圖像處理時(shí)為什么灰度化 【文末贈(zèng)書(shū)】
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文章來(lái)源和編輯 機(jī)器視覺(jué)課堂
先前在為大家介紹圖像識(shí)別技術(shù)時(shí)，在圖像預(yù)處理部分提到了灰度化，大家可能會(huì)產(chǎn)生疑惑：為什么做圖片識(shí)別要將彩色圖像灰度化呢？
正式解釋這個(gè)問(wèn)題之前，我們需要了解，什么是灰度化？
簡(jiǎn)單地說(shuō)，灰度化處理就是將一幅彩色圖像轉(zhuǎn)化為灰度圖像的過(guò)程。
當(dāng)我們?cè)陔娔X、電視、或手機(jī)等顯示器上顯示彩色時(shí)，RGB模型是為達(dá)到目的而較為常用的一種彩色信息表達(dá)方式。
RGB模型也稱為加色混色模型，是以R（紅）G（綠）B（藍(lán)）三色光互相疊加來(lái)實(shí)現(xiàn)混色的方法，尤其適用于顯示器等發(fā)光物體。
而灰度化就是使彩色圖像的R、G、B分量相等的過(guò)程，即令R=G=B，此時(shí)的彩色表示的就是灰度顏色。
會(huì)使用Photoshop的小伙伴可以打開(kāi)顏色設(shè)置，令R=G=B，會(huì)發(fā)現(xiàn)隨著數(shù)值的變化而出現(xiàn)明暗不同的灰色。
當(dāng)R=G=B=255時(shí)，灰度值達(dá)到最高，顯示為白色，反之則顯示為黑色。
不會(huì)Photoshop的小伙伴們可以嘗試用另一個(gè)方法來(lái)體會(huì)：當(dāng)我們使用微信對(duì)屏幕進(jìn)行截屏?xí)r，仔細(xì)觀察鼠標(biāo)下方的文字，會(huì)發(fā)現(xiàn)顯示有當(dāng)前鼠標(biāo)所指位置的RGB值。如下圖：
對(duì)下圖的彩色和灰色部分分別進(jìn)行RGB值查看，會(huì)發(fā)現(xiàn)彩色部分R、G、B值各有不同，而灰色部分則僅有灰度值的變化。
圖：來(lái)源于網(wǎng)絡(luò)
上文說(shuō)到了將彩色圖像轉(zhuǎn)化為灰度圖像的過(guò)程就是圖像的灰度化處理過(guò)程。
圖像灰度化的目的是為了簡(jiǎn)化矩陣，提高運(yùn)算速度。
彩色圖像中的每個(gè)像素顏色由R、G、B三個(gè)分量來(lái)決定，而每個(gè)分量的取值范圍都在0-255之間，這樣對(duì)計(jì)算機(jī)來(lái)說(shuō)，彩色圖像的一個(gè)像素點(diǎn)就會(huì)有256*256*256=16777216種顏色的變化范圍！
而灰度圖像是R、G、B分量相同的一種特殊彩色圖像，對(duì)計(jì)算機(jī)來(lái)說(shuō)，一個(gè)像素點(diǎn)的變化范圍只有0-255這256種。
彩色圖片的信息含量過(guò)大，而進(jìn)行圖片識(shí)別時(shí)，其實(shí)只需要使用灰度圖像里的信息就足夠了，所以圖像灰度化的目的就是為了提高運(yùn)算速度。
當(dāng)然，有時(shí)圖片進(jìn)行了灰度處理后還是很大，也有可能會(huì)采用二值化圖像（即像素值只能為0或1）。
圖像灰度化處理主要有以下幾種方式：
1. 分量法
將彩色圖像中的三分量的亮度作為三個(gè)灰度圖像的灰度值，可根據(jù)應(yīng)用需要選取一種灰度圖像。
圖：來(lái)源于網(wǎng)絡(luò)
2. 最大值法
將彩色圖像中的三分量亮度的最大值作為灰度圖的灰度值。
圖：來(lái)源于網(wǎng)絡(luò)
3. 平均值法
將彩色圖像中的三分量亮度求平均得到一個(gè)灰度值。
圖：來(lái)源于網(wǎng)絡(luò)
4. 加權(quán)平均法
根據(jù)重要性及其它指標(biāo)，將三個(gè)分量以不同的權(quán)值進(jìn)行加權(quán)平均。由于人眼對(duì)綠色的敏感最高，對(duì)藍(lán)色敏感最低，因此，按下式對(duì)RGB三分量進(jìn)行加權(quán)平均能得到較合理的灰度圖像。
圖：來(lái)源于網(wǎng)絡(luò)
對(duì)于以上四種處理方式，可根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行選擇。下圖為分別使用四種方法得到的不同效果。
圖：來(lái)源于網(wǎng)絡(luò)
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