MATLAB | 如何自然好看的从图片中提取颜色并制作色卡
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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了MATLAB | 如何自然好看的从图片中提取颜色并制作色卡相关的知识，希望对你有一定的参考价值。
在这里研究了一下各种排序算法，写一篇如何由图片一键生成颜色条的方法。
1 关于大量颜色排序
假设有大量颜色怎么对其进行排序呢，首先想到的最简单方法就是将其按照RGB值的大小进行排序，为了方便展示颜色条，这里编写了一个颜色条展示函数：
function showCM(CList)
if nargin<1,CList=winter();end
fig=figure('Units','normalized','Position',[0,50/100,1,7/100]);
ax=gca(fig);hold on
ax.XLim=[0,1];
ax.YLim=[0,1];
ax.Position=[0,0,1,1];
ax.XColor='none';
ax.YColor='none';
C=[];
C(:,:,1)=repmat([CList(:,1)',nan],[2,1]);
C(:,:,2)=repmat([CList(:,2)',nan],[2,1]);
C(:,:,3)=repmat([CList(:,3)',nan],[2,1]);
[XMesh,YMesh]=meshgrid(linspace(0,1,size(CList,1)+1),[0,1]);
surface(XMesh,YMesh,XMesh.*0,'CData',C,'EdgeColor','none');
end
假设对于RGB颜色，先按照R通道数值进行排序，R相同时通过G通道进行排序，G通道相同时通过B通道进行排序，即以[R,G,B]为排序依据时：
[R,G,B]=meshgrid(0:15:255,0:15:255,0:15:255);
CList=[R(:),G(:),B(:)]./255;
[~,ind]=sortrows(CList,[1,2,3]);
NCList=CList(ind,:);
showCM(NCList)
展示一下其他排序依据时的排序结果：
[R,B,G]
[G,R,B]
[G,B,R]
[B,R,G]
[B,G,R]
只能说都排得一般，要么断断续续，要么一段一段的。考虑加入灰度影响：
[R,G,B]=meshgrid(0:15:255,0:15:255,0:15:255);
CList=[R(:),G(:),B(:)]./255;
Gy=rgb2gray(reshape(CList,[],1,3));
[~,ind]=sortrows([CList,Gy],[4,2,3,1]);
NCList=CList(ind,:);
showCM(NCList)
大局上看起来还不错不过细节上颜色变化更剧烈更不连续了。。。那考虑一下HSV空间呢？
[R,G,B]=meshgrid(0:15:255,0:15:255,0:15:255);
CList=[R(:),G(:),B(:)]./255;
hsvList=rgb2hsv(CList);
[~,ind]=sortrows(hsvList,[1,2,3]);
NCList=CList(ind,:);
showCM(NCList)
[H,S,V]
[H,V,S]
[S,H,V]
[S,V,H]
[V,H,S]
[V,S,H]
可以看到大部分排序都是整体还凑活但是局部非常不连续，有没有啥局部比较连续的算法呢？
我们很容易想到旅行商算法，但是旅行商算法求解困难，这里使用由Alan Zucconi提出来的近似于最小生成书生成过程的旅行商算法，就像最小生成树一样不断把最近的点加入树中，但是生成的结果没有树枝：
function NCList=NTraveler(CList)
% 想法来自: Alan Zucconi
N=size(CList,1);
NCList=zeros(N,3);
ind=find(sum(CList,2)==min(sum(CList,2)),1);
NCList(1,:)=CList(ind,:);
CList(ind,:)=[];
for i=2:N
lastColor=NCList(i-1,:);
normList=vecnorm((lastColor-CList)');
ind=find(normList==min(normList),1);
NCList(i,:)=CList(ind,:);
CList(ind,:)=[];
end
end
使用该算法排序：
[R,G,B]=meshgrid(0:15:255,0:15:255,0:15:255);
CList=[R(:),G(:),B(:)]./255;
NCList=NTraveler(CList);
showCM(NCList)
这样整体比较乱但局部比较连续，毕竟我们造colormap的时候不可能几万个颜色甚至几十万个颜色去构造，肯定是取几个颜色进行插值。
2 颜色聚类
首先我写了个聚类结果展示函数：
function showCluster(ColorList,index,C)
colorNum=size(C,1);C=round(C);
RGBList=double(ColorList);
ax=gca;hold on;grid on;view(3)
STRcolorNum='';
for i=1:colorNum
scatter3(RGBList(index==i,1),RGBList(index==i,2),RGBList(index==i,3),...
