基于opencv的HSV颜色分类

Question

我试图识别一个图片中的四个HSV间隔，结果图像应该由0,1,2,3组成，这些代表被识别的颜色指数。

我希望尽可能多地使用opencv，以减少执行时间和循环开销。我尝试过使用inRange和addWeighted，但是我没有想出一个实用的算法。你能帮我一下吗？

例如，让我们假设我要对

110<H<130 && S > 100 && V > 100 as color0
140<H<160 && S > 100 && V > 100 as color1
50<H<70 && S > 100 && V > 100 as color2

问题是，我必须同时处理这三个通道，以不同的间隔，所以我认为LUT方式(1通道或3不同通道)不是从三维输入矩阵得到一维分类输出矩阵的正确方法。

Answer 1

我还没有试过，但我认为查找表(LUT)将是理想的。假设你的范围是0-30，31-78，79-91和92-100，你将做出一个256元素LUT，其中前31项为0，接下来的48项为1，依此类推。然后打电话给cv::LUT()。

LUT的优点是输出值只是从由Hue值索引的表中获取，这意味着每个像素没有多个if语句，这意味着在确定分支目的地时，CPU不会停止--因此它应该非常快。

我做了一些实验，但无法让内置的LUT()函数为这个设置快速执行，也不得不使用split()来减缓速度。我用这个HSL色轮作为测试图像。

​

​

这是密码。它首先使用if语句处理条件和时间，然后重复处理，但使用3 LUTs来确定输出值：

// https://stackoverflow.com/q/49333257/2836621
#include <iostream>
#include <cstdio>
#include <chrono>
#include <thread>
#include <opencv2/opencv.hpp>

using namespace cv;
using namespace std;

int
main(int argc,char*argv[])
{
   // Open input and check success
   Mat img = cv::imread("start.png",-CV_LOAD_IMAGE_ANYDEPTH);
   if (img.empty()){
      cerr << "ERROR: Failed to open start.png" << endl;
      exit(1);
   }

   // Create HSV version
   Mat hsvMat;
   cv::cvtColor(img,hsvMat,CV_BGR2HSV);

   // Create result Mat, same dimensions as input, and pointer to its data
   Mat result;
   cv::cvtColor(img,result,CV_BGR2GRAY);
   unsigned char* r;

   // Various constants
   const int Sthreshold = 100;
   const int Vthreshold = 100;
   const int Hthreshold[]={110,130,140,160,50,70};

   // Process with if statements and time it
   double t = (double)getTickCount();

   // Iterate over rows and columns of hsvMat
   Vec3b *thisRow;
   for(int j=0;j<hsvMat.rows;++j)
   {
       // Get pointers to input and output rows
       thisRow = hsvMat.ptr<Vec3b>(j);
       r = result.ptr<unsigned char>(j);
       // Iterate over cols
       for(int i=0;i<hsvMat.cols;++i)
       {
          auto H=thisRow[i][0];  // Pick up this pixel's Hue
          auto S=thisRow[i][1];  // Pick up this pixel's Sat
          auto V=thisRow[i][2];  // Pick up this pixel's Value
          // Pre-set output colour to black
          unsigned char v=0;
          if((V>Vthreshold) && (S>Sthreshold)){
             // Set result based on Hue
             if((H>Hthreshold[0]) && (H<Hthreshold[1])){
                v=64;
             } else if((H>Hthreshold[2]) && (H<Hthreshold[3])){
                v=128;
             } else if((H>Hthreshold[4]) && (H<Hthreshold[5])){
                v=192;
             }
          }
          r[i]=v;
       }
   }

   t = (((double)getTickCount() - t)*1000000)/getTickFrequency();
   cout << "Time with if statements: " << t << "us" << std::endl;

   // Write to disk for checking
   imwrite("resultptr.png",result);

   // Now do setup for LUT method

   // Pre-create LUTs for Hue, Saturation, Value
   unsigned char HLUT[256]={0};
   unsigned char SLUT[256]={0};
   unsigned char VLUT[256]={0};
   for(int i=0;i<256;i++){
      if(i>Sthreshold){SLUT[i]=1;}
      if(i>Vthreshold){VLUT[i]=1;}
      if((i>Hthreshold[0]) && (i<Hthreshold[1])){
         HLUT[i]=64;
      } else if((i>Hthreshold[2]) && (i<Hthreshold[3])){
         HLUT[i]=128;
      } else if((i>Hthreshold[4]) && (i<Hthreshold[5])){
         HLUT[i]=192;
      }
   }

   // Process with LUT and time it
   t = (double)getTickCount();

   // Iterate over rows and columns of hsvMat
   for(int j=0;j<hsvMat.rows;++j)
   {
       // Get pointers to input and output rows
       thisRow = hsvMat.ptr<Vec3b>(j);
       r = result.ptr<unsigned char>(j);
       // Iterate over cols
       for(int i=0;i<hsvMat.cols;++i)
       {
          auto H=thisRow[i][0];              // Pick up this pixel's Hue
          auto S=thisRow[i][1];              // Pick up this pixel's Sat
          auto V=thisRow[i][2];              // Pick up this pixel's Value
          r[i]=HLUT[H] * SLUT[S] * VLUT[V];  // Lookup output pixel
       }
   }

   t = (((double)getTickCount() - t)*1000000)/getTickFrequency();
   cout << "Time with LUT: " << t << "us" << std::endl;

   // Write to disk for checking
   imwrite("resultLUT.png",result);
}

结果是：

​

​

我的iMac (使用clang++ -march=native -O3)上的时间表是：

Time with if statements: 38.429us
Time with LUT: 24.31us

如果有人想要为第二组循环使用代码并尝试替代方法，请随时尝试发布您得到的内容，但是保持第一组循环不变，以供参考。