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python數字影象處理(5):影象的繪製

實際上前面我們就已經用到了影象的繪製,如:

io.imshow(img)  

這一行程式碼的實質是利用matplotlib包對圖片進行繪製,繪製成功後,返回一個matplotlib型別的資料。因此,我們也可以這樣寫:

import matplotlib.pyplot as plt
plt.imshow(img)

imshow()函式格式為:

matplotlib.pyplot.imshow(Xcmap=None)

X: 要繪製的影象或陣列。

cmap: 顏色圖譜(colormap), 預設繪製為RGB(A)顏色空間。

其它可選的顏色圖譜如下列表:

顏色圖譜描述
autumn 紅-橙-黃
bone 黑-白,x線
cool 青-洋紅
copper 黑-銅
flag 紅-白-藍-黑
gray 黑-白
hot 黑-紅-黃-白
hsv hsv顏色空間, 紅-黃-綠-青-藍-洋紅-紅
inferno 黑-紅-黃
jet 藍-青-黃-紅
magma 黑-紅-白
pink 黑-粉-白
plasma 綠-紅-黃
prism  紅-黃-綠-藍-紫-...-綠模式
spring 洋紅-黃
summer 綠-黃
viridis 藍-綠-黃
winter 藍-綠

用的比較多的有gray,jet等,如:

plt.imshow(image,plt.cm.gray)
plt.imshow(img,cmap=plt.cm.jet)

在視窗上繪製完圖片後,返回一個AxesImage物件。要在視窗上顯示這個物件,我們可以呼叫show()函式來進行顯示,但進行練習的時候(ipython環境中),一般我們可以省略show()函式,也能自動顯示出來。

from skimage import io,data
img=data.astronaut()
dst=io.imshow(img)
print(type(dst))
io.show()

顯示為:

可以看到,型別是'matplotlib.image.AxesImage'。顯示一張圖片,我們通常更願意這樣寫:

import matplotlib.pyplot as plt
from skimage import io,data
img=data.astronaut()
plt.imshow(img)
plt.show()

matplotlib是一個專業繪圖的庫,相當於matlab中的plot,可以設定多個figure視窗,設定figure的標題,隱藏座標尺,甚至可以使用subplot在一個figure中顯示多張圖片。一般我們可以這樣匯入matplotlib庫:

import matplotlib.pyplot as plt

也就是說,我們繪圖實際上用的是matplotlib包的pyplot模組。

一、用figure函式和subplot函式分別建立主視窗與子圖

例:分開並同時顯示宇航員圖片的三個通道

from skimage import data
import matplotlib.pyplot as plt
img=data.astronaut()
plt.figure(num='astronaut',figsize=(8,8))  #建立一個名為astronaut的視窗,並設定大小 

plt.subplot(2,2,1)     #將視窗分為兩行兩列四個子圖,則可顯示四幅圖片
plt.title('origin image')   #第一幅圖片標題
plt.imshow(img)      #繪製第一幅圖片

plt.subplot(2,2,2)     #第二個子圖
plt.title('R channel')   #第二幅圖片標題
plt.imshow(img[:,:,0],plt.cm.gray)      #繪製第二幅圖片,且為灰度圖
plt.axis('off')     #不顯示座標尺寸

plt.subplot(2,2,3)     #第三個子圖
plt.title('G channel')   #第三幅圖片標題
plt.imshow(img[:,:,1],plt.cm.gray)      #繪製第三幅圖片,且為灰度圖
plt.axis('off')     #不顯示座標尺寸

plt.subplot(2,2,4)     #第四個子圖
plt.title('B channel')   #第四幅圖片標題
plt.imshow(img[:,:,2],plt.cm.gray)      #繪製第四幅圖片,且為灰度圖
plt.axis('off')     #不顯示座標尺寸

plt.show()   #顯示視窗

在圖片繪製過程中,我們用matplotlib.pyplot模組下的figure()函式來建立顯示視窗,該函式的格式為:

matplotlib.pyplot.figure(num=Nonefigsize=Nonedpi=Nonefacecolor=Noneedgecolor=None)

