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C++基于灰度图上色GrayToColorFromOther的实现
来源：jb51　　时间：2021/7/19 13:31:11　　对本文有异议

场景需求

       之前有提到给灰度图上色的需求，在此基础上，还有一种需求，就是基于另一张参考灰度图的色板来给当前的灰度图上色，比如参考灰度图的数值区间为-10到10，颜色从蓝到绿再到红，而当前的灰度图的数据区间为-1到1，若基于参考灰度图的色板确定数据对应的颜色，则当前灰度图的颜色应该在绿色左右波动。

       下方为具体实现函数和测试代码。

功能函数代码

  1. /**
  2.  * @brief GrayToColorFromOther             灰度图上色，基于参考灰度图的色板
  3.  * @param phase1                           输入的灰色图像，通道为1，提供色板
  4.  * @param phase2                           输入的灰色图像，通道为1，基于phase1的色板绘色
  5.  * @return                                 上色后的图像
  6.  */
  7. cv::Mat GrayToColorFromOther(cv::Mat &phase1, cv::Mat &phase2)
  8. {
  9. 	CV_Assert(phase1.channels() == 1);
  10. 	CV_Assert(phase2.channels() == 1);
  11. 	if (phase1.empty() || phase2.empty())
  12. 	{
  13. 		cv::Mat result = cv::Mat::zeros(100, 100, CV_8UC3);
  14. 		return result;
  15. 	}
  16. 	cv::Mat temp, result, mask;
  17. 	double max1, min1;
  18. 	int row = phase2.rows;
  19. 	int col = phase2.cols;
  20. 	// 确定参考灰度图的数据范围
  21. 	cv::minMaxIdx(phase1, &min1, &max1, nullptr, nullptr, phase1 == phase1);
  22. 	// 将当前灰度图以参考灰度图的数据范围作标准，进行数据变换
  23. 	temp = phase2.clone();
  24. 	for (int i = 0; i < row; ++i)
  25. 	{
  26. 		float *t2 = temp.ptr<float>(i);
  27. 		for (int j = 0; j < col; ++j)
  28. 		{
  29. 			t2[j] = 255.0f*(phase2.at<float>(i, j) - min1) / (max1 - min1);
  30. 		}
  31. 	}
  32. 	temp.convertTo(temp, CV_8UC1);
  33. 	// 创建掩膜，目的是为了隔离nan值的干扰
  34. 	mask = cv::Mat::zeros(phase2.size(), CV_8UC1);
  35. 	mask.setTo(255, phase2 == phase2);
  36.  
  37. 	// 初始化三通道颜色图
  38. 	cv::Mat color1, color2, color3;
  39. 	color1 = cv::Mat::zeros(temp.size(), temp.type());
  40. 	color2 = cv::Mat::zeros(temp.size(), temp.type());
  41. 	color3 = cv::Mat::zeros(temp.size(), temp.type());
  42.  
  43. 	// 基于灰度图的灰度层级，给其上色，最底的灰度值0为蓝色（255，0,0），最高的灰度值255为红色（0,0,255），中间的灰度值127为绿色（0,255,0）
  44. 	for (int i = 0; i < row; ++i)
  45. 	{
  46. 		uchar *c1 = color1.ptr<uchar>(i);
  47. 		uchar *c2 = color2.ptr<uchar>(i);
  48. 		uchar *c3 = color3.ptr<uchar>(i);
  49. 		uchar *r = temp.ptr<uchar>(i);
  50. 		uchar *m = mask.ptr<uchar>(i);
  51. 		for (int j = 0; j < col; ++j)
  52. 		{
  53. 			if (m[j] == 255)
  54. 			{
  55. 				if (r[j] > (3 * 255 / 4) && r[j] <= 255)
  56. 				{
  57. 					c1[j] = 255;
  58. 					c2[j] = 4 * (255 - r[j]);
  59. 					c3[j] = 0;
  60. 				}
  61. 				else if (r[j] <= (3 * 255 / 4) && r[j] > (255 / 2))
  62. 				{
  63. 					c1[j] = 255 - 4 * (3 * 255 / 4 - r[j]);
  64. 					c2[j] = 255;
  65. 					c3[j] = 0;
  66. 				}
  67. 				else if (r[j] <= (255 / 2) && r[j] > (255 / 4))
  68. 				{
  69. 					c1[j] = 0;
  70. 					c2[j] = 255;
  71. 					c3[j] = 4 * (255 / 2 - r[j]);
  72. 				}
  73. 				else if (r[j] <= (255 / 4) && r[j] >= 0)
  74. 				{
  75. 					c1[j] = 0;
  76. 					c2[j] = 255 - 4 * (255 / 4 - r[j]);
  77. 					c3[j] = 255;
  78. 				}
  79. 				else {
  80. 					c1[j] = 0;
  81. 					c2[j] = 0;
  82. 					c3[j] = 0;
  83. 				}
  84. 			}
  85. 		}
  86. 	}
  87.  
  88. 	// 三通道合并，得到颜色图
  89. 	vector<cv::Mat> images;
  90. 	images.push_back(color3);
  91. 	images.push_back(color2);
  92. 	images.push_back(color1);
  93. 	cv::merge(images, result);
  94.  
  95. 	return result;
  96. }

