.show()

或者你可以用正常的matplotlib，這對(duì)BGR的情節(jié)很有幫助。為此，您需要首先找到直方圖數(shù)據(jù)。試試下面的代碼：

import numpy as np
import cv2 as cv
from matplotlib import pyplot as plt

img = cv.imread('home.jpg')
color = ('b', 'g', 'r')
for i, col in enumerate(color):
  histr = cv.calcHist([img], [i], None, [256], [0,256])
  plt.plot(histr, color=col)
  plt.xlim([0,256])
plt.show()

你可以從上面的圖中扣除，藍(lán)色在圖像中有一些高值區(qū)域(很明顯，它應(yīng)該是由天空引起的)

2、使用OpenCV

這里，你可以調(diào)整直方圖的值和它的bin值，讓它看起來(lái)像x，y坐標(biāo)，這樣你就可以用cv.line()或cv.polyline()函數(shù)來(lái)繪制它，從而生成與上面相同的圖像。這已經(jīng)是OpenCV-Python2官方的樣本了。檢查sampl/python/hist.py的代碼。

應(yīng)用遮罩

我們用cv.calcHist()函數(shù)來(lái)找一張完整的圖片的直方圖。但是我們只要圖片的一部分的直方圖呢？在你想要找到的區(qū)域中，創(chuàng)建一個(gè)帶有白色的遮罩圖像。然后把它作為遮罩。

img = cv.imread('home.jpg', 0)

# create a mask
mask = np.zeros(img.shape[:2], np.uint8)
mask[100:300, 100:400] = 255
masked_img = cv.bitwise_and(img, img, mask=mask)

#Calculate histogram with mask and without mask
Check third argument for mask
hist_full = cv.calcHist([img], [0], None, [256], [0,256])
hist_mask = cv.calcHist([img], [0], mask, [256], [0,256])

plt.subplot(221), plt.imshow(img, 'gray')
plt.subplot(222), plt.imshow(mask,'gray')
plt.subplot(223), plt.imshow(masked_img, 'gray')
plt.subplot(224), plt.plot(hist_full), plt.plot(hist_mask)
plt.xlim([0,256])

plt.show()

藍(lán)線表示完整圖片的直方圖

綠線表示遮罩之后的直方圖

以上就是本文的全部?jī)?nèi)容，希望對(duì)大家的學(xué)習(xí)有所幫助，也希望大家多多支持腳本之家。

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