《OpenCV輕松入門：面向Python》讀書筆記
作者：李立宗
出版社：電子工業(yè)出版社
出版時間：2019-05
第2章 圖像處理基礎(chǔ)
2.1 圖像的基本表示方法
二值圖像、灰度圖像、彩色圖像的基本表示方法。
1．二值圖像
??二值圖像是指僅僅包含黑色和白色兩種顏色的圖像。
??在計算機中，通過一個柵格狀排列的數(shù)據(jù)集（矩陣）來表示和處理圖像。
??例如，圖2-1是一個字母A的圖像，計算機在處理該圖像時，會首先將其劃分為一個個的小方塊，每一個小方塊就是一個獨立的處理單位，稱為像素點。
??接下來，計算機會將其中的白色像素點（白色小方塊區(qū)域）處理為“1”，將黑色像素點（黑色小方塊區(qū)域）處理為“0”，以方便進行后續(xù)的存儲和處理等操作。
按照上述處理方式，圖2-1中的字母A在計算機內(nèi)的存儲形式如圖2-2所示。
上述圖像比較簡單，圖像內(nèi)只有黑色和白色兩種不同的顏色，因此只使用一個比特位（0或者1）就能表示。
2．灰度圖像
??二值圖像表示起來簡單方便，但是因為其僅有黑白兩種顏色，所表示的圖像不夠細膩。如果想要表現(xiàn)更多的細節(jié)，就需要使用更多的顏色。例如，圖2-3中的lena圖像是一幅灰度圖像，它采用了更多的數(shù)值以體現(xiàn)不同的顏色，因此該圖像的細節(jié)信息更豐富。
??通常，計算機會將灰度處理為256個灰度級，用數(shù)值區(qū)間[0, 255]來表示。其中，數(shù)值“255”表示純白色，數(shù)值“0”表示純黑色，其余的數(shù)值表示從純白到純黑之間不同級別的灰度。用于表示256個灰度級的數(shù)值0~255，正好可以用一個字節(jié)（8位二進制值）來表示。
3．彩色圖像
??相比二值圖像和灰度圖像，彩色圖像是更常見的一類圖像，它能表現(xiàn)更豐富的細節(jié)信息。
??神經(jīng)生理學(xué)實驗發(fā)現(xiàn)，在視網(wǎng)膜上存在三種不同的顏色感受器，能夠感受三種不同的顏色：紅色、綠色和藍色，即三基色。自然界中常見的各種色光都可以通過將三基色按照一定的比例混合構(gòu)成。除此以外，從光學(xué)角度出發(fā)，可以將顏色解析為主波長、純度、明度等。從心理學(xué)和視覺角度出發(fā)，可以將顏色解析為色調(diào)、飽和度、亮度等。通常，我們將上述采用不同的方式表述顏色的模式稱為色彩空間，或者顏色空間、顏色模式等。
??雖然不同的色彩空間具有不同的表示方式，但是各種色彩空間之間可以根據(jù)需要按照公式進行轉(zhuǎn)換。這里僅僅介紹較為常用的RGB色彩空間。
??在RGB色彩空間中，存在R（red，紅色）通道、G（green，綠色）通道和B（blue，藍色）通道，共三個通道。每個色彩通道值的范圍都在[0, 255]之間，我們用這三個色彩通道的組合表示顏色。
??以比較通俗的方式來解釋就是，有三個油漆桶，分別裝了紅色、綠色、藍色的油漆，我們分別從每個油漆桶中取容量為0~255個單位的不等量的油漆，將三種油漆混合就可以調(diào)配出一種新的顏色。三種油漆經(jīng)過不同的組合，共可以調(diào)配出所有常見的256×256×256=16777216種顏色。
??因此，通常用一個三維數(shù)組來表示一幅RGB色彩空間的彩色圖像。一般情況下，在RGB色彩空間中，圖像通道的順序是R→G→B，即第1個通道是R通道，第2個通道是G通道，第3個通道是B通道。
??需要特別注意的是，在OpenCV中，通道的順序是B→G→R，即：
- 第1個通道保存B通道的信息。
- 第2個通道保存G通道的信息。
- 第3個通道保存R通道的信息。
??在圖像處理過程中，可以根據(jù)需要對圖像的通道順序進行轉(zhuǎn)換。除此以外，還可以根據(jù)需要對不同色彩空間的圖像進行類型轉(zhuǎn)換，例如，將灰度圖像處理為二值圖像，將彩色圖像處理為灰度圖像等。
