OpenCV-Python實現懷舊濾鏡與連環畫濾鏡

懷舊濾鏡實現原理

不管是榮耀華為手機還是其他的手機,我們都可以找到相機中的懷舊效果,這是手機中常用的一種濾鏡效果。

懷舊風格的設計主要是在圖像的顏色空間進行處理。以BGR為例,對B、G、R這3個通道的顏色數值進行處理,讓圖像有一種泛黃的懷舊效果。設計的轉換公式如下:

B=0.272r+0.534g+0.131*b

G=0.349r+0.686g+0.168*b

R=0.393r+0.769g+0.189*b

計算公式中的小寫的bgr是原圖像的RGB通道的顏色,結果BGR是懷舊變換後的值。需要註意的是,顏色值的范圍在[0,255],需要在程序中約束一下。

實現懷舊濾鏡

既然我們已經瞭解瞭其實現的原理公式。下面我們直接上代碼實現該功能,具體代碼如下所示:

def cowboy_effect(img):
    new_img = img.copy()
    h, w, n = img.shape
    for i in range(w):
        for j in range(h):
            b = img[j, i, 0]
            g = img[j, i, 1]
            r = img[j, i, 2]
            B = int(0.272 * r + 0.534 * g + 0.131 * b)
            G = int(0.349 * r + 0.686 * g + 0.168 * b)
            R = int(0.393 * r + 0.769 * g + 0.189 * b)
            new_img[j, i, 0] = max(0, min(B, 255))
            new_img[j, i, 1] = max(0, min(G, 255))
            new_img[j, i, 2] = max(0, min(R, 255))
    return new_img


if __name__ == "__main__":
    img = cv2.imread("48.jpg")
    cv2.imshow("0", img)
    cv2.imshow("1", cowboy_effect(img))
    cv2.waitKey()
    cv2.destroyAllWindows()

運行之後,效果如下:

效果

連環畫濾鏡原理

從懷舊濾鏡就可以看出來,其實相機的各種濾鏡效果就是對RGB的顏色通道進行計算處理。既然懷舊濾鏡有公式,那麼肯定的連環畫濾鏡也有公式。它的具體公式如下:

R = |g – b + g + r| * r / 256

G = |b – g + b + r| * r / 256

B = |b – g + b + r| * g / 256

實現連環畫濾鏡

有瞭公式,下面直接套用公式即可。具體代碼如下所示:

# 連環畫濾鏡
def comics_effect(img):
    new_img = img.copy()
    h, w, n = img.shape
    for i in range(w):
        for j in range(h):
            b = img[j, i, 0]
            g = img[j, i, 1]
            r = img[j, i, 2]
            R = int(int(abs(g - b + g + r)) * r / 256)
            G = int(int(abs(b - g + b + r)) * r / 256)
            B = int(int(abs(b - g + b + r)) * g / 256)
            new_img[j, i, 0] = R
            new_img[j, i, 1] = G
            new_img[j, i, 2] = B
    return new_img


if __name__ == "__main__":
    img = cv2.imread("48.jpg")
    cv2.imshow("0", img)
    cv2.imshow("1", comics_effect(img))
    cv2.waitKey()
    cv2.destroyAllWindows()

運行之後,效果如下:

連環畫濾鏡

綜上所述,基本上所有的基礎濾鏡都是通過對RGB通道的顏色值進行公式計算得到的。當然,要是數學很好,又對算法情有獨鐘的讀者,可以自己自研濾鏡算法豐富濾鏡的效果。

熔鑄算法

r = r*128/(g+b +1);
g = g*128/(r+b +1);
b = b*128/(g+r +1);

冰凍算法

r = (r-g-b)*3/2;
g = (g-r-b)*3/2;
b = (b-g-r)*3/2;

#include <math.h>
#include <opencv/cv.h>
#include <opencv/highgui.h>
#define MAXSIZE (32768)
using namespace cv;
using namespace std;
 
void casting(const Mat& src)
{
 Mat img;
 src.copyTo(img);
 int width=src.cols;
 int heigh=src.rows;
 Mat dst(img.size(),CV_8UC3);
 for (int y=0;y<heigh;y++)
 {
  uchar* imgP=img.ptr<uchar>(y);
  uchar* dstP=dst.ptr<uchar>(y);
  for (int x=0;x<width;x++)
  {
   float b0=imgP[3*x];
   float g0=imgP[3*x+1];
   float r0=imgP[3*x+2];
 
   float b = b0*255/(g0+r0+1);
   float g = g0*255/(b0+r0+1);
   float r = r0*255/(g0+b0+1);
 
   r = (r>255 ? 255 : (r<0? 0 : r));
   g = (g>255 ? 255 : (g<0? 0 : g));
   b = (b>255 ? 255 : (b<0? 0 : b));
 
   dstP[3*x] = (uchar)b;
   dstP[3*x+1] = (uchar)g;
   dstP[3*x+2] = (uchar)r;
  }
 }
 imshow("熔鑄",dst);
 imwrite("D:/img/熔鑄.jpg",dst);
 
}
 
void freezing(const Mat& src)
{
 Mat img;
 src.copyTo(img);
 int width=src.cols;
 int heigh=src.rows;
 Mat dst(img.size(),CV_8UC3);
 for (int y=0;y<heigh;y++)
 {
  uchar* imgP=img.ptr<uchar>(y);
  uchar* dstP=dst.ptr<uchar>(y);
  for (int x=0;x<width;x++)
  {
   float b0=imgP[3*x];
   float g0=imgP[3*x+1];
   float r0=imgP[3*x+2];
 
   float b = (b0-g0-r0)*3/2;
   float g = (g0-b0-r0)*3/2;
   float r = (r0-g0-b0)*3/2;
 
   r = (r>255 ? 255 : (r<0? -r : r));
   g = (g>255 ? 255 : (g<0? -g : g));
   b = (b>255 ? 255 : (b<0? -b : b));
//    r = (r>255 ? 255 : (r<0? 0 : r));
//    g = (g>255 ? 255 : (g<0? 0 : g));
//    b = (b>255 ? 255 : (b<0? 0 : b));
   dstP[3*x] = (uchar)b;
   dstP[3*x+1] = (uchar)g;
   dstP[3*x+2] = (uchar)r;
  }
 }
 imwrite("D:/img/冰凍.jpg",dst);
}
 
int main()
{
 Mat src = imread("D:/img/scene04.jpg",1);
 imshow("src",src);
 casting(src);
 freezing(src);
 
 waitKey();
 
}

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