灰度变换与投影法:图形图像处理入门

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ZIP格式 | 754KB | 更新于2024-11-25 | 30 浏览量 | 0 下载量 举报
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在现代IT行业以及计算机视觉领域,图形图像处理是一项重要的技术应用,它涉及到对图像进行数字化处理和分析,以便于在各种计算设备上进行图像的获取、存储、传输和展示。本资源包名为 "Gray-scale-transformation.zip",专门针对图形图像处理中的灰度变换进行了详细探讨,并且特别适合初学者学习使用。 灰度变换是图形图像处理中的一个基础概念,它的核心思想是通过算法处理,将彩色图像或者具有丰富色彩信息的图像转换成只有灰度信息的图像。这种处理方式降低了图像的颜色复杂度,使后续的图像分析和处理更为简便。灰度变换可以采用不同的方法进行,常见的包括线性灰度变换、对数变换、指数变换、分段线性变换等。这些方法的目的是为了增强图像的视觉效果,改善图像的对比度,或者为图像的进一步处理(如特征提取、模式识别等)提供方便。 二值化是一种特殊的灰度变换,它将图像转换为只有黑和白两种颜色的图像。二值化通常用于图像分割,即将图像中的目标物体与背景分离,便于后续的图像分析。二值化处理的参数调整对于最终的处理结果至关重要,参数设置不当可能导致目标物体的边缘丢失或者背景噪声干扰增大。二值化处理通常会涉及阈值的选择,这个阈值可以是固定的,也可以根据图像的局部特征动态计算得出。 投影法是一种通过图像的积分投影获得图像特征的方法。简单来说,积分投影是沿图像的某一个方向(水平或垂直)对图像像素值进行累加的过程,得到的是一维数组。通过分析这个一维数组,可以得到图像在该方向上的整体特征,如目标物体的大致位置、长度、宽度等信息。这种方法在处理直线、边缘等结构时尤为有效,常用于条码识别、目标检测等应用中。 本资源包中的 "灰度变换--投影法(问题)" 文件,很可能是一个针对灰度变换和投影法的实践教程或者案例分析文档。它可能详细解释了灰度变换的原理和方法,演示了如何通过Visual C++实现灰度变换,并且具体讲解了如何应用投影法对图像进行处理和分析。此外,该文件可能还包含了练习题目或者实际问题,让学习者可以边学边练,加深对灰度变换和投影法的理解和掌握。 值得注意的是,尽管本资源包针对初学者进行了设计,但要真正掌握灰度变换和投影法的技术细节和应用实践,学习者需要具备一定的编程基础、图像处理基础以及对Visual C++开发环境的熟悉程度。Visual C++作为一种流行的编程语言,它在图形图像处理领域有广泛的应用,尤其是其提供的MFC(Microsoft Foundation Classes)库和DirectX SDK(Software Development Kit)等资源,为开发图像处理程序提供了强大的支持。 总结来说,本资源包 "Gray-scale-transformation.zip" 是初学者学习图形图像处理中灰度变换和投影法的宝贵材料。通过对该资源包的学习,初学者可以了解灰度变换的基本原理和实现方法,掌握二值化和投影法在图像分析中的应用,并且在Visual C++环境下进行相关编程实践,为后续更深入的图像处理学习打下坚实的基础。

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import numpy as np import matplotlib.pyplot as plt class Beamsplitter: def __init__(self, mode1, mode2, theta, phi): self.mode1 = mode1 self.mode2 = mode2 self.theta = theta self.phi = phi def __repr__(self): repr = "\n Beam splitter between modes {} and {}: \n Theta angle: {:.2f} \n Phase: {:.2f}".format( self.mode1, self.mode2, self.theta, self.phi ) return repr class Interferometer: def __init__(self): self.BS_list = [] self.output_phases = [] def add_BS(self, BS): self.BS_list.append(BS) def add_phase(self, mode, phase): while mode > np.size(self.output_phases): self.output_phases.append(0) self.output_phases[mode - 1] = phase def count_modes(self): highest_index = max([max([BS.mode1, BS.mode2]) for BS in self.BS_list]) return highest_index def calculate_transformation(self): N = int(self.count_modes()) U = np.eye(N, dtype=np.complex128) for BS in self.BS_list: T = np.eye(N, dtype=np.complex128) T[BS.mode1 - 1, BS.mode1 - 1] = np.exp(1j * BS.phi) * np.cos(BS.theta) T[BS.mode1 - 1, BS.mode2 - 1] = -np.sin(BS.theta) T[BS.mode2 - 1, BS.mode1 - 1] = np.exp(1j * BS.phi) * np.sin(BS.theta) T[BS.mode2 - 1, BS.mode2 - 1] = np.cos(BS.theta) U = np.matmul(T, U) while np.size(self.output_phases) < N: self.output_phases.append(0) D = np.diag(np.exp([1j * phase for phase in self.output_phases])) U = np.matmul(D, U) return U def draw(self, show_plot=True): import matplotlib.pyplot as plt plt.figure() N = self.count_modes() mode_tracker = np.zeros(N) for ii in range(N): plt.plot((-1, 0), (ii, ii), lw=1, color="blue") for BS in self.BS_list: x = np.max([m