'filled','CData',C(i,:)./255);
STRi=[num2str(C(i,1)),' ',num2str(C(i,2)),' ',num2str(C(i,3))];
end
legend(STR,'Color',[0.9412 0.9412 0.9412],'FontName','Cambria','LineWidth',0.8,'FontSize',11,'Location','best')
ax.GridLineStyle='--';
ax.LineWidth=1.2;
ax.XLabel.String='R channel';
ax.XLabel.FontSize=13;
ax.XLabel.FontName='Cambria';
ax.YLabel.String='G channel';
ax.YLabel.FontSize=13;
ax.YLabel.FontName='Cambria';
ax.ZLabel.String='B channel';
ax.ZLabel.FontSize=13;
ax.ZLabel.FontName='Cambria';
end
这里给出两种算法的对比，一种就是直接kmeans聚类，另一种是使用MATLAB自带函数rgb2ind进行聚类，其中rgb2ind函数会快得多。
oriPic=imread('gallery\\1.jpg');
colorNum=9;
% kmeans聚类
RGBList=double(reshape(oriPic,prod(size(oriPic,[1,2])),3));
[index,C]=kmeans(RGBList,colorNum,'Distance','sqeuclidean','MaxIter',1000,'Display','iter');
showCluster(RGBList,index,C)
showCM(C./255)
figure()
% rgb2ind聚类
RGBList=double(reshape(oriPic,prod(size(oriPic,[1,2])),3));
[index,C]=rgb2ind(oriPic,colorNum);
index=index(:)+1;C=C.*255;
showCluster(RGBList,index,C)
showCM(C./255)
示例1
kmeans
rgb2ind
示例2
kmeans
rgb2ind
示例3
kmeans
rgb2ind
可以看到两种方法聚类结果相差不大，但rgb2ind方法却快非常多。
3 少量颜色排序
降维法，类似于PCA降维法，要找到数据的主方向，之后将数据映射到主方向上来排序，以下是降维法和旅行商法对比：
oriPic=imread('gallery\\1.jpg');
colorNum=8;
RGBList=double(reshape(oriPic,prod(size(oriPic,[1,2])),3));
[~,C]=rgb2ind(oriPic,colorNum);
% 降维法
C0=C-mean(C);
covMat=cov(C0);
[V,~]=eigs(covMat,1);
[~,ind]=sort(C0*V);
C=C(ind,:);
showCM(C)
% 旅行商法
C=NTraveler(C);
showCM(C)
示例1
降维法
旅行商法
示例2
降维法
旅行商法
示例3
降维法
旅行商法
示例4
降维法
旅行商法
可以看到在色调比较简单时两种方法结果类似，但在色调比较复杂时，旅行商算法效果较好。
4 色卡直接生成
写了段代码，稍微改改颜色数量，再改改图片链接就能自动生成色卡：
oriPic=imread('gallery\\1.jpg');
colorNum=8;
RGBList=double(reshape(oriPic,prod(size(oriPic,[1,2])),3));
[~,C]=rgb2ind(oriPic,colorNum);
C=NTraveler(C);
disp(C)
[M,N,~]=size(oriPic);
if N>M
for i=1:colorNum
oriPic(M+1:M+round(M/6),1+(round((N-1)*(i-1)/colorNum):round((N-1)*i/colorNum)),1)=C(i,1).*255;
oriPic(M+1:M+round(M/6),1+(round((N-1)*(i-1)/colorNum):round((N-1)*i/colorNum)),2)=C(i,2).*255;
oriPic(M+1:M+round(M/6),1+(round((N-1)*(i-1)/colorNum):round((N-1)*i/colorNum)),3)=C(i,3).*255;
end
else
for i=1:colorNum
oriPic(1+(round((M-1)*(i-1)/colorNum):round((M-1)*i/colorNum)),N+1:N+round(N/6),1)=C(i,1).*255;
oriPic(1+(round((M-1)*(i-1)/colorNum):round((M-1)*i/colorNum)),N+1:N+round(N/6),2)=C(i,2).*255;
oriPic(1+(我用 MATLAB 提取图片曲线
