如何从 R 中的灰度图像获取像素矩阵？

Question

当灰度图像由矩阵表示时，矩阵的每个元素决定相应像素的强度。为方便起见，大多数当前数字文件使用介于 0（表示黑色，强度最小的颜色）和 255（表示白色，强度最大的颜色）之间的整数，总共给出 256 = 2^8 种不同的灰色级别。

有没有办法在 R 中获取像素值范围为 0 到 255 的灰度图像像素矩阵？

知道我是否可以在 R 中按首选尺寸（例如，$28 \times 28$）调整图像大小，然后将它们转换为元素范围为 0 到 255 的像素矩阵，这也会很有帮助？

如果原始图像是 RGB 但我想要灰度矩阵会怎样？

Answer 1

R包png提供了readPNG()函数，可以将PNG格式的光栅图形（由"pixel matrices"组成）读入R。它returns要么是单个灰度值在 [0, 1] 中的矩阵或 RGB 值在 [0, 1] 中的三个矩阵。

要在 [0, 1] 和 {0, ..., 255} 之间进行转换，只需乘以或除以 255 并根据需要进行舍入。

对于 RGB 和灰度之间的转换，您可以使用 colorspace 包中的 desaturate() 函数。

例如，让我们下载您建议的图片：

download.file("http://www.greenmountaindiapers.com/skin/common_files/modules/Socialize/images/twitter.png",
  destfile = "twitter.png")

然后我们加载上面提到的包：

library("png")
library("colorspace")

首先，我们将 PNG 图像读入尺寸为 28 x 28 x 4 的数组 x。因此，图像具有 28 x 28 像素和四个通道：红色、绿色、蓝色和 alpha（对于半透明）。

x <- readPNG("twitter.png")
dim(x)
## [1] 28 28  4

现在我们可以将其转换为各种其他格式：y 是十六进制字符串的向量，在 R 中指定颜色。yg 是相应的去饱和颜色（再次作为十六进制字符）仅灰度。 yn 是数字灰度。所有三个对象在最后排列成 28 x 28 的矩阵

y <- rgb(x[,,1], x[,,2], x[,,3], alpha = x[,,4])
yg <- desaturate(y)
yn <- col2rgb(yg)[1, ]/255
dim(y) <- dim(yg) <- dim(yn) <- dim(x)[1:2]

我希望这些版本中至少有一个是您要找的。为了检查像素矩阵，我编写了一个用于可视化的小便利函数：

pixmatplot <- function (x, ...) {
  d <- dim(x)
  xcoord <- t(expand.grid(1:d[1], 1:d[2]))
  xcoord <- t(xcoord/d)
  par(mar = rep(1, 4))
  plot(0, 0, type = "n", xlab = "", ylab = "", axes = FALSE, 
    xlim = c(0, 1), ylim = c(0, 1), ...)
  rect(xcoord[, 2L] - 1/d[2L], 1 - (xcoord[, 1L] - 1/d[1L]), 
    xcoord[, 2L], 1 - xcoord[, 1L], col = x, border = "transparent")
}

为了便于说明，让我们看一下：

pixmatplot(y)
pixmatplot(yg)

如果您有更大的图像并希望将其调整为 28 x 28，我会从相应的 rows/columns 中平均灰度值并将结果插入到所需尺寸的矩阵中。

最后说明：虽然在 R 中当然可以完成所有这些操作，但使用图像处理软件可能更方便。根据您的目标，使用 ImageMagick 的 mogrify 可能更容易，例如：

mogrify -resize 28 -type grayscale twitter.png

Answer 2

下面是一个从灰度 png 转换和绘制图像的示例。请确保先安装相关包。

library(png)
library(RCurl)
myurl = "https://postgis.net/docs/manual-dev/images/apple_st_grayscale.png"
my_image =  readPNG(getURLContent(myurl))
img_mat=my_image[,,1] # will hold the grayscale values divided by 255
img_mat=t(apply(img_mat, 2, rev)) # otherwise the image will be rotated
image(img_mat, col  = gray((0:255)/255)) # plot in grayscale

如何从 R 中的灰度图像获取像素矩阵？

How to get a pixel matrix from grayscale image in R?

r

image

image-processing