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``` import numpy as np from pcd_register import registration_pipeline def main(): """ Main function contating the demo application of registration pipeline module. """ # load the pointcloud dataset source_path = "1model.pcd" target_path = "die1.pcd" # set voxel size for downsampling while voxel_size = 0.1 # load dataset, downsample it for global registration and calculate FPFH feature source, target, source_down, target_down, source_fpfh, target_fpfh\ = registration_pipeline.load_dataset(source_path,target_path,voxel_size) #visualize pointcloud registration_pipeline.draw_registration_result(source, target, np.identity(4), "Raw PointCloud") # global registration; method can be either "RANSAC" or "FAST" result_global = registration_pipeline.global_registration(source_down, target_down, source_fpfh, target_fpfh, voxel_size,method="RANSAC") print("全局配准结果:\n", result_global.transformation) # visualize global registration results registration_pipeline.draw_registration_result(source_down, target_down, result_global.transformation, window_name = "Global Registration Results") # refine registration using ICP result_icp = registration_pipeline.refine_registration(source, target, result_global.transformation, voxel_size) print("ICP结果:\n", result_icp.transformation) # visualize refine registration results registration_pipeline.draw_registration_result(source, target, result_icp.transformation, window_name = "Local Registration Results") if __name__ == "__main__": main()```帮我生成去除重合部分的模块,并展示全部代码

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import numpy as np import pandas as pd from scipy.stats import kstest #from sklearn import preprocessing # get a column from dataframe def select_data(data, ny): yName = data.columns[ny] Y = data[yName] return Y # see which feature is normally distributed from dataframe def normal_test(df): for i in range(len(df.columns)): y = select_data(df,i) p = kstest(y,'norm') print("feature {}, p-value = {}".format(i,p[1])) # rescale feature i in dataframe def standard_rescale(df, i): y = select_data(df,i) m = np.mean(y) s = np.std(y) y = (y-m)/s return y # log-transform feature of dataframe def log_transform(df,i): y = select_data(df,i) y = np.log(y) return y # square root transform feature of dataframe def sqrt_transform(df,i): y = select_data(df,i) y = np.sqrt(y) return y # cube root transform feature of dataframe def cbrt_transform(df,i): y = select_data(df,i) y = np.cbrt(y) return y # transform