Jak przekonwertować obraz RGB na skalę szarości w Pythonie?


205

Próbuję użyć matplotlibdo odczytania obrazu RGB i przekonwertowania go na skalę szarości.

W Matlabie używam tego:

img = rgb2gray(imread('image.png'));

W samouczku matplotlib nie obejmują tego. Po prostu czytają na obrazku

import matplotlib.image as mpimg
img = mpimg.imread('image.png')

a następnie wycinają tablicę, ale to nie to samo, co konwersja RGB na skalę szarości z tego, co rozumiem.

lum_img = img[:,:,0]

Trudno mi uwierzyć, że numpy lub matplotlib nie ma wbudowanej funkcji do konwersji z rgb na grey. Czy to nie jest powszechna operacja przetwarzania obrazu?

Napisałem bardzo prostą funkcję, która działa z obrazem zaimportowanym za imread5 minut. Jest to okropnie nieefektywne, ale dlatego liczyłem na wbudowane profesjonalne wdrożenie.

Sebastian poprawił moją funkcję, ale nadal mam nadzieję znaleźć wbudowaną.

Implementacja matlaba (NTSC / PAL):

import numpy as np

def rgb2gray(rgb):

    r, g, b = rgb[:,:,0], rgb[:,:,1], rgb[:,:,2]
    gray = 0.2989 * r + 0.5870 * g + 0.1140 * b

    return gray

2
Należy pamiętać, że można napisać to samo co swojej rgb2gray funkcji po prostu jako: gray = np.mean(rgb, -1). Może rgb[...,:3]tam, jeśli to rzeczywiście rgba.
— seberg

hmm, gray = np.mean(rgb, -1)działa dobrze. dzięki. Czy jest jakiś powód, aby tego nie używać? Dlaczego miałbym zamiast tego korzystać z rozwiązań zawartych w poniższych odpowiedziach?
— waspinator

6
Strona Wikipedii w skali szarości mówi, że metoda konwersji RGB na skalę szarości nie jest unikalna, ale podaje powszechnie używane formuły oparte na luminancji. Jest zupełnie inny niż np.mean(rgb, -1).
— unutbu

2
więc chyba chcę wersję Matlaba ? 0.2989 * R + 0.5870 * G + 0.1140 * B Zakładam, że to standardowy sposób na zrobienie tego.
— waspinator

Odpowiedzi:


303

Co powiesz na robienie tego z Pillow :

from PIL import Image
img = Image.open('image.png').convert('LA')
img.save('greyscale.png')

Korzystanie z matplotlib i formuły

Y' = 0.2989 R + 0.5870 G + 0.1140 B 

mógłbyś:

import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
import matplotlib.image as mpimg

def rgb2gray(rgb):
    return np.dot(rgb[...,:3], [0.2989, 0.5870, 0.1140])

img = mpimg.imread('image.png')     
gray = rgb2gray(img)    
plt.imshow(gray, cmap=plt.get_cmap('gray'), vmin=0, vmax=1)
plt.show()

3
Jeśli musi użyć matplotlibz innego powodu, powinien móc użyć wbudowanego colorsys.rgb_to_yiq()do transformacji oraz plastra, aby uzyskać tylko kanał luma.
— Silas Ray

34
dlaczego .convert('LA')? dlaczego nie .convert('gray')? Wydaje się niepotrzebnie tajemniczy. Dokumentacja PIL nie wspomina nic o „LA” dla funkcji konwersji.
— waspinator

25
używając PIL: cannot write mode LA as JPEGmusiałem używać trybu L, a nie LA
— jsky

6
To img = Image.open('image.png').convert('LA')musi byćimg = Image.open('image.png').convert('L')
— nviens

12
@ BluePython: LAtryb ma jasność (jasność) i alfa. Jeśli użyjesz LAtrybu, greyscale.pngbędzie to obraz RGBA z zachowanym kanałem alfa image.png. Jeśli użyjesz Ltrybu, greyscale.pngbędzie to obraz RGB (bez alfa).
— unutbu

