为什么在OpenCV Python包装中数据类型必须是'uint8'?

Question

我想用以下代码创建一个灰色的图像：

import numpy as np
import cv2
cv=cv2

s=np.zeros((240, 320, 3), dtype=int)
s[s==0]=128
cv.imshow('3', s)
cv.waitKey()
cv.destroyAllWindows()

但是我得到的图像完全是黑色。当我把图像写入文件时，它确实是灰色的：

fn='example.jpg'
cv.imwrite(fn, s)

所以我必须把int改成uint8，这样一切就正常了。不过我还是很好奇，为什么我必须使用uint8而不是int，有没有什么文档可以说明这个问题？

Answer 1

如果你想要输出一张灰色的图片，可以试试下面的代码，这样就能得到你想要的结果。不错的尝试。

import cv2 as cv 
import numpy as np

img = cv.imread('C:/Users/Admin/Downloads/Opencv/tiger.png')
#cv.imshow('tiger', img)  #this code will shows you a normal image
#cv.waitKey(0)  
#cv.destroyAllWindows()
gray = cv.cvtColor(img, cv.COLOR_BGR2GRAY) 
cv.imshow('Gray', gray)
#this above code will shows you a gray colour image
cv.waitKey(0)
cv.destroyAllWindows()

如果你想了解更多信息，可以查看颜色转换的相关文档 - https://docs.opencv.org/3.4/d8/d01/group__imgproc__color__conversions.html

Answer 2

因为OpenCV读取图像时默认使用的类型是'uint8'，所以对这个图像进行操作的所有东西也必须是'uint8'类型，这样才能兼容。

Answer 3

uint8 是一种无符号的8位整数，可以表示从0到255的值。而 int 通常是一个32位的有符号整数。当你用 dtype=int 创建数组时，数组中的每个元素会占用4个字节。OpenCV 似乎希望数组由8位的元组组成，这些元组代表红色、绿色和蓝色。因此，当你传递一个整数数组时，内存中会包含类似这样的内容：

0x00000080 0x00000080 0x00000080.......

OpenCV 会将其解释为：

{R=0x00,G=0x00,B=0x00} {R=0x80,G=0x00,B=0x00}, {R=0x00, G=0x00, B=0x00}...

我猜这会导致你得到一幅非常暗的图像，仔细看会发现红、绿、蓝像素都很暗淡。

当你把类型改为 uint8 时，你的数组会变成这样：

0x80 0x80 0x80 0x80 0x80 0x80 0x80....

这时 OpenCV 会将其解释为灰色的 RGB 值：

{R=0x80,G=0x80,B=0x80}

Answer 4

根据文档，OpenCV会根据数组的类型来改变它的显示方式：

• 如果图像是8位无符号整数，它会直接显示出来。
• 如果图像是16位无符号整数或32位整数，像素值会被除以256。也就是说，值的范围[0,255*256]会被映射到[0,255]。
• 如果图像是32位浮点数，像素值会被乘以255。也就是说，值的范围[0,1]会被映射到[0,255]。

因此，下面的代码都会生成相同的灰度图像：

s = np.zeros((240, 320), dtype=np.uint8)
s[s==0] = 128

int32:

s = np.zeros((240, 320), dtype=np.int32)
s[s==0] = 128 * 256

float32:

s = np.zeros((240, 320), dtype=np.float32)
s[s==0] = 128 / 256.0