opencv-python sobel边缘检测结果图数据类型问题

简介：本篇文章主要关注sobel边缘检测后的图像数据类型与后续计算和显示的关系问题。
sobel参考链接

1.代码

import os
import cv2 as cv
import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt

def showImage(img, winName="image", waitKey=1, destroyMode=0):
    if img is None:
        print("in showImage: the input image is None!\n")
        return -1
    cv.namedWindow(winName, 0)
    cv.imshow(winName, img)
    cv.waitKey(waitKey)
    if destroyMode != 0:
        cv.destroyWindow(winName)


def sobel_x(img,ksize=3):
    if img is None:
        return img
    #注：ddepth参数如果用CV_8U的话,负数的梯度会被直接置零，丢失从wight-to-black的梯度
    return cv.Sobel(img,cv.CV_64F,1,0,ksize=ksize)


def sobel_y(img,ksize=3):
    if img is None:
        return img
    # 注：ddepth参数如果用CV_8U的话,负数的梯度会被直接置零，丢失从wight-to-black的梯度
    return cv.Sobel(img,cv.CV_64F,0,1,ksize=ksize)


def sobel_xy(img,ksize=3,gamma=0):
    if img is None:
        return img
    # 注：ddepth参数如果用CV_8U的话,负数的梯度会被直接置零，丢失从wight-to-black的梯度
    sobel_x = cv.Sobel(img,cv.CV_64F,1,0,ksize=ksize)
    sobel_y = cv.Sobel(img,cv.CV_64F,0,1,ksize=ksize)
    sobel_xy = cv.addWeighted(sobel_x,0.5,sobel_y,0.5,gamma)
    return sobel_xy

if __name__ == "__main__":
    imagePath = "G:\\imageData\\del.png"
    img = readImage(imagePath)
    showImage(img,winName="image",waitKey=1)

    #sobel_x
    sobel_x = sobel_x(img,3)
    #sobel_x的数据类型是double类型的，转为uint8时会被截断，显示时出现很多白班
    #
    showImage(sobel_x,"sobel_x",0)

    #sobel_y
    sobel_y = sobel_y(img,3)
    showImage(sobel_y,"sobel_y",0)

    #sobel_xy
    sobel_xy = sobel_xy(img,3)
    showImage(sobel_xy,"sobel_xy",0)

2.数据类型实验

• 在opencv-python中函数原型如下
  dst = cv.Sobel( src, ddepth, dx, dy[, dst[, ksize[, scale[, delta[, borderType]]]]] ）
  其中第二个参数ddepth表示的是结果图用多少位深度保存结果，因为opencv中sobel计算的结果从暗到亮是正数，从亮到暗是负数，如果用CV_8U格式（即8位无符号整型）则所有负数都会被置零，也就是从亮到暗的梯度会丢失。

• 把上面代码中所有cv.sobel(img,cv.CV_64F,.....)的参数cv.CV_64F换为cv.CV_8U后，从图像上看就如下图:

  
  image.png
  

  这里的结果显示，从左到右，从上到下，只有从暗到亮的地方的梯度（正数）被保留下来了，从亮到暗的梯度（负数）都损失了。所以sobel算子做边缘提取时还是只能用CV_64F、CV_32F等更多位数的格式保存结果图。

3.显示CV_64F格式的图片

CV_64F的数据格式在显示时会有问题，对返回的CV_64F格式的结果图直接用cv.imshow显示如下

image.png
这里的结果表明opencv在显示的时候，CV_64F格式的图片超过255的都被截断了,负数都置为零，看起来就像是二值化的。为了正常显示，需要用cv.convertScaleAbs()函数把图的格式转换一下。
cv.convertScaleAbs()函数包含三个操作：

• 取绝对值
• 尺度缩放

• 映射到8bits 空间

  
  image.png
  

  修改1.中代码

if __name__ == "__main__":
    imagePath = "G:\\imageData\\del.png"
    img = readImage(imagePath)
    showImage(img,winName="image",waitKey=1)

    #sobel_x
    sobel_x = sobel_x(img,3)
    #sobel_x的数据类型是double类型的，转为uint8时会被截断，显示时出现很多白班
    #负数部分不会显示，用cv.convertScaleAbs转换
    sobel_x = cv.convertScaleAbs(sobel_x)
    showImage(sobel_x,"sobel_x",0)

    #sobel_y
    sobel_y = sobel_y(img,3)
    sobel_y = cv.convertScaleAbs(sobel_y)
    showImage(sobel_y,"sobel_y",0)

    #sobel_xy
    sobel_xy = sobel_xy(img,3)
    sobel_xy = cv.convertScaleAbs(sobel_xy)
    showImage(sobel_xy,"sobel_xy",0)

结果

image.png