我用 MATLAB 提取图片曲线
给你一张图片，如何提取里面曲线的数据，从而利用这些数据进行图像重绘、加工处理、测距、拟合得到函数表达式等操作呢？
行文动机
前段时间，有个朋友问了我一个问题，大概意思就是要给图像的流线测距离，在我的印象里面，MATLAB 是似乎没有这种直接的功能的。
那么换个角度来理解一下这个问题，如果给你一张图像，如何提取里面点的数据？其实，有了曲线的数据，后面想干嘛就干嘛了。
一直没空弄这个，今天偷闲，安排！！！
图像的读入与裁剪
以下面的图像作为例子。
我们先导入图像，进行简单的裁剪。为什么要裁剪呢？其实不裁剪也没关系，因为我后面是基于像素点的颜色来提取的曲线。如果你想提取的曲线不能通过颜色区分，那么，最好通过裁剪，把你不想要的部分尽可能地剪掉。
%% 读入图片，展示，有必要的话可以适当做一些裁剪
A = imread('a.jpg');%读取到一张图片
imshow(A);
A = imcrop(A);%使用鼠标裁剪一波
imshow(A);
[low_num,col_num,~] = size(A);
颜色拾取
观察图像发现，我们要提取的曲线是蓝色的，所以我希望通过颜色把它区分出来。那么我们就要知道这个曲线的 RGB 值。我希望通过鼠标点选的方式获取到颜色值。
这里我偷个懒，直接采用了 slandarer 开源的颜色提取工具。这个模块不是我写的，特此声明，请尊重原创。
%% 颜色提取
getcolor();
color = color_list_temp(1,:);
function getcolor
global control;
global ima;
global GUI;
global x_limit;
global y_limit;
global color;
global a;
global color_number;
global color_list;
global page;
global total_page;
global color_list_temp;
color=[];
page=1;
total_page=2;
color_list=[0 0 0];
color_list(1,:)=[];
color_number=1;
rgb_type=1;
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
GUI.fig=figure('units','pixels',...
'position',[350 100 800 500],...
'Numbertitle','off',...
'menubar','none',...
'resize','off',...
'name','getcolor',...
'color',[0.95 0.95 0.95]);
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
uh1=uimenu('label','设置');
uimenu(uh1,'label','RGB类型设置','callback',@RGBset)
function RGBset(~,~)
GUI.rgbfig=figure('units','pixels',...
'position',[360 370 180 200],...
'Numbertitle','off',...
'menubar','none',...
'name','RGBset',...
'resize','off');
GUI.axes=axes('Units','pixels',...
'parent',GUI.rgbfig,...
'PlotBoxAspectRatio',[1 1 1],...
'Color',[0.95 0.95 0.95],...
'Box','on', ...
'XLim',[0 500],...
'YLim',[0 500], ...
'XColor',[0.95 0.95 0.95],...
'YColor',[0.95 0.95 0.95],...
'YDir','reverse', ...
'xtick',[],'ytick',[]);
GUI.checkbox1=uicontrol('parent',GUI.rgbfig,...
'style','checkbox',...
'string','范围:0－1',...
'position',[45 150 400 30],...
'fontsize',10,...
'value',rgb_type,...
'callback',@ifon1);
GUI.checkbox255=uicontrol('parent',GUI.rgbfig,...
'style','checkbox',...
'string','范围:0－255',...
'position',[45 120 400 30],...
'fontsize',10,...
'value',~rgb_type,...
'callback',@ifon255);
GUI.makesurebutton=uicontrol('parent',GUI.rgbfig,...
'style','pushbutton',...
'string','确定设置',...
'position',[45 70 100 25],...
'fontsize',10,...
