二值化Thresholding

在图像处理中，Thresholding中文翻译过来叫二值化或者阈值化。二值化就是把图片传换成只有white和black这两种颜色。通过Thresholding，可以让图片中感兴趣的颜色变成主角–white，其余的颜色全部隐藏–black。另外，二值化后的图片也便于计算机进行分析，因为边缘轮廓十分清晰，所以计算机可以轻松找到边界线。然而，在找边界这方面，Thresholding并不是特别好的算法，有些时候遇到某些特殊图片效果也不好。

二值化的应用

from imutils import *

image = imread('image/coins.jpg')
show(image)

gray = cv2.cvtColor(image, cv2.COLOR_RGB2GRAY)
plt.imshow(gray,'gray')  #使用灰度图效果显示图片
plt.axis('off')
plt.show()

• cv2.THRESH_BINARY
• cv2.THRESH_BINARY_INV # 阈值化操作，值大于阈值，变成较大的值，小于变为0
• cv2.THRESH_TRUNC
• cv2.THRESH_TOZERO
• cv2.THRESH_TOZERO_INV

ret1,thresh1 = cv2.threshold(gray,127,255,cv2.THRESH_BINARY)  #阈值都定义为127
ret2,thresh2 = cv2.threshold(gray,127,255,cv2.THRESH_BINARY_INV)
ret3,thresh3 = cv2.threshold(gray,127,255,cv2.THRESH_TRUNC)
ret4,thresh4 = cv2.threshold(gray,127,255,cv2.THRESH_TOZERO)
ret5,thresh5 = cv2.threshold(gray,127,255,cv2.THRESH_TOZERO_INV)

titles = ['original','BINARY','BINARY_INV','TRUNC','TOZERO','TOZERO_INV']
images = [gray, thresh1, thresh2, thresh3, thresh4, thresh5]
plt.figure(figsize=(15,5))
for i in range(6):   #显示图片plt.subplot(2,3,i+1)plt.imshow(images[i],'gray')plt.title(titles[i])plt.axis('off')
plt.show()

show(cv2.bitwise_and(image, image, mask=thresh1))  #遮挡

Otsu’s Method

自动选择阈值

image = imread('image/opencv_logo.png')
show(image)

gray = cv2.cvtColor(image, cv2.COLOR_RGB2GRAY)
plt.imshow(gray,'gray')
plt.axis('off')
plt.show()

ret1,thresh1 = cv2.threshold(gray,0,255,cv2.THRESH_BINARY | cv2.THRESH_OTSU)  #阈值设为0，具有自动选取阈值的能力
ret2,thresh2 = cv2.threshold(gray,0,255,cv2.THRESH_BINARY_INV | cv2.THRESH_OTSU)
print('ret1:',ret1)   #自己设定阈值，比较难去找到一个确定的值
print('ret2:',ret2)

ret1: 164.0
ret2: 164.0

plt.imshow(thresh1,'gray')
plt.axis('off')
plt.show()

plt.imshow(thresh2,'gray')
plt.axis('off')
plt.show()

Adaptive Thresholding自适应阈值

在前面的部分我们使用是全局阈值，整幅图像采用同一个数作为阈值。当
时这种方法并不适应与所有情况，尤其是当同一幅图像上的不同部分的具有不
同亮度时。这种情况下我们需要采用自适应阈值。此时的阈值是根据图像上的
每一个小区域计算与其对应的阈值。因此在同一幅图像上的不同区域采用的是
不同的阈值，从而使我们能在亮度不同的情况下得到更好的结果。

Adaptive Method- 指定计算阈值的方法。
– cv2.ADPTIVE_THRESH_MEAN_C：阈值取自相邻区域的平均值（第一种方式）
– cv2.ADPTIVE_THRESH_GAUSSIAN_C：阈值取值相邻区域的加权和，权重为一个高斯窗口。（第二种方式）

• Block Size - 邻域大小（用来计算阈值的区域大小）。
• C - 这就是是一个常数，阈值就等于平均值或者加权平均值减去这个常
数。

image = imread('image/license_plate.png')
show(image)

# 使用普通阈值化处理# 变灰度图
image = cv2.cvtColor(image,cv2.COLOR_RGB2GRAY)
# 中值滤波
image = cv2.medianBlur(image,5)
# 普通二值化
ret,th1 = cv2.threshold(image,127,255,cv2.THRESH_BINARY)# 自适应阈值# 平均值阈值
th2 = cv2.adaptiveThreshold(image,255,cv2.ADAPTIVE_THRESH_MEAN_C,cv2.THRESH_BINARY,11,3)
# 高斯阈值
th3 = cv2.adaptiveThreshold(image,255,cv2.ADAPTIVE_THRESH_GAUSSIAN_C,cv2.THRESH_BINARY,11,3)
titles = ['original', 'Global Thresholding', 'Adaptive Mean Thresholding', 'Adaptive Gaussian Thresholding']
images = [image, th1, th2, th3]
plt.figure(figsize=(10,5))
for i in range(4):plt.subplot(2,2,i+1)plt.imshow(images[i],'gray')plt.axis('off')plt.title(titles[i])
plt.show()

image = imread('image/sudoku.jpg')
show(image)

# 变灰度图
image = cv2.cvtColor(image,cv2.COLOR_RGB2GRAY)
# 中值滤波
image = cv2.medianBlur(image,5)
# 普通二值化
ret,th1 = cv2.threshold(image,127,255,cv2.THRESH_BINARY)
# 平均值阈值
th2 = cv2.adaptiveThreshold(image,255,cv2.ADAPTIVE_THRESH_MEAN_C,cv2.THRESH_BINARY,11,3)
# 高斯阈值
th3 = cv2.adaptiveThreshold(image,255,cv2.ADAPTIVE_THRESH_GAUSSIAN_C,cv2.THRESH_BINARY,11,3)
titles = ['original', 'Global Thresholding', 'Adaptive Mean Thresholding', 'Adaptive Gaussian Thresholding']
images = [image, th1, th2, th3]
plt.figure(figsize=(10,5))
for i in range(4):plt.subplot(2,2,i+1)plt.imshow(images[i],'gray')plt.axis('off')plt.title(titles[i])
plt.show()