C++测试代码

  1. #include<iostream>
  2. #include<opencv2/opencv.hpp>
  3. #include<ctime>
  4. using namespace std;
  5. using namespace cv;
  6.  
  7. void UnitPolar(int squaresize, cv::Mat& mag,cv::Mat& ang);
  8. void UnitCart(int squaresize, cv::Mat& x, cv::Mat& y);
  9. cv::Mat GrayToColor(cv::Mat &phase);
  10. cv::Mat GrayToColorFromOther(cv::Mat &phase1, cv::Mat &phase2);
  11.  
  12. int main(void)
  13. {
  14. 	cv::Mat mag, ang,result,result2;
  15. 	UnitPolar(2001, mag, ang);
  16. 	mag.at<float>(10, 10) = nan("");
  17. 	cv::Mat mag2 = mag / 2;
  18.  
  19. 	result = GrayToColor(mag);
  20. 	result2= GrayToColorFromOther(mag,mag2);
  21.  
  22. 	system("pause");
  23. 	return 0;
  24. }
  25.  
  26. void UnitPolar(int squaresize, cv::Mat& mag,cv::Mat& ang) {
  27. 	cv::Mat x;
  28. 	cv::Mat y;
  29. 	UnitCart(squaresize, x, y);                //产生指定范围内的指定数量点数，相邻数据跨度相同
  30. 	// OpenCV自带的转换有精度限制，导致结果有一定差异性
  31. 	//cv::cartToPolar(x, y, mag, ang, false); //坐标转换
  32.  
  33. 	mag = cv::Mat(x.size(), x.type());
  34. 	ang = cv::Mat(x.size(), x.type());
  35. 	int row = mag.rows;
  36. 	int col = mag.cols;
  37. 	float *m, *a, *xx, *yy;
  38. 	for (int i = 0; i < row; ++i)
  39. 	{
  40. 		m = mag.ptr<float>(i);
  41. 		a = ang.ptr<float>(i);
  42. 		xx = x.ptr<float>(i);
  43. 		yy = y.ptr<float>(i);
  44. 		for (int j = 0; j < col; ++j)
  45. 		{
  46. 			m[j] = sqrt(xx[j] * xx[j] + yy[j] * yy[j]);
  47. 			a[j] = atan2(yy[j], xx[j]);
  48. 		}
  49. 	}
  50. }
  51.  
  52. void UnitCart(int squaresize, cv::Mat& x, cv::Mat& y) {
  53. 	CV_Assert(squaresize % 2 == 1);
  54. 	x.create(squaresize, squaresize, CV_32FC1);
  55. 	y.create(squaresize, squaresize, CV_32FC1);
  56. 	//设置边界
  57. 	x.col(0).setTo(-1.0);
  58. 	x.col(squaresize - 1).setTo(1.0f);
  59. 	y.row(0).setTo(1.0);
  60. 	y.row(squaresize - 1).setTo(-1.0f);
  61.  
  62. 	float delta = 2.0f / (squaresize - 1.0f);  //两个元素的间隔
  63.  
  64. 	//计算其他位置的值
  65. 	for (int i = 1; i < squaresize - 1; ++i) {
  66. 		x.col(i) = -1.0f + i * delta;
  67. 		y.row(i) = 1.0f - i * delta;
  68. 	}
  69. }
  70.  
  71. /**
  72.  * @brief GrayToColor                      灰度图上色
  73.  * @param phase                            输入的灰色图像，通道为1
  74.  * @return                                 上色后的图像
  75.  */
  76. cv::Mat GrayToColor(cv::Mat &phase)
  77. {
  78. 	CV_Assert(phase.channels() == 1);
  79.  
  80. 	cv::Mat temp, result, mask;
  81. 	// 将灰度图重新归一化至0-255
  82. 	cv::normalize(phase, temp, 255, 0, cv::NORM_MINMAX);
  83. 	temp.convertTo(temp, CV_8UC1);
  84. 	// 创建掩膜，目的是为了隔离nan值的干扰
  85. 	mask = cv::Mat::zeros(phase.size(), CV_8UC1);
  86. 	mask.setTo(255, phase == phase);
  87.  