'callback',@settype);
function ifon1(~,~)
if(get(GUI.checkbox1,'value')==1)
set(GUI.checkbox1,'value',1);
set(GUI.checkbox255,'value',0);
else
set(GUI.checkbox1,'value',1);
end
end
function ifon255(~,~)
if(get(GUI.checkbox255,'value')==1)
set(GUI.checkbox255,'value',1);
set(GUI.checkbox1,'value',0);
else
set(GUI.checkbox255,'value',1);
end
end
function settype(~,~)
rgb_type=get(GUI.checkbox1,'value');
if ~isempty(color)
set(GUI.text2,'string',['[',num2str((color/255).*rgb_type+color.*(~rgb_type)),']']);
end
show_color(page);
close(GUI.rgbfig)
end
end
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
uh2=uimenu('label','保存');
uimenu(uh2,'label','储存为mat','callback',@saveas_mat)
uimenu(uh2,'label','储存为txt','callback',@saveas_txt)
uimenu(uh2,'label','储存为excel','callback',@saveas_exl)
uimenupic=uimenu(uh2,'label','储存为对照图');
uimenu(uimenupic,'label','储存全部页码','callback',@saveas_pic_all);
uimenu(uimenupic,'label','储存当前页码','callback',@saveas_pic_now);
function saveas_mat(~,~)
try
[filename, pathname] = uiputfile({'*.mat','mat'});
color_list_temp=(color_list/255).*rgb_type+color_list.*(~rgb_type);
save([pathname,filename],'color_list_temp');
catch
end
end
function saveas_txt(~,~)
try
[filename, pathname] = uiputfile({'*.txt','记事本'});
color_list_temp=(color_list/255).*rgb_type+color_list.*(~rgb_type);
[m,n]=size(color_list_temp);
fid=fopen([ pathname,filename],'w');
for ii=1:m
for jj=1:n
if jj==n
fprintf(fid,'%d\\r\\n',color_list_temp(ii,jj));
else
fprintf(fid,'%d\\r\\t',color_list_temp(ii,jj));
end
end
end
fclose(fid);
catch
end
end
function saveas_exl(~,~)
[filename, pathname] = uiputfile({'*.xlsx','记事本'});
color_list_temp=(color_list/255).*rgb_type+color_list.*(~rgb_type);
xlswrite([ pathname,filename],color_list_temp)
end
function saveas_pic_all(~,~)
page_with_color=total_page-1;
px=50;
gap_px=10;
pic=ones(9*px,page_with_color*px+(page_with_color-1)*gap_px,3);
for p=1:page_with_color
for ii=(p-1)*9+1:p*9
for kk=1:3
if ii<=length(color_list)
pic((ii-(p-1)*9-1)*px+1:(ii-(p-1)*9)*px,(p-1)*(px+gap_px)+1:(p-1)*(px+gap_px)+px,kk)=color_list(ii,kk)/255;
end
end
end
end
[filename, pathname] = uiputfile({'*.jpg;*.png','All Image Files';...
'*.jpg','JPG';'*.png','PNG' });
imwrite(pic,[pathname,filename]);
end
function saveas_pic_now(~,~)
try
[m,~]=size(color_list);
m=m-(page-1)*9;
m(m>9)=9;
px=50;
pic=ones(9*px,1*px,3);
if m>0
for ii=(page-1)*9+1:(page-1)*9+m
for kk=1:3
pic((ii-1)*px+1:ii*px,1:px,kk)=color_list(ii,kk)/255;
end
end
else
end
[filename, pathname] = uiputfile({'*.jpg;*.png','All Image Files';...
'*.jpg','JPG';'*.png','PNG' });
imwrite(pic,[pathname,filename]);
catch
end
end
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
%uh3=uimenu('label','导入');
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
GUI.text=uicontrol('parent',GUI.fig,...
'style','text',...
'string','色彩识别',...
'horizontalalign','center',...
'position',[50 440 400 30],...
'backgroundcolor',[0.85 0.89 0.85],...
'foregroundcolor','k',...
'fontsize',15);
GUI.text1=uicontrol('parent',GUI.fig,...
'style','text',...
'string','',...
'horizontalalign','center',...
'position',[460 330 100 100],...
'backgroundcolor',[1 1 1],...
'foregroundcolor','k',...
'fontsize',10);
GUI.text2=uicontrol('parent',GUI.fig,...