所有引數都是可選的,都有預設值,因此呼叫該函式時可以不帶任何引數,其中:

num: 整型或字元型都可以。如果設定為整型,則該整型數字表示視窗的序號。如果設定為字元型,則該字串表示視窗的名稱。用該引數來命名視窗,如果兩個視窗序號或名相同,則後一個視窗會覆蓋前一個視窗。

figsize: 設定視窗大小。是一個tuple型的整數,如figsize=(8,8)

dpi: 整形數字,表示視窗的解析度。

facecolor: 視窗的背景顏色。

edgecolor: 視窗的邊框顏色。

用figure()函式建立的視窗,只能顯示一幅圖片,如果想要顯示多幅圖片,則需要將這個視窗再劃分為幾個子圖,在每個子圖中顯示不同的圖片。我們可以使用subplot()函式來劃分子圖,函式格式為:

matplotlib.pyplot.subplot(nrows, ncols, plot_number)

nrows: 子圖的行數。

ncols: 子圖的列數。

plot_number: 當前子圖的編號。

如:

plt.subplot(2,2,1)

則表示將figure視窗劃分成了2行2列共4個子圖,當前為第1個子圖。我們有時也可以用這種寫法:

plt.subplot(221)

兩種寫法效果是一樣的。每個子圖的標題可用title()函式來設定,是否使用座標尺可用axis()函式來設定,如:

plt.subplot(221)
plt.title("first subwindow")
plt.axis('off')  

二、用subplots來建立顯示視窗與劃分子圖

除了上面那種方法建立顯示視窗和劃分子圖,還有另外一種編寫方法也可以,如下例: 

import matplotlib.pyplot as plt
from skimage import data,color

img = data.immunohistochemistry()
hsv = color.rgb2hsv(img)

fig, axes = plt.subplots(2, 2, figsize=(7, 6))
ax0, ax1, ax2, ax3 = axes.ravel()

ax0.imshow(img)
ax0.set_title("Original image")

ax1.imshow(hsv[:, :, 0], cmap=plt.cm.gray)
ax1.set_title("H")

ax2.imshow(hsv[:, :, 1], cmap=plt.cm.gray)
ax2.set_title("S")

ax3.imshow(hsv[:, :, 2], cmap=plt.cm.gray)
ax3.set_title("V")

for ax in axes.ravel():
    ax.axis('off')

fig.tight_layout()  #自動調整subplot間的引數

直接用subplots()函式來建立並劃分視窗。注意,比前面的subplot()函式多了一個s,該函式格式為:

matplotlib.pyplot.subplots(nrows=1ncols=1)

nrows: 所有子圖行數,預設為1。

ncols: 所有子圖列數,預設為1。

返回一個視窗figure, 和一個tuple型的ax物件,該物件包含所有的子圖,可結合ravel()函式列出所有子圖,如:

fig, axes = plt.subplots(2, 2, figsize=(7, 6))
ax0, ax1, ax2, ax3 = axes.ravel()

建立了2行2列4個子圖,分別取名為ax0,ax1,ax2和ax3, 每個子圖的標題用set_title()函式來設定,如:

ax0.imshow(img)
ax0.set_title("Original image")

如果有多個子圖,我們還可以使用tight_layout()函式來調整顯示的佈局,該函式格式為:

matplotlib.pyplot.tight_layout(pad=1.08h_pad=Nonew_pad=Nonerect=None)

所有的引數都是可選的,呼叫該函式時可省略所有的引數。

pad: 主視窗邊緣和子圖邊緣間的間距,預設為1.08

h_pad, w_pad: 子圖邊緣之間的間距,預設為 pad_inches

rect: 一個矩形區域,如果設定這個值,則將所有的子圖調整到這個矩形區域內。

一般呼叫為:

plt.tight_layout()  #自動調整subplot間的引數

三、其它方法繪圖並顯示

除了使用matplotlib庫來繪製圖片,skimage還有另一個子模組viewer,也提供一個函式來顯示圖片。不同的是,它利用Qt工具來建立一塊畫布,從而在畫布上繪製圖像。

例:

from skimage import data
from skimage.viewer import ImageViewer

img = data.coins()
viewer = ImageViewer(img)
viewer.show()

最後總結一下,繪製和顯示圖片常用到的函式有:

函式名 功能 呼叫格式
figure 建立一個顯示視窗 plt.figure(num=1,figsize=(8,8)
imshow 繪製圖片 plt.imshow(image)
show 顯示視窗 plt.show()
subplot 劃分子圖 plt.subplot(2,2,1)
title 設定子圖示題(與subplot結合使用) plt.title('origin image')
axis 是否顯示座標尺 plt.axis('off')
subplots 建立帶有多個子圖的視窗 fig,axes=plt.subplots(2,2,figsize=(8,8))
ravel 為每個子圖設定變數 ax0,ax1,ax2,ax3=axes.ravel()
set_title 設定子圖示題(與axes結合使用) ax0.set_title('first window')
tight_layout 自動調整子圖顯示佈局 plt.tight_layout()