69

Możesz także użyć scikit-image , który udostępnia niektóre funkcje do konwersji obrazu ndarray, na przykład rgb2gray.

from skimage import color
from skimage import io

img = color.rgb2gray(io.imread('image.png'))

Uwagi : Odważniki zastosowane w tej konwersji są kalibrowane dla współczesnych luminoforów CRT: Y = 0,2125 R + 0,7154 G + 0,0721 B

Alternatywnie możesz odczytać obraz w skali szarości poprzez:

from skimage import io
img = io.imread('image.png', as_gray=True)

czy to normalne, że dostaję 0 <wartości <1? Czy mam je pomnożyć przez 255, aby uzyskać rzeczywistą skalę szarości?
— Sam

wiedząc, że moim celem jest wykorzystanie funkcji GLCM (greycoprops)
— Sam

Uwaga do io.imread: „as_grey” jest przestarzałe na rzecz „as_gray”. To samo użycie, tylko amerykańska pisownia. :)
— Halogen

1
Uważam, że jest to najbardziej przydatna odpowiedź na pytanie, z której wynik jest również zgodny z matplotlib i numpy.
— Mert Beşiktepe

Używam obiektu kolorowego, ale mój obraz jest teraz trochę czerwonawy, a nie szary (czarno-biały). Muszę użyć cmapjako gray' then only the image is shown as gray in pyplot.imshow () `? Jakieś pomysły ? Gdzie się mylę?
— GadaaDhaariGeek

63

Trzy z sugerowanych metod przetestowano pod kątem prędkości przy 1000 obrazów PNG RGBA (224 x 256 pikseli) działających z Pythonem 3.5 na Ubuntu 16.04 LTS (Xeon E5 2670 z dyskiem SSD).

Średni czas pracy

pil : 1.037 sekund

scipy: 1.040 sekund

sk : 2.120 sekund

PIL i SciPy dały identyczne numpytablice (od 0 do 255). SkImage podaje tablice od 0 do 1. Ponadto kolory są konwertowane nieco inaczej, patrz przykład z zestawu danych CUB-200.

SkImage: SkImage

PIL : PIL

SciPy : SciPy

Original: Oryginalny

Diff : wprowadź opis zdjęcia tutaj

Kod

  1. Występ

    run_times = dict(sk=list(), pil=list(), scipy=list())
    for t in range(100):
        start_time = time.time()
        for i in range(1000):
            z = random.choice(filenames_png)
            img = skimage.color.rgb2gray(skimage.io.imread(z))
        run_times['sk'].append(time.time() - start_time)

    start_time = time.time()
    for i in range(1000):
        z = random.choice(filenames_png)
        img = np.array(Image.open(z).convert('L'))
    run_times['pil'].append(time.time() - start_time)
    
    start_time = time.time()
    for i in range(1000):
        z = random.choice(filenames_png)
        img = scipy.ndimage.imread(z, mode='L')
    run_times['scipy'].append(time.time() - start_time)
    

    for k, v in run_times.items(): print('{:5}: {:0.3f} seconds'.format(k, sum(v) / len(v)))

  2. Wynik
    z = 'Cardinal_0007_3025810472.jpg'
    img1 = skimage.color.rgb2gray(skimage.io.imread(z)) * 255
    IPython.display.display(PIL.Image.fromarray(img1).convert('RGB'))
    img2 = np.array(Image.open(z).convert('L'))
    IPython.display.display(PIL.Image.fromarray(img2))
    img3 = scipy.ndimage.imread(z, mode='L')
    IPython.display.display(PIL.Image.fromarray(img3))
  3. Porównanie
    img_diff = np.ndarray(shape=img1.shape, dtype='float32')
    img_diff.fill(128)
    img_diff += (img1 - img3)
    img_diff -= img_diff.min()
    img_diff *= (255/img_diff.max())
    IPython.display.display(PIL.Image.fromarray(img_diff).convert('RGB'))
  4. Import
    import skimage.color
    import skimage.io
    import random
    import time
    from PIL import Image
    import numpy as np
    import scipy.ndimage
    import IPython.display
  5. Wersje
    skimage.version
    0.13.0
    scipy.version
    0.19.1
    np.version
    1.13.1