'style','text',...
'string','',...
'horizontalalign','center',...
'position',[350 440 210 30],...
'backgroundcolor',[1 1 1],...
'foregroundcolor','k',...
'fontsize',10);
GUI.savecolorbutton=uicontrol('parent',GUI.fig,...
'style','pushbutton',...
'string','储存颜色',...
'position',[460 290 100 30],...
'backgroundcolor',[0.85 0.89 0.85],...
'foregroundcolor','k',...
'fontsize',15,...
'callback',@save_color);
GUI.deletedatabutton=uicontrol('parent',GUI.fig,...
'style','pushbutton',...
'string','清空数据',...
'position',[460 230 100 30],...
'backgroundcolor',[0.8 0.9 0.9],...
'foregroundcolor','k',...
'fontsize',15,...
'callback',@clear_data);
GUI.deletepicbutton=uicontrol('parent',GUI.fig,...
'style','pushbutton',...
'string','删除图片',...
'position',[460 180 100 30],...
'backgroundcolor',[0.8 0.9 0.9],...
'foregroundcolor','k',...
'fontsize',15,...
'callback',@delete_pic);
GUI.getcapbutton=uicontrol('parent',GUI.fig,...
'style','pushbutton',...
'string','屏幕截图',...
'position',[460 130 100 30],...
'backgroundcolor',[0.8 0.9 0.9],...
'foregroundcolor','k',...
'fontsize',15,...
'callback',@get_capture);
GUI.getpicbutton=uicontrol('parent',GUI.fig,...
'style','pushbutton',...
'string','读取图片',...
'position',[460 80 100 30],...
'backgroundcolor',[0.8 0.9 0.9],...
'foregroundcolor','k',...
'fontsize',15,...
'callback',@getImage);
GUI.getcolorbutton=uicontrol('parent',GUI.fig,...
'style','pushbutton',...
'tag','recc',...
'string','获取颜色',...
'position',[460 30 100 30],...
'backgroundcolor',[0.8 0.9 0.9],...
'foregroundcolor','k',...
'fontsize',15,...
'callback',@get_color);
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
for i=1:9
GUI.text=uicontrol('parent',GUI.fig,...
'tag',num2str(i),...
'style','text',...
'string','',...
'horizontalalign','left',...
'position',[600 440-40*(i-1) 30 30],...
'backgroundcolor',[1 1 1],...
'foregroundcolor','k',...
'fontsize',10);
end
for i=1:9
GUI.text=uicontrol('parent',GUI.fig,...
'tag',[num2str(i),'t'],...
'style','text',...
'string','',...
'horizontalalign','center',...
'position',[640 440-40*(i-1) 150 30],...
'backgroundcolor',[1 1 1],...
'foregroundcolor','k',...
'fontsize',8);
end
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
GUI.inputbutton=uicontrol('parent',GUI.fig,...
'style','pushbutton',...
'string','清除最后一个颜色',...
'position',[600 80 190 30],...
'backgroundcolor',[0.85 0.89 0.85],...
'foregroundcolor','k',...
'fontsize',15,...
'callback',@delete_last);
%GUI.inputbutton=uicontrol('parent',GUI.fig,...
%'style','pushbutton',...
%'string','导出数据',...
%'position',[600 30 190 30],...
%'backgroundcolor',[0.85 0.89 0.85],...
%'foregroundcolor','k',...
%'fontsize',15,...
%'callback',@output_data);
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
GUI.lpbutton=uicontrol('parent',GUI.fig,...
'style','pushbutton',...
'string','<上一页',...
'position',[600 30 70 30],...
'backgroundcolor',[0.85 0.85 0.85],...
'foregroundcolor','k',...
'fontsize',12,...
'callback',@lastpage);
GUI.npbutton=uicontrol('parent',GUI.fig,...
'style','pushbutton',...
'string','下一页>',...
'position',[720 30 70 30],...
'backgroundcolor',[0.85 0.85 0.85],...
'foregroundcolor','k',...
'fontsize',12,...
'callback',@nextpage);
GUI.page=uicontrol('parent',GUI.fig,...
'style','text',...