dataframe into one of: standard, log, sqrt, cbrt def transform_dataframe(df, transformation): df_new = [] if transformation == "standard": for i in range(len(df.columns)-1): y = standard_rescale(df,i) df_new.append(y) df_new.append(df.iloc[:,no_feats]) elif transformation == "log": for i in range(len(df.columns)-1): y = log_transform(df,i) df_new.append(y) df_new.append(df.iloc[:,no_feats]) elif transformation == "sqrt": for i in range(len(df.columns)-1): y = sqrt_transform(df,i) df_new.append(y) df_new.append(df.iloc[:,no_feats]) elif transformation == "cbrt": for i in range(len(df.columns)-1): y = cbrt_transform(df,i) df_new.append(y) df_new.append(df.iloc[:,no_feats]) else: return "wrong arguments" df_new = pd.DataFrame(df_new) df_new = df_new.T return df_new df = pd.read_csv('iris.csv') no_feats = 4 df.columns =['0', '1', '2', '3', '4'] #normal_test(df) df_standard = transform_dataframe(df, "standard") #df_log = transform_dataframe(df, "log") #df_sqrt = transform_dataframe(df, "sqrt") #df_cbrt = transform_dataframe(df, "cbrt") #df_wrong = transform_dataframe(df, "lo") #print("standard-----------------------------------------") #normal_test(df_standard) #print("log-----------------------------------------") #normal_test(df_log) #print("square root-----------------------------------------") #normal_test(df_sqrt) #print("cube root-----------------------------------------") #normal_test(df_cbrt) result = df_standard # create new csv file with new dataframe result.to_csv(r'iris_std.csv', index = False, header=True)解释每一行代码

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import pandas as pd import numpy as np from sklearn.preprocessing import MinMaxScaler import matplotlib.pyplot as plt 读取预处理后的数据 def read_preprocessed_data(file_path): “”" 读取预处理后的Excel数据 参数: file_path (str): 预处理数据的文件路径 返回: DataFrame: 预处理后的数据框 """ df = pd.read_excel(file_path) return df 正向化处理 def positive_transformation(df): “”" 对极小型和区间型指标进行正向化处理 参数: df (DataFrame): 预处理后的数据框 返回: DataFrame: 正向化处理后的数据框 """ # 极小型指标(化学需氧量排放量)正向化 df['化学需氧量排放量_正向'] = df['化学需氧量排放量'].max() - df['化学需氧量排放量'] # 区间型指标(PH值、氨氮排放量)正向化 ph_mean = df['PH值'].mean() nh3_mean = df['氨氮排放量'].mean() # PH 值正向化 M_ph = max(abs(df['PH值'] - ph_mean)) df['PH值_正向'] = 1 - abs(df['PH值'] - ph_mean) / M_ph # 氨氮排放量正向化 M_nh3 = max(abs(df['氨氮排放量'] - nh3_mean)) df['氨氮排放量_正向'] = 1 - abs(df['氨氮排放量'] - nh3_mean) / M_nh3 # 绘制正向化处理后的时序图 plot_positive_transformation(df) return df[['监测时间', 'PH值_正向', '氨氮排放量_正向', '化学需氧量排放量_正向']] 绘制正向化处理后的时序图 def plot_positive_transformation(df): “”" 绘制正向化处理后的时序图 参数: df (DataFrame): 正向化处理后的数据框 “”" plt.rcParams[‘font.sans-serif’] = [‘SimHei’] # 使用黑体 plt.rcParams[‘axes.unicode_minus’] = False # 解决保存图像时负号显示为方块的问题 # 绘制正向化处理后的化学需氧量时序图 fig, ax1 = plt.subplots(figsize=(15, 