double 类型的帧必须在 0 到 1 的范围内：MATLAB

Question

我有一个视频，我在 MATLAB 上为它制作了一个 Sobel 掩码。现在我必须通过 for 循环读取每一帧，在视频的每一帧上应用 Sobel 掩码。这个过程是这样的：

第 1 步：阅读框架。
第 2 步：使用 rgb2gray.
第 3 步：将其转换为双精度。

在这里，当我尝试在生成的 video.avi 文件上写入框架时应用掩码后，出现以下错误：

"Frames of type double must be in the range of 0 to 1"

我的代码有什么问题？我写的代码如下所示：

vid = VideoReader('me.mp4');
frames = read(vid);
total = get(vid, 'NumberOfFrames');
write = VideoWriter('me.avi');
open(write);
mask1 = [-1 -2 -1; 0 0 0; 1 2 1]; % Horizontal mask
mask2 = [-1 0 1; -2 0 2; -1 0 1]; %Vertical Mask
for k = 1 : 125
    image = frames(:,:,:,k);
    obj = image;
    obj1 = rgb2gray(obj);
    obj2=double(obj1);
    for row = 2 : size(obj2, 1) - 1
        for col = 2 : size(obj2, 2) - 1
            c1 = obj2(row - 1, col - 1) * mask1(1 ,1);
            c2 = obj2(row - 1, col) * mask1(1 ,2);
            c3 = obj2(row - 1, col + 1) * mask1(1 ,3);
            c4 = obj2(row, col - 1)*mask1(2, 1);
            c5 = obj2(row, col)*mask1(2, 2);
            c6 = obj2(row, col + 1)*mask1(2, 3);
            c7 = obj2(row + 1, col - 1)*mask1(3,1);
            c8 = obj2(row + 1, col)*mask1(3,2);
            c9 = obj2(row + 1, col + 1)*mask1(3,3);
            c11 = obj2(row - 1, col - 1)*mask2(1 , 1);
            c22 = obj2(row, col - 1)*mask2(2, 1);
            c33 = obj2(row + 1, col - 1)*mask2(3, 1);
            c44 = obj2(row -1, col)*mask2(1, 2);
            c55 = obj2(row, col)*mask2(2 , 2);
            c66 = obj2(row +1, col)*mask2(2 , 3);
            c77 = obj2(row - 1, col + 1)*mask2(1 , 3);
            c88 = obj2(row, col +1)*mask2(2 , 3);
            c99 = obj2(row + 1, col + 1)*mask2(3 , 3);
            result = c1 + c2 + c3 +c4 +c5+ c6+ c7+ c8 +c9;
            result2 = c11 + c22 + c33 + c44 + c55 + c66 + c77 + c88 + c99;
            %result = double(result);
            %result2 = double(result2);
            rim1(row, col) = ((result^2+result2^2) *1/2);
            rim2(row, col) = atan(result/result2);
        end
    end
    writeVideo(write, rim2); %This line has the problem with rim2 as rim2 is the frame i'm trying to write on the video file.
end
close(write);

Answer 1

双 for 循环中的 rim2 行使用 atan，它将生成正值和负值 - 从 -pi/2 到 + pi/2 没错。 rim2 的值预计仅在 [0,1] 之间。我无法弄清楚你到底在做什么，但看起来你正在计算每个像素位置的幅度和梯度角度。如果要计算量级，就得对结果取平方根，而不是简单地乘以1/2。梯度的计算（...甚至是整个Sobel滤波器的计算...）很搞笑

我只是假设这对您有用，所以我不确定如何更改 rim2 的输出以适合显示，但也许您可以将其缩放到 [=19= 的范围] 在你写视频之前让它在这个范围内。

在你编写框架之前，类似这样的东西会起作用：

rim2 = (rim2 - min(rim2(:))) / (max(rim2(:)) - min(rim2(:)));
writeVideo(write, rim2);

以上是您在实践中看到的典型的最小-最大归一化。具体来说，以上将确保每帧最小值为 0，而最大值为 1。如果你想在所有帧上保持一致，只需添加 pi/2 然后除以 pi。然而，这假设最小值为 -1，最大值为 +1 所有帧。

rim2 = (rim2 + pi/2) / pi;
writeVideo(write, rim2);

但是，我怀疑你想将幅度写入文件，而不是角度。因此，将视频写入替换为rim1作为要写入的帧而不是rim2，然后归一化。确保你的梯度计算是正确的：

rim1(row, col) = ((result^2+result2^2)^(1/2));
% or use sqrt:
% rim1(row, col) = sqrt(result^2 + result2^2);

现在写入文件：

rim1 = (rim1 - min(rim1(:))) / (max(rim1(:)) - min(rim1(:)));
writeVideo(write, rim1);

但是，如果我能提供一种高效的方法，请不要使用 for 循环来计算梯度和角度。使用图像处理工具箱中的 conv2 and ensure you use the 'same' flag or imfilter 为您执行过滤，然后计算矢量化的梯度和角度。此外，转换为灰度并在主循环中一次性投射您的帧。我假设你有图像处理工具箱，因为有计算机视觉工具箱（你有这个，因为你正在使用一个 VideoWriter 对象）和图像处理工具箱是大多数人拥有的：

vid = VideoReader('me.mp4');
frames = read(vid);
total = get(vid, 'NumberOfFrames');
write = VideoWriter('me.avi');
open(write);
mask1 = [-1 -2 -1; 0 0 0; 1 2 1]; % Horizontal mask
mask2 = [-1 0 1; -2 0 2; -1 0 1]; %Vertical Mask
for k = 1 : 125
    obj2 = double(rgb2gray(frames(:,:,:,k))); % New
    grad1 = imfilter(obj2, mask1); % New
    grad2 = imfilter(obj2, mask2); % New
    rim1 = sqrt(grad1.^2 + grad2.^2); % New
    rim2 = atan2(grad1, grad2); % New

    % Normalize
    rim2 = (rim2 - min(rim2(:))) / (max(rim2(:)) - min(rim2(:)));
    writeVideo(write, rim2); 
end
close(write);

Answer 2

rim2 的末尾范围为 [-pi/2, pi/2]，这与期望范围为 [0,1] 的写入函数不兼容。使用 mat2gray 函数将其转换为 [0,1] 范围，即

writeVideo(write, mat2gray(rim2));

您的代码将按预期工作（在我的机器上确认）。

顺便说一下，这不会影响您的代码，但您可能打算执行 im2double(A) 而不是 double(A)。前者生成 [0,1] 范围内的 "proper" 灰度图像，而后者只是将 [0,255] 范围内的 uint8 图像转换为 double 格式（即 [0.0, 255.0]).

double 类型的帧必须在 0 到 1 的范围内：MATLAB

Frames of type double must be in the range of 0 to 1: MATLAB

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