'string',[num2str(page),'/',num2str(total_page)],...
'horizontalalign','center',...
'position',[670 30 50 27],...
'backgroundcolor',[0.95 0.95 0.95],...
'foregroundcolor','k',...
'fontsize',12);
function lastpage(~,~)
page=page-1;
page(page<1)=1;
set(GUI.page,'string',[num2str(page),'/',num2str(total_page)]);
show_color(page);
end
function nextpage(~,~)
page=page+1;
page(page>total_page)=total_page;
set(GUI.page,'string',[num2str(page),'/',num2str(total_page)]);
show_color(page);
end
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
GUI.axes=axes('Units','pixels',...
'PlotBoxAspectRatio',[1 1 1],...
'Position',[50 30 400 400],...
'Color',[0.98 0.98 0.98],...
'Box','on', ...
'XLim',[0 500],...
'YLim',[0 500], ...
'XColor','w','YColor','w',...
'YDir','reverse', ...
'Tag','picbagaxes',...
'xtick',[],'ytick',[]);
hold on;
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
%function output_data(~,~)
%if color_number>1
%disp(color_list)
%end
%end
function show_color(cur_page)
len_list=size(color_list,1);
for ii=(cur_page-1)*9+1:(cur_page-1)*9+9
if(ii<=len_list)
set(findobj('tag',num2str(ii-(cur_page-1)*9)),'backgroundcolor',color_list(ii,:)/255)
set(findobj('tag',[num2str(ii-(cur_page-1)*9),'t']),'string',['[',num2str((color_list(ii,:)/255).*rgb_type+color_list(ii,:).*(~rgb_type)),']'])
else
set(findobj('tag',num2str(ii-(cur_page-1)*9)),'backgroundcolor',[1 1 1])
set(findobj('tag',[num2str(ii-(cur_page-1)*9),'t']),'string','')
end
end
end
function save_color(~,~)
if ~isempty(get(GUI.text2,'string'))
%set(findobj('tag',num2str(color_number)),'backgroundcolor',color/255)
%set(findobj('tag',[num2str(color_number),'t']),'string',['[',num2str((color/255).*rgb_type+color.*(~rgb_type)),']'])
color_list(color_number,:)=color;%(color/255).*rgb_type+color.*(~rgb_type);
color_number=color_number+1;
if color_number-1>(total_page-1)*9
page=ceil(color_number/9);
total_page=total_page+1;
set(GUI.page,'string',[num2str(page),'/',num2str(total_page)]);
end
show_color(page)
end
end
function delete_last(~,~)
if color_number>=1
%set(findobj('tag',num2str(color_number-1)),'backgroundcolor',[1 1 1])
%set(findobj('tag',[num2str(color_number-1),'t']),'string','')
color_list(end,:)=[];
color_number=color_number-1;
if color_number-2<=(total_page-2)*9
page=ceil((color_number-1)/9);
total_page=total_page-1;
set(GUI.page,'string',[num2str(page),'/',num2str(total_page)]);
end
show_color(page)
end
end
function delete_pic(~,~)
control=0;
set(findobj('Tag','picbagaxes'),...
'XLim',[0 500],...
'YLim',[0 500],...
'Position',[50 30 400 400],...
'Color',[0.98 0.98 0.98]);
delete(a);
end
function clear_data(~,~)
control=0;
set(GUI.text1,'backgroundcolor',[1 1 1]);
set(GUI.text2,'string','');
set(findobj('Tag','picbagaxes'),...
'XLim',[0 500],...
'YLim',[0 500],...
'Position',[50 30 400 400],...