5)) ax1.plot(df['监测时间'], df['化学需氧量排放量_正向'], color='#1f77b4', label='化学需氧量排放量_正向') ax1.set_xlabel('监测时间', fontproperties='SimHei') ax1.set_ylabel('化学需氧量排放量_正向', fontproperties='SimHei') ax1.set_title('正向化处理后化学需氧量时序图', fontproperties='SimHei') ax1.legend(loc='upper left') plt.tight_layout() plt.savefig('正向化处理后化学需氧量时序图.png', dpi=300) plt.close(fig) # 绘制正向化处理后PH和氨氮含量时序图 fig, ax2 = plt.subplots(figsize=(15, 5)) ax2.plot(df['监测时间'], df['PH值_正向'], color='#2ca02c', linestyle='-', label='PH值_正向') ax2.plot(df['监测时间'], df['氨氮排放量_正向'], color='#d62728', linestyle='--', label='氨氮排放量_正向') ax2.set_xlabel('监测时间', fontproperties='SimHei') ax2.set_ylabel('PH值_正向/氨氮排放量_正向', fontproperties='SimHei') ax2.set_title('正向化处理后PH和氨氮含量时序图', fontproperties='SimHei') ax2.legend(loc='upper right') plt.tight_layout() plt.savefig('正向化处理后PH和氨氮含量时序图.png', dpi=300) plt.close(fig) 标准化处理 def standardization(df): “”" 对正向化处理后的数据进行标准化处理 参数: df (DataFrame): 正向化处理后的数据框 返回: DataFrame: 标准化处理后的数据框 “”" scaler = MinMaxScaler() scaled_data = scaler.fit_transform(df.drop(columns=[‘监测时间’])) standardized_df = pd.DataFrame(scaled_data, columns=[‘PH值_标准化’, ‘氨氮排放量_标准化’, ‘化学需氧量排放量_标准化’]) standardized_df[‘监测时间’] = df[‘监测时间’] return standardized_df 计算信息熵和熵权 def calculate_entropy_and_weights(df): “”" 计算各指标的信息熵和熵权 参数: df (DataFrame): 标准化处理后的数据框 返回: DataFrame: 包含信息熵、信息效用值和熵权的表格 “”" indicators = [‘PH值_标准化’, ‘氨氮排放量_标准化’, ‘化学需氧量排放量_标准化’] # 计算比重矩阵P P = df[indicators] / df[indicators].sum() # 添加一个小常数防止log(0) epsilon = 1e-6 P = P.where(P != 0, epsilon) # 计算信息熵 entropy = -(P * np.log(P)).sum(axis=0) / np.log(len(df)) # 计算信息效用值 d = 1 - entropy # 计算熵权 weights = d / d.sum() # 创建包含信息熵、信息效用值和熵权的表格 result_df = pd.DataFrame({ ‘信息熵e’: entropy, ‘信息效用值d’: d, ‘熵权w’: weights }, index=indicators) return result_df 计算污染指数 def calculate_pollution_index(df, weights): “”" 计算每个样本的污染指数 参数: df (DataFrame): 标准化处理后的数据框 weights (Series): 各指标的熵权 返回: DataFrame: 包含污染指数的最终数据框 “”" indicators = [‘PH值_标准化’, ‘氨氮排放量_标准化’, ‘化学需氧量排放量_标准化’] pollution_index = (df[indicators] * weights).sum(axis=1) final_df = df.copy() final_df[‘污染指数’] = pollution_index return final_df if name == ‘main’: # 读取预处理后的数据 preprocessed_file_path = ‘预处理数据.xlsx’ df = read_preprocessed_data(preprocessed_file_path) # 正向化处理 df_positive = positive_transformation(df) # 标准化处理 df_standardized = standardization(df_positive) # 计算信息熵和熵权 entropy_weights_df = calculate_entropy_and_weights(df_standardized) print(“各指标的信息熵、信息效用值和熵权:”) print(entropy_weights_df) # 计算污染指数 final_df = calculate_pollution_index(df_standardized, entropy_weights_df[‘熵权w’]) # 保存结果到新的Excel文件 with pd.ExcelWriter(‘污染指数计算结果.xlsx’) as writer: final_df.to_excel(writer, sheet_name=‘污染指数’, index=False) entropy_weights_df.to_excel(writer, sheet_name=‘熵权计算结果’) print(“污染指数计算完成并保存到 ‘污染指数计算结果.xlsx’”) 改进代码, 生成的数据图不连续,给出完整代码

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