為什么圖片識別要將彩色圖像灰度化？

正式解釋這個問題之前，我們需要了解，什么是灰度化？

什么是灰度化

簡單地說，灰度化處理就是將一幅彩色圖像轉(zhuǎn)化為灰度圖像的過程。

當(dāng)我們在電腦、電視、或手機等顯示器上顯示彩色時，RGB模型是為達到目的而較為常用的一種彩色信息表達方式。

RGB模型也稱為加色混色模型，是以R（紅）G（綠）B（藍）三色光互相疊加來實現(xiàn)混色的方法，尤其適用于顯示器等發(fā)光物體。

而灰度化就是使彩色圖像的R、G、B分量相等的過程，即令R=G=B，此時的彩色表示的就是灰度顏色。

會使用Photoshop的小伙伴可以打開顏色設(shè)置，令R=G=B，會發(fā)現(xiàn)隨著數(shù)值的變化而出現(xiàn)明暗不同的灰色。

當(dāng)R=G=B=255時，灰度值達到最高，顯示為白色，反之則顯示為黑色。

不會Photoshop的小伙伴們可以嘗試用另一個方法來體會：當(dāng)我們使用微信對屏幕進行截屏?xí)r，仔細觀察鼠標(biāo)下方的文字，會發(fā)現(xiàn)顯示有當(dāng)前鼠標(biāo)所指位置的RGB值。如下圖：

對下圖的彩色和灰色部分分別進行RGB值查看，會發(fā)現(xiàn)彩色部分R、G、B值各有不同，而灰色部分則僅有灰度值的變化。

圖像灰度化的目的

上文說到了將彩色圖像轉(zhuǎn)化為灰度圖像的過程就是圖像的灰度化處理過程。

圖像灰度化的目的是為了簡化矩陣，提高運算速度。

彩色圖像中的每個像素顏色由R、G、B三個分量來決定，而每個分量的取值范圍都在0-255之間，這樣對計算機來說，彩色圖像的一個像素點就會有256*256*256=16777216種顏色的變化范圍！

而灰度圖像是R、G、B分量相同的一種特殊彩色圖像，對計算機來說，一個像素點的變化范圍只有0-255這256種。

彩色圖片的信息含量過大，而進行圖片識別時，其實只需要使用灰度圖像里的信息就足夠了，所以圖像灰度化的目的就是為了提高運算速度。

當(dāng)然，有時圖片進行了灰度處理后還是很大，也有可能會采用二值化圖像（即像素值只能為0或1）。

圖像灰度化處理的幾種方式

圖像灰度化處理主要有以下幾種方式：

1. 分量法

將彩色圖像中的三分量的亮度作為三個灰度圖像的灰度值，可根據(jù)應(yīng)用需要選取一種灰度圖像。

圖：來源于網(wǎng)絡(luò)

2. 最大值法

將彩色圖像中的三分量亮度的最大值作為灰度圖的灰度值。

圖：來源于網(wǎng)絡(luò)

3. 平均值法

將彩色圖像中的三分量亮度求平均得到一個灰度值。

圖：來源于網(wǎng)絡(luò)

4. 加權(quán)平均法

根據(jù)重要性及其它指標(biāo)，將三個分量以不同的權(quán)值進行加權(quán)平均。由于人眼對綠色的敏感最高，對藍色敏感最低，因此，按下式對RGB三分量進行加權(quán)平均能得到較合理的灰度圖像。

圖：來源于網(wǎng)絡(luò)

對于以上四種處理方式，可根據(jù)實際需要進行選擇。下圖為分別使用四種方法得到的不同效果。

審核編輯：湯梓紅