'Color',[0.98 0.98 0.98]);
set(findobj('tag','recc'),'string','获取颜色');
delete(a);
end
function get_color(~,~)
if control==0
set(GUI.text1,'backgroundcolor',[1 1 1]);
set(GUI.text2,'string','');
end
control=1;
set(gcf,'WindowButtonMotionFcn',@whilemovefcn)
set(gcf,'WindowButtonDownFcn',@whileclickfcn)
end
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
function whilemovefcn(~,~)
xy=get(gca,'CurrentPoint');
x=xy(1,2);y=xy(1,1);
if x<=x_limit&&y<=y_limit&&x>=0&&y>=0
x(x>x_limit)=x_limit;
y(y>y_limit)=y_limit;
x(x<1)=1;
y(y<1)=1;
x=round(x);
y=round(y);
if control==1
color=double([ima(x,y,1),ima(x,y,2),ima(x,y,3)]);
set(GUI.text1,'backgroundcolor',color/255);
set(GUI.text2,'string',['[',num2str((color/255).*rgb_type+color.*(~rgb_type)),']']);
end
else
if control==1
set(GUI.text1,'backgroundcolor',[1 1 1]);
set(GUI.text2,'string','');
end
end
end
function whileclickfcn(~,~)
xy=get(gca,'CurrentPoint');
x=xy(1,2);y=xy(1,1);
if x<=x_limit&&y<=y_limit&&x>=0&&y>=0
control=0;
set(GUI.text1,'backgroundcolor',color/255);
set(GUI.text2,'string',['[',num2str((color/255).*rgb_type+color.*(~rgb_type)),']']);
set(findobj('tag','recc'),'string','继续取色');
%disp(color/255)
end
end
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
function get_capture(~,~)
screensize=get(0,'screensize');
screensize=1.5*screensize;
robot=java.awt.Robot();
rectangle=java.awt.Rectangle();
rectangle.x=0;
rectangle.y=0;
rectangle.width=screensize(3);
rectangle.height=screensize(4);
image=robot.createScreenCapture(rectangle);
data=image.getData();
temp=zeros(screensize(3)*screensize(4)*3,1);
temp=data.getPixels(0,0,screensize(3),screensize(4),temp);
temp=uint8(temp);
R=temp(1:3:end);
G=temp(2:3:end);
B=temp(3:3:end);
R=reshape(R,[screensize(3),screensize(4)]);
G=reshape(G,[screensize(3),screensize(4)]);
B=reshape(B,[screensize(3),screensize(4)]);
R=R';
G=G';
B=B';
x_limit=screensize(4);
y_limit=screensize(3);
leng=max([x_limit,y_limit]);
set(findobj('Tag','picbagaxes'),...
'XLim',[0 leng],...
'YLim',[0 leng]);
ima=cat(3,R,G,B);
delete(a);
a=imshow(ima);
end
function getImage(~,~)
warning off;
try
[filename, pathname] = uigetfile({'*.jpg;*.tif;*.png;*.gif','All Image Files';...
'*.*','All Files' });
ima = imread([ pathname,filename]);
[x,y,~]=size(ima);
x_limit=x;y_limit=y;
leng=max([x_limit,y_limit]);
set(findobj('Tag','picbagaxes'),...
'XLim',[0 leng],...
'YLim',[0 leng]);
delete(a);
a=imshow(ima);
catch
end
end
end
颜色转换与色差计算
用 RGB 比较颜色之间的相似度时，存在很大的问题，不建议直接使用，因为往往一个通道的一点改变，会导致最后融合在一起的颜色发生巨大变化，而如果三个通道的同时改变，却只会使最后的明暗发生变化，色调并不会产生巨大变化。而这也是H系列色彩空间普遍存在的问题。
所以，经过思考，我决定 RGB 的值转为 HSV 颜色空间，再进行色差计算。
