【Emgu.CV教程】第24篇、色彩处理之LUT()查找表转换颜色

news2024/11/26 21:27:02

LUT (Look-Up Table)查找表转换，是对原始图像的像素数值进行快速转换，以实现图像的像素压缩目的。LUT()函数的官方定义如下：

public static void LUT(
    IInputArray src,  // 输入图像
    IInputArray lut, // 查找表
    IOutputArray dst, // 输出图像
)

根据网上的各位大神，结合我的理解，LUT()实现像素压缩的原理是：以颜色深度为Cv8U的单通道灰度图来说，图像中像素数值只能在[0,255]区间内分布。如果我定义一个256个长度的一维数组LUT[256]原始图像映射到目标图像的方法是：

像素值为0 的点，用LUT[0]代替；
像素值为1 的点，用LUT[1]代替；
像素值为2 的点，用LUT[2]代替；
...
像素值为254 的点，用LUT[254]代替；
像素值为255 的点，用LUT[255]代替；

LUT[256]数组的值，是由用户自己定义的，如果LUT[0] = 255，LUT[1] = 255 ，其余全是0，你看看，是不是把图像压缩成只有255和0了。其中原始图像的像素值是0和1的，转换成255，剩余全部转换成0，这么说简单吧。

1、图像压缩

举个例子，原始图像是这个均匀分布的灰度图：

如果我想压缩像素值，让目标图像的值只输出0、35、70、105、140、175、210、245，也就是原始图像在0到34之间，变成0；35到69之间，变成35；70到104之间，变成70；105到139之间变成105；140到174之间变成140；175到209之间变成175；210到244之间变成210；245及以上变成245，代码如下：

Mat tempMat = srcMat.Clone(); // 深拷贝
CvInvoke.CvtColor(tempMat, tempMat, ColorConversion.Bgr2Gray);
Matrix<byte> matrixLUT = new Matrix<byte>(1, 256, 1);
for (int n = 0; n < 256; n++)
{
    matrixLUT.Data[0, n] = (byte)(n / 35 * 35);
}

Mat dstMat = new Mat(tempMat.Rows, tempMat.Cols, DepthType.Cv8U, 1);
CvInvoke.LUT(tempMat, matrixLUT, dstMat);
CvInvoke.Imshow("Gray Mat, " + tempMat.Size.ToString(), tempMat);
CvInvoke.Imshow("LUT process Mat, " + dstMat.Size.ToString(), dstMat);

标准的灰度图和LUT()函数压缩后的图像如下所示，效果很明显吧：

2、颜色取反

之前的文章也讲过颜色取反，其实LUT()函数也可以，但是不常用，代码如下：

Mat dstMat = srcMat.Clone(); // 深拷贝
Mat tempMat = srcMat.Clone(); // 深拷贝
Matrix<byte> matrixLUT = new Matrix<byte>(1, 256, 1);
for (int n = 0; n < 256; n++)
{
    matrixLUT.Data[0, n] = (byte)(255 - n);
}

dstMat = new Mat(tempMat.Rows, tempMat.Cols, Emgu.CV.CvEnum.DepthType.Cv8U, 3);

// tempMat为原始图像
CvInvoke.LUT(tempMat, matrixLUT, dstMat);
CvInvoke.Imshow("LUT process Mat, " + dstMat.Size.ToString(), dstMat);

效果用户自己试一试。注意哈：

查找表必须是Matrix<byte>格式的。
压缩效果就看用户自己定义，颜色取反，就是255减去原始像素值。
目标图像，必须是和原始图像大小、颜色深度、通道数完全相同。

3、彩色图像压缩

上面两个例子是对灰度的图操作，查找表参数matrixLUT定义方法如下：

Matrix<byte> matrixLUT = new Matrix<byte>(1, 256, 1);

如果是直接操作三通道的彩色图像，查找表参数matrixLUT就需要这样定义了：

Matrix<byte> matrixLUT = new Matrix<byte>(1, 256, 3);

假如Blue通道值压缩为0、22、44、66... 220、242，Green通道值压缩为0、50、100、150、200、250，Red通道值压缩为9、129、249，代码如下：

Mat tempMat = srcMat.Clone(); // 深拷贝
Matrix<byte> matrixLUT = new Matrix<byte>(1, 256, 3);
for (int n = 0; n < 256; n++)
{
    matrixLUT.Data[0, n * 3] = (byte)(n / 22 * 22);
    matrixLUT.Data[0, (n * 3) + 1] = (byte)(n / 50 * 50);
    if (n <= 100)
    {
        matrixLUT.Data[0, (n * 3) + 2] = 9;
    }

    if (n > 100 && n <= 200)
    {
        matrixLUT.Data[0, (n * 3) + 2] = 129;
    }

    if (n > 200)
    {
        matrixLUT.Data[0, (n * 3) + 2] = 249;
    }
}

Mat dstMat = new Mat(tempMat.Rows, tempMat.Cols, DepthType.Cv8U, 3);
CvInvoke.LUT(tempMat, matrixLUT, dstMat);
CvInvoke.Imshow("LUT process Mat, " + dstMat.Size.ToString(), dstMat);

原始图像和压缩后的图像，对比如下：