  88. 	// 初始化三通道颜色图
  89. 	cv::Mat color1, color2, color3;
  90. 	color1 = cv::Mat::zeros(temp.size(), temp.type());
  91. 	color2 = cv::Mat::zeros(temp.size(), temp.type());
  92. 	color3 = cv::Mat::zeros(temp.size(), temp.type());
  93. 	int row = phase.rows;
  94. 	int col = phase.cols;
  95.  
  96. 	// 基于灰度图的灰度层级，给其上色，最底的灰度值0为蓝色（255，0,0），最高的灰度值255为红色（0,0,255），中间的灰度值127为绿色（0,255,0）
  97. 	// 不要惊讶蓝色为什么是（255,0,0），因为OpenCV中是BGR而不是RGB
  98. 	for (int i = 0; i < row; ++i)
  99. 	{
  100. 		uchar *c1 = color1.ptr<uchar>(i);
  101. 		uchar *c2 = color2.ptr<uchar>(i);
  102. 		uchar *c3 = color3.ptr<uchar>(i);
  103. 		uchar *r = temp.ptr<uchar>(i);
  104. 		uchar *m = mask.ptr<uchar>(i);
  105. 		for (int j = 0; j < col; ++j)
  106. 		{
  107. 			if (m[j] == 255)
  108. 			{
  109. 				if (r[j] > (3 * 255 / 4) && r[j] <= 255)
  110. 				{
  111. 					c1[j] = 255;
  112. 					c2[j] = 4 * (255 - r[j]);
  113. 					c3[j] = 0;
  114. 				}
  115. 				else if (r[j] <= (3 * 255 / 4) && r[j] > (255 / 2))
  116. 				{
  117. 					c1[j] = 255 - 4 * (3 * 255 / 4 - r[j]);
  118. 					c2[j] = 255;
  119. 					c3[j] = 0;
  120. 				}
  121. 				else if (r[j] <= (255 / 2) && r[j] > (255 / 4))
  122. 				{
  123. 					c1[j] = 0;
  124. 					c2[j] = 255;
  125. 					c3[j] = 4 * (255 / 2 - r[j]);
  126. 				}
  127. 				else if (r[j] <= (255 / 4) && r[j] >= 0)
  128. 				{
  129. 					c1[j] = 0;
  130. 					c2[j] = 255 - 4 * (255 / 4 - r[j]);
  131. 					c3[j] = 255;
  132. 				}
  133. 				else {
  134. 					c1[j] = 0;
  135. 					c2[j] = 0;
  136. 					c3[j] = 0;
  137. 				}
  138. 			}
  139. 		}
  140. 	}
  141.  
  142. 	// 三通道合并，得到颜色图
  143. 	vector<cv::Mat> images;
  144. 	images.push_back(color3);
  145. 	images.push_back(color2);
  146. 	images.push_back(color1);
  147. 	cv::merge(images, result);
  148.  
  149. 	return result;
  150. }
  151.  
  152. /**
  153.  * @brief GrayToColorFromOther             灰度图上色，基于参考灰度图的色板
  154.  * @param phase1                           输入的灰色图像，通道为1，提供色板
  155.  * @param phase2                           输入的灰色图像，通道为1，基于phase1的色板绘色
  156.  * @return                                 上色后的图像
  157.  */
  158. cv::Mat GrayToColorFromOther(cv::Mat &phase1, cv::Mat &phase2)
  159. {
  160. 	CV_Assert(phase1.channels() == 1);
  161. 	CV_Assert(phase2.channels() == 1);
  162. 	if (phase1.empty() || phase2.empty())
  163. 	{
  164. 		cv::Mat result = cv::Mat::zeros(100, 100, CV_8UC3);
  165. 		return result;
  166. 	}
  167. 	cv::Mat temp, result, mask;
  168. 	double max1, min1;
  169. 	int row = phase2.rows;
  170. 	int col = phase2.cols;
  171. 	// 确定参考灰度图的数据范围
  172. 	cv::minMaxIdx(phase1, &min1, &max1, nullptr, nullptr, phase1 == phase1);