色差计算，直接利用两个点的颜色在椎体上的欧式距离，即通过计算如下坐标点的欧式距离。我们通过编写 color_dist 函数计算。
%计算两个 HSV 颜色之间的距离
function d = color_dist(color_std,color)
[x0,y0,z0] = getPos(color_std(1),color_std(2),color_std(3));
[x,y,z] = getPos(color(1),color(2),color(3));
d = sqrt((x-x0).^2+(y-y0).^2+(z-z0)^2);
end
function [x,y,z] = getPos(H,S,V)
r = 1;
h = sqrt(3);
x = r*V*S*cos(H);
y = r*V*S*sin(H);
z = h*(1-V);
end
%% 颜色转为 HSV，再进行色差计算
A2 = rgb2hsv(A);
color2 = rgb2hsv(color);
D = ones(low_num,col_num)*2;
for i=1:low_num
for j=1:col_num
D(i,j) = color_dist(color2,A2(i,j,:));
end
end
mesh(D);
分离曲线
通过调节阈值参数，可以把我们想要的坐标轴过滤掉。阈值越小，过滤效果越明显。
%% 根据色彩，把想要的曲线分离出来
threshold = 0.5;%可以调整阈值使分离效果变好
I = (D<threshold);
for i=1:3
RGB= A(:,:,i);
RGB(~I)=255;
A3(:,:,i) = RGB;
end
imshow(A3)
二值化，提取数据
二值化图像是以矩阵形式存储的。我们根据色素点在矩阵中的位置，利用行列指标和坐标轴的标准化关系，提取数据，重建坐标系。
%% 二值化，提取数据
leftUp = [0,1];%标注截取的图片的左上角和右下角
rightDown = [1,0];
B = rgb2gray(A3);
imshow(B);
[pos_row,pow_col] = find(B~=255);
Ps = [pos_row-1,pow_col-1];
Ps(:,1) = Ps(:,1)./(low_num-1);
Ps(:,2) = Ps(:,2)./(col_num-1);
x = (rightDown(1)-leftUp(1)).*Ps(:,2)+leftUp(1);
y = leftUp(2)-abs(rightDown(2)-leftUp(2)).*Ps(:,1);
scatter(x,y,0.38);
X = [x,y];
看着八九不离十了，但是注意这里的坐标点是以散点的形式画出来的。是无序且没有区分度的，我们甚至无法使用plot。
数据点分类与排序
肉眼可见，这几条曲线是分隔开的。我们如何把这些数据按曲线分开且其上的点按顺序排好呢？我的做法是，使用鼠标选中你在意的曲线的一端，利用距离延拓法，还原整条曲线。
%% 数据分类与排序
N = size(X,1);
gfrom = ginput(1);
[~,minI] = min(sum((X - repmat(gfrom,N,1)).^2,2));
from = X(minI,:);
X(minI,:) = [];
X = [from;X];
tol = 0.01;
X1 = findcurvepath(X,tol);
plot(X1(:,1),X1(:,2))
其中用到了一个自己写函数 findcurvepath，它可以从一个数据点出发，把所有的数据点按距离远近，像串珍珠一样串在一块。
function ps1 = findcurvepath(ps0,tol)
%这个函数将点就近连接起来
ps1(1,1:2) = ps0(1,1:2);%将第一个取出来
ps0 = ps0(2:end,:);%ps0重置为剩下的部分
p = ps1(end,:);%p是取出来的最后一个
while ~isempty(ps0)
i = 1;
while 1
distances = p2psdistance(p,ps0);
inds = find(distances == min(distances));%%%%%%%修复一个bug
if length(inds) > 1
if size(ps1,1)<i+1
break;
end
p = ps1(end-i,:);%p是取出来的最后一个
i = i+1;
else
break;
end
end
distances = p2psdistance(p,ps0);
if min(distances)>tol
break;
end
inds = find(distances == min(distances));%%%%%%%修复一个bug
ind = inds(1);
ps1(end+1,1:2) = ps0(ind,1:2);
ps0(ind,:) = [];
p = ps1(end,:);
end
end
function distances = p2psdistance(p,ps)
distances = sqrt((p(1)-ps(:,1)).^2+(p(2)-ps(:,2)).^2);
end
后话
我不喜欢做 GUI，因为乱七八糟的界面用起来确实令人心烦。另外一方面，不管是 GUI 或者说进一步的 exe 桌面程序，都依赖于 MATLAB 的环境。也就是说，你要运行代码，就必须先装 MATLAB 的环境。试想，一个安装过和简单用过 MATLAB 的人，都是有能力可以通过代码修改一些参数的，那么你做 GUI 不是画蛇添足么。
完整版的代码到评论中的链接中下载。
为了方便使用，我还写一个简单的说明文档，我把它和完整版代码一起打包放到了评论中的链接里。有任何问题可以咨询。
以上是关于MATLAB | 如何自然好看的从图片中提取颜色并制作色卡的主要内容，如果未能解决你的问题，请参考以下文章
MATLAB App Designer 特别篇：RGB颜色提取器