如何使用Python实现图像融合及加法运算？

Posted 2022-05-16 华为云开发者社区

摘要：本篇文章主要讲解Python调用OpenCV实现图像融合及加法运算，包括三部分知识：图像融合、图像加法运算、图像类型转换。

本文分享自华为云社区《​​[Python图像处理] 五.图像融合、加法运算及图像类型转换​​》，作者：eastmount。

一.图像加法运算

1.Numpy库加法

其运算方法是：目标图像 = 图像1 + 图像2，运算结果进行取模运算。

1. 当像素值<=255时，结果为“图像1+图像2”，例如：120+48=168
2. 当像素值>255时，结果为对255取模的结果，例如：(255+64)%255=64

2.OpenCV加法运算

另一种方法是直接调用OpenCV库实现图像加法运算，方法如下：

目标图像 = cv2.add(图像1, 图像2)

此时结果是饱和运算，即：

1. 当像素值<=255时，结果为“图像1+图像2”，例如：120+48=168
2. 当像素值>255时，结果为255，例如：(255+64) = 255

两种方法对应的代码如下所示：

#encoding:utf-8
import cv2  
import numpy as np  
import matplotlib.pyplot as plt
 
#读取图片
img = cv2.imread(picture.bmp)
test = img

#方法一：Numpy加法运算
result1 = img + test

#方法二：OpenCV加法运算
result2 = cv2.add(img, test)

#显示图像
cv2.imshow("original", img)
cv2.imshow("result1", result1)
cv2.imshow("result2", result2)

#等待显示
cv2.waitKey(0)
cv2.destroyAllWindows()

输出结果如下图所示，其中result1为第一种方法，result2为第二种方法，白色点255更多。

注意：参与运算的图像大小和类型必须一致。下面是对彩色图像进行加法运算的结果。

二.图像融合

图像融合通常是指将2张或2张以上的图像信息融合到1张图像上，融合的图像含有更多的信息，能够更方便人们观察或计算机处理。如下图所示，将两张不清晰的图像融合得到更清晰的图。

图像融合是在图像加法的基础上增加了系数和亮度调节量。

1. 图像加法：目标图像 = 图像1 + 图像2
2. 图像融合：目标图像 = 图像1 * 系数1 + 图像2 * 系数2 + 亮度调节量

主要调用的函数是addWeighted，方法如下：

dst = cv2.addWeighter(scr1, alpha, src2, beta, gamma)

dst = src1 * alpha + src2 * beta + gamma

其中参数gamma不能省略。

代码如下：

#encoding:utf-8
import cv2  
import numpy as np  
import matplotlib.pyplot as plt
 
#读取图片
src1 = cv2.imread(test22.jpg)
src2 = cv2.imread(picture.bmp)

#图像融合
result = cv2.addWeighted(src1, 1, src2, 1, 0)

#显示图像
cv2.imshow("src1", src1)
cv2.imshow("src2", src2)
cv2.imshow("result", result)

#等待显示
cv2.waitKey(0)
cv2.destroyAllWindows()

需要注意的是，两张融合的图像像素大小需要一致，如下图所示，将两张RGB且像素410*410的图像融合。

设置不同的比例的融合如下所示：

result = cv2.addWeighted(src1, 0.6, src2, 0.8, 10)

三.图像类型转换

图像类型转换是指将一种类型转换为另一种类型，比如彩色图像转换为灰度图像、BGR图像转换为RGB图像。OPenCV提供了200多种不同类型之间的转换，其中最常用的包括3类，如下：

• cv2.COLOR_BGR2GRAY
• cv2.COLOR_BGR2RGB
• cv2.COLOR_GRAY2BGR

代码如下所示：

#encoding:utf-8
import cv2  
import numpy as np  
import matplotlib.pyplot as plt
 
#读取图片
src = cv2.imread(01.bmp)

#图像类型转换
result = cv2.cvtColor(src, cv2.COLOR_BGR2GRAY)

#显示图像
cv2.imshow("src", src)
cv2.imshow("result", result)

#等待显示
cv2.waitKey(0)
cv2.destroyAllWindows()

输出结果如下图所示：

如果使用通道转化，则结果如下图所示：

result = cv2.cvtColor(src, cv2.COLOR_BGR2RGB)

图像处理通常需要将彩色图像转换为灰度图像再进行后续的操作，更多知识后续将继续分享，希望对着喜欢，尤其是做图像识别、图像处理的同学。

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