  173. 	// 将当前灰度图以参考灰度图的数据范围作标准，进行数据变换
  174. 	temp = phase2.clone();
  175. 	for (int i = 0; i < row; ++i)
  176. 	{
  177. 		float *t2 = temp.ptr<float>(i);
  178. 		for (int j = 0; j < col; ++j)
  179. 		{
  180. 			t2[j] = 255.0f*(phase2.at<float>(i, j) - min1) / (max1 - min1);
  181. 		}
  182. 	}
  183. 	temp.convertTo(temp, CV_8UC1);
  184. 	// 创建掩膜，目的是为了隔离nan值的干扰
  185. 	mask = cv::Mat::zeros(phase2.size(), CV_8UC1);
  186. 	mask.setTo(255, phase2 == phase2);
  187.  
  188. 	// 初始化三通道颜色图
  189. 	cv::Mat color1, color2, color3;
  190. 	color1 = cv::Mat::zeros(temp.size(), temp.type());
  191. 	color2 = cv::Mat::zeros(temp.size(), temp.type());
  192. 	color3 = cv::Mat::zeros(temp.size(), temp.type());
  193.  
  194. 	// 基于灰度图的灰度层级，给其上色，最底的灰度值0为蓝色（255，0,0），最高的灰度值255为红色（0,0,255），中间的灰度值127为绿色（0,255,0）
  195. 	for (int i = 0; i < row; ++i)
  196. 	{
  197. 		uchar *c1 = color1.ptr<uchar>(i);
  198. 		uchar *c2 = color2.ptr<uchar>(i);
  199. 		uchar *c3 = color3.ptr<uchar>(i);
  200. 		uchar *r = temp.ptr<uchar>(i);
  201. 		uchar *m = mask.ptr<uchar>(i);
  202. 		for (int j = 0; j < col; ++j)
  203. 		{
  204. 			if (m[j] == 255)
  205. 			{
  206. 				if (r[j] > (3 * 255 / 4) && r[j] <= 255)
  207. 				{
  208. 					c1[j] = 255;
  209. 					c2[j] = 4 * (255 - r[j]);
  210. 					c3[j] = 0;
  211. 				}
  212. 				else if (r[j] <= (3 * 255 / 4) && r[j] > (255 / 2))
  213. 				{
  214. 					c1[j] = 255 - 4 * (3 * 255 / 4 - r[j]);
  215. 					c2[j] = 255;
  216. 					c3[j] = 0;
  217. 				}
  218. 				else if (r[j] <= (255 / 2) && r[j] > (255 / 4))
  219. 				{
  220. 					c1[j] = 0;
  221. 					c2[j] = 255;
  222. 					c3[j] = 4 * (255 / 2 - r[j]);
  223. 				}
  224. 				else if (r[j] <= (255 / 4) && r[j] >= 0)
  225. 				{
  226. 					c1[j] = 0;
  227. 					c2[j] = 255 - 4 * (255 / 4 - r[j]);
  228. 					c3[j] = 255;
  229. 				}
  230. 				else {
  231. 					c1[j] = 0;
  232. 					c2[j] = 0;
  233. 					c3[j] = 0;
  234. 				}
  235. 			}
  236. 		}
  237. 	}
  238.  
  239. 	// 三通道合并，得到颜色图
  240. 	vector<cv::Mat> images;
  241. 	images.push_back(color3);
  242. 	images.push_back(color2);
  243. 	images.push_back(color1);
  244. 	cv::merge(images, result);
  245.  
  246. 	return result;
  247. }

测试效果

 

图1 参考灰度图上色效果

 

图2 基于参考灰度图色板的上色效果

       如上图所示，为了方便，我生成了一个2001*2001的图像矩阵，并设置了另一个对比图像，该图像为原图像的1/2，那么原图像就是参考灰度图，而对比图像就是需要基于参考灰度图色板上色的灰度图。图1为参考灰度图的上色效果，图2是基于参考灰度图色板给对比图像上色的效果图。原图像的数据从0-1.3左右，其颜色变化从蓝到绿再到红，而对比图像的数据从0-1.3/2左右，则颜色变化为蓝到绿，满足了前面提到的需求。

到此这篇关于C++基于灰度图上色GrayToColorFromOther的实现的文章就介绍到这了,更多相关C++ 灰度图上色GrayToColorFromOther内容请搜索w3xue以前的文章或继续浏览下面的相关文章希望大家以后多多支持w3xue！

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