解锁视觉识别新能力，剖析单片机100个图像处理算法

# 1. 图像处理算法概述

图像处理算法是计算机科学领域的一个分支，它处理和操作图像数据，以增强、分析和理解图像内容。图像处理算法广泛应用于各种领域，如医疗成像、工业自动化、计算机视觉和娱乐等。

图像处理算法通常分为两大类：低级算法和高级算法。低级算法处理图像的像素级信息，用于图像增强、几何变换和颜色调整等基本操作。高级算法处理图像的语义级信息，用于对象检测、图像分割和模式识别等更复杂的任务。

# 2. 单片机图像处理算法基础

### 2.1 图像数据表示和存储

#### 2.1.1 像素格式和数据类型

**像素格式**

像素格式定义了图像中每个像素所包含的信息类型和数量。常见的像素格式包括：

- **RGB (Red, Green, Blue)**：每个像素包含三个字节，分别表示红色、绿色和蓝色分量。
- **RGBA (Red, Green, Blue, Alpha)**：RGB 格式的扩展，增加了透明度分量。
- **Gray (灰度)**：每个像素包含一个字节，表示图像的亮度。
- **Binary (二值)**：每个像素包含一个比特，表示图像的黑白值。

**数据类型**

像素数据类型指定了每个像素值可以表示的范围。常见的像素数据类型包括：

- **uint8 (无符号 8 位整数)**：0-255
- **int8 (有符号 8 位整数)**：-128-127
- **uint16 (无符号 16 位整数)**：0-65535
- **int16 (有符号 16 位整数)**：-32768-32767
- **float (32 位浮点数)**：-1.0-1.0

#### 2.1.2 图像文件格式

图像文件格式定义了图像数据的存储方式。常见的图像文件格式包括：

- **BMP (Bitmap)**：未压缩的 Windows 位图格式。
- **JPEG (Joint Photographic Experts Group)**：有损压缩格式，适用于照片和图像。
- **PNG (Portable Network Graphics)**：无损压缩格式，适用于带有透明度的图像。
- **TIFF (Tagged Image File Format)**：适用于需要高保真度的图像。
- **RAW**：未经处理的图像数据格式，包含传感器捕获的所有信息。

### 2.2 图像处理基本操作

#### 2.2.1 图像裁剪和缩放

**图像裁剪**

图像裁剪是指从图像中移除不必要的部分。裁剪可以通过指定裁剪区域的坐标和大小来实现。

import cv2

# 读取图像
image = cv2.imread('image.jpg')

# 裁剪图像
cropped_image = image[y:y+h, x:x+w]

# 显示裁剪后的图像
cv2.imshow('Cropped Image', cropped_image)
cv2.waitKey(0)
cv2.destroyAllWindows()

**图像缩放**

图像缩放是指调整图像的大小。缩放可以通过指定缩放因子或目标图像大小来实现。

import cv2

# 读取图像
image = cv2.imread('image.jpg')

# 缩放图像
scaled_image = cv2.resize(image, (new_width, new_height))

# 显示缩放后的图像
cv2.imshow('Scaled Image', scaled_image)
cv2.waitKey(0)
cv2.destroyAllWindows()