6
Obraz SciPy we / wy to dosłownie PIL / Pillow. Stąd testowanie SciPy skutecznie testuje PIL / Pillow z nieznacznym narzutem wprowadzonym przez funkcje owijania SciPy. Byłoby o wiele bardziej użyteczne zastąpienie OpenCV (który nie wykorzystuje PIL / Pillow) zamiast SciPy (co robi). Niemniej jednak dzięki za dedykowane testy porównawcze! Widoczne spowolnienie narzucone przez SciKit jest fascynujące ... i przerażające.
— Cecil Curry

@CecilCurry Dzięki za pomysł z OpenCV! Dodam to, kiedy znajdę trochę wolnego czasu.
— Maximilian Peters

Pozytywne! Nie szukałem odpowiedzi, ale mimo to bardzo bardzo interesującego :)
— Cyril N.

29

Zawsze możesz odczytać plik obrazu w skali szarości od samego początku, używając imreadOpenCV:

img = cv2.imread('messi5.jpg', 0)

Ponadto, jeśli chcesz odczytać obraz jako RGB, przeprowadź przetwarzanie, a następnie przekonwertuj na skalę szarą, której możesz użyć cvtcolorz OpenCV:

gray_image = cv2.cvtColor(image, cv2.COLOR_BGR2GRAY)

6
Ftr: 0Flaga jest cv2.CV_LOAD_IMAGE_GRAYSCALE.
— dtk,

24

Najszybszym i aktualnym sposobem jest użycie poduszki , zainstalowanej za pośrednictwem pip install Pillow.

Kod jest wtedy:

from PIL import Image
img = Image.open('input_file.jpg').convert('L')
img.save('output_file.jpg')

3
zwróć uwagę, że jeśli nie łączysz metod jak w powyższym przykładzie, convertzwraca przekonwertowaną kopię obrazu
— Matt

nie działa dla 32-bitowego formatu PNG, wartości zostaną ustalone na 255
— Andrew Matuk

11

Samouczek oszukuje, ponieważ zaczyna się od obrazu w skali szarości zakodowanego w RGB, więc wycinają tylko jeden kanał koloru i traktują go jako skalę szarości. Podstawowe kroki, które musisz zrobić, to przekształcić z przestrzeni kolorów RGB w przestrzeń kolorów, która koduje się z czymś zbliżonym do modelu luma / chroma, takim jak YUV / YIQ lub HSL / HSV, a następnie odciąć kanał podobny do luma i użyć tego jako twój obraz w skali szarości. matplotlibnie wydaje się zapewniać mechanizmu konwersji do YUV / YIQ, ale umożliwia konwersję do HSV.

Spróbuj użyć, matplotlib.colors.rgb_to_hsv(img)a następnie wyciąć ostatnią wartość (V) z tablicy dla skali szarości. Nie jest to dokładnie to samo co wartość luma, ale oznacza, że ​​możesz to wszystko zrobićmatplotlib .

Tło:

Alternatywnie możesz użyć PIL lub wbudowanego colorsys.rgb_to_yiq()do konwersji do przestrzeni kolorów z prawdziwą wartością luma. Możesz także zagrać za wszystko i rzucić własny konwerter tylko dla lumy, choć to prawdopodobnie przesada.


9

Za pomocą tej formuły

Y' = 0.299 R + 0.587 G + 0.114 B 

Możemy zrobić

import imageio
import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt

pic = imageio.imread('(image)')
gray = lambda rgb : np.dot(rgb[... , :3] , [0.299 , 0.587, 0.114]) 
gray = gray(pic)  
plt.imshow(gray, cmap = plt.get_cmap(name = 'gray'))

Jednak oprogramowanie GIMP do konwersji kolorów na obrazy w skali szarości ma trzy algorytmy do wykonania tego zadania.


