Python实现使用卷积提取图片轮廓功能示例

本文实例讲述了Python实现使用卷积提取图片轮廓功能。分享给大家供大家参考，具体如下：

一、实例描述

将彩色的图片生成带边缘化信息的图片。

本例中先载入一个图片，然后使用一个“3通道输入，1通道输出的3*3卷积核”（即sobel算子），最后使用卷积函数输出生成的结果。

二、代码

'''''
载入图片并显示
首先将图片放到代码的同级目录下，通过imread载入，然后将其显示并打印出来
'''
import matplotlib.pyplot as plt # plt 用于显示图片
import matplotlib.image as mpimg # mpimg 用于读取图片
import numpy as np
import tensorflow as tf
myimg = mpimg.imread('2.jpg') # 读取和代码处于同一目录下的图片
#myimg = mpimg.imread('img.jpg') # 读取和代码处于同一目录下的图片
plt.imshow(myimg) # 显示图片
plt.axis('off') # 不显示坐标轴
plt.show()
print(myimg.shape)
'''''
上面这段代码输出(960, 720, 3)，可以看到，载入图片的维度是960*720大小，3个通道
'''
'''''
这里需要手动将sobel算子填入卷积核里。使用tf.constant函数可以将常量直接初始化到Variable中，因为是3个通道，所以sobel卷积核的每个元素都扩成了3个。
注意：sobel算子处理过的图片并不保证每个像素都在0~255之间，所以要做一次归一化操作（即将每个值减去最小的结果，再除以最大值与最小值的差），让生成的值都在[0,1]之间，然后在乘以255
'''
#full=np.reshape(myimg,[1,3264,2448,3])
full=np.reshape(myimg,[1,960,720,3])
#inputfull = tf.Variable(tf.constant(1.0,shape = [1, 3264, 2448, 3]))
inputfull = tf.Variable(tf.constant(1.0,shape = [1, 960, 720, 3]))
filter = tf.Variable(tf.constant([[-1.0,-1.0,-1.0], [0,0,0], [1.0,1.0,1.0],
                  [-2.0,-2.0,-2.0], [0,0,0], [2.0,2.0,2.0],
                  [-1.0,-1.0,-1.0], [0,0,0], [1.0,1.0,1.0]],shape = [3, 3, 3, 1]))
#步长为1*1,padding为SAME表明是同卷积的操作。
op = tf.nn.conv2d(inputfull, filter, strides=[1, 1, 1, 1], padding='SAME') #3个通道输入，生成1个feature ma
o=tf.cast( ((op-tf.reduce_min(op))/(tf.reduce_max(op)-tf.reduce_min(op)) ) *255 ,tf.uint8)
with tf.Session() as sess:
  sess.run(tf.global_variables_initializer() )
  t,f=sess.run([o,filter],feed_dict={ inputfull:full})
  #print(f)
  #t=np.reshape(t,[3264,2448])
  t=np.reshape(t,[960,720])
  plt.imshow(t,cmap='Greys_r') # 显示图片
  plt.axis('off') # 不显示坐标轴
  plt.show()

三、运行结果

四、说明

可以看出，sobel的卷积操作之后，提取到一张含有轮廓特征的图像。

再查看一下图片属性

注：这里用到了tensorflow模块，可使用pip命令安装：

pip install tensorflow

如果遇到以下红字错误，可以看到提示更新pip到更新的版本（不报错可直接跳过到下一标题）。

更新pip到最新版本：

python -m pip install --upgrade pip

PS：截至目前，tensorflow尚不支持python3.6版本，建议使用兼容性较好的Python3.5版本

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希望本文所述对大家Python程序设计有所帮助。