8

Jeśli używasz już NumPy / SciPy, równie dobrze możesz użyć :

scipy.ndimage.imread(file_name, mode='L')


5
Zarówno scipy.ndimage.imread()i scipy.misc.imread()są formalnie niezalecane w scipy 1.0.0 i zostaną trwale usunięte w scipy 1.2.0. Podczas gdy dokumentacja SciPy zaleca imageio.imread()jako odpowiedni zamiennik, API tej funkcji jest gołe aż do absurdu. Zapewnia on żadnego wsparcia dla skali szarości nawrócenia i pozostaje zatem nadają się do wielu zastosowań - w tym nasze. </sigh>
— Cecil Curry

5
@CecilCurry, jak przekonwertować kolorowy obraz w skali szarości za pomocą imageio?
— 0x90,

5

mógłbyś:

import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
import matplotlib.image as mpimg

def rgb_to_gray(img):
        grayImage = np.zeros(img.shape)
        R = np.array(img[:, :, 0])
        G = np.array(img[:, :, 1])
        B = np.array(img[:, :, 2])

        R = (R *.299)
        G = (G *.587)
        B = (B *.114)

        Avg = (R+G+B)
        grayImage = img

        for i in range(3):
           grayImage[:,:,i] = Avg

        return grayImage       

image = mpimg.imread("your_image.png")   
grayImage = rgb_to_gray(image)  
plt.imshow(grayImage)
plt.show()

5

Użyj img.Convert (), obsługuje „L”, „RGB” i „CMYK”. tryb

import numpy as np
from PIL import Image

img = Image.open("IMG/center_2018_02_03_00_34_32_784.jpg")
img.convert('L')

print np.array(img)

Wynik:

[[135 123 134 ...,  30   3  14]
 [137 130 137 ...,   9  20  13]
 [170 177 183 ...,  14  10 250]
 ..., 
 [112  99  91 ...,  90  88  80]
 [ 95 103 111 ..., 102  85 103]
 [112  96  86 ..., 182 148 114]]

1
powinna być piąta linia img = img.convert('L')?
— Allan Ruin

3

Przyszedłem do tego pytania za pośrednictwem Google, szukając sposobu na konwersję już załadowanego obrazu na skalę szarości.

Oto sposób, aby to zrobić za pomocą SciPy:

import scipy.misc
import scipy.ndimage

# Load an example image
# Use scipy.ndimage.imread(file_name, mode='L') if you have your own
img = scipy.misc.face()

# Convert the image
R = img[:, :, 0]
G = img[:, :, 1]
B = img[:, :, 2]
img_gray = R * 299. / 1000 + G * 587. / 1000 + B * 114. / 1000

# Show the image
scipy.misc.imshow(img_gray)

1
Miły. Chcę tylko zauważyć, że krótszym rozwiązaniem byłobyimg_gray = numpy.average(img, weights=[0.299, 0.587, 0.114], axis=2)
— Akavall

@Akavall Miło wiedzieć, dziękuję! Czy wiesz, czy Twój skrót jest szybszy? Jeśli nie, zatrzymałbym mój, ponieważ łatwiej to zrozumieć.
— Martin Thoma,

Nie spóźniłem się, moje przeczucie jest numpy.averagenieco szybsze, ale praktycznie inne. Twoje rozwiązanie jest jasne i zawiera istotne informacje na temat R, G, B, więc chciałbym je zachować. Mój komentarz był raczej dodatkową opcją, a nie zamiennikiem.
— Akavall,

Zarówno scipy.ndimage.imread()i scipy.misc.imread()są formalnie niezalecane w scipy 1.0.0 i zostaną trwale usunięte w scipy 1.2.0. Prawdopodobnie po prostu chcesz użyć skali szarości wbudowane wsparcie konwersji na poduszce (ala unutbu „s odpowiedź ), zamiast.
— Cecil Curry

-3
image=myCamera.getImage().crop(xx,xx,xx,xx).scale(xx,xx).greyscale()

Możesz użyć greyscale()bezpośrednio do transformacji.

Korzystając z naszej strony potwierdzasz, że przeczytałeś(-aś) i rozumiesz nasze zasady używania plików cookie i zasady ochrony prywatności.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.