python 图片灰度化 opencv-python

1、简介

opencv是一个强大的图像处理和计算机视觉库,实现了很多实用算法,而opencv-python是OpenCV的python接口。直接安装opencv-python包(非官方):

 pip install opencv-python

2、知识点

图片都是像素点

图片是由一个一个的像素点组成的,像素是图像的最小单元,我们右键——>属性去查看图片的信息,看到图片的尺寸如下图:即宽度是372个像素,高度也是300个像素,也就是说这张图片是由一个372 * 300的像素点矩阵构成的,这个矩阵是372行,300列,共有372 * 300 = 111600个像素点。

图片的像素信息

绝大部分图片是 RGB 类型的,即是用RGB(红绿蓝)三原色组成的图片。在图像处理中,用RGB三个分量(R:Red,G:Green,B:Blue),即红、绿、蓝三原色来表示真彩色,R分量,G分量,B分量的取值范围均为0~255,比如电脑屏幕上的一个红色的像素点的三个分量的值分别为:255,0,0

3、图片灰度化

什么叫图片的灰度化呢?其实很简单,就是让像素点矩阵中的每一个像素点都满足下面的关系:R=G=B(就是红色变量的值,绿色变量的值,和蓝色变量的值,这三个值相等),此时的这个值叫做灰度值。

理解一张图片是由一个像素点矩阵构成,就知道我们对图像的处理就是对这个像素点矩阵的操作,想要改变某个像素点的颜色,只要在这个像素点矩阵中找到这个像素点的位置,比如第x行,第y列,所以这个像素点在这个像素点矩阵中的位置就可以表示成(x,y),因为一个像素点的颜色由红、绿、蓝三个颜色变量表示,所以我们通过给这三个变量赋值,来改变这个像素点的颜色,比如改成红色(255,0,0),可以表示为(x,y,(R=255,G=0,B=0))x行y列的像素值为(255,0,0)。

平均值法:

是转化后R,G,B的值为转化前R,G,B的平均值

灰度化后的R=(处理前的R + 处理前的G +处理前的B)/ 3
灰度化后的G=(处理前的R + 处理前的G +处理前的B)/ 3
灰度化后的B=(处理前的R + 处理前的G +处理前的B)/ 3

加权平均法(处理效果最好):

按照一定权值,对R,G,B的值加权平均

灰度化后的R =  处理前的R * 0.3+ 处理前的G * 0.59 +处理前的B * 0.11
灰度化后的G =  处理前的R * 0.3+ 处理前的G * 0.59 +处理前的B * 0.11
灰度化后的B =  处理前的R * 0.3+ 处理前的G * 0.59 +处理前的B * 0.11

最大值发:

使转化后的R,G,B得值等于转化前3个值中最大的一个

   灰度化后的R、G、B=处理前的R、G、B中的最大值

4、代码示例

# 先加载一张图片 打印它的一些关键信息
image = cv.imread("C:/path/to/image/doge.png")
print(image.shape) # (372, 300, 3)
print(image.size) # 334800
print(image.dtype) # uint8
def gray_by_max():
    # 最大值法:使转化后的R,G,B得值等于转化前3个值中最大的一个,即: R=G=B=max(R,G,B)这种方法转换的灰度图亮度很高。
    dst = np.zeros((image.shape[0], image.shape[1], 1), np.uint8)
    for i in range(image.shape[0]):
        for j in range(image.shape[1]):
            dst[i, j] = max(image[i, j][0], image[i, j][1], image[i, j][2])
    print(dst)
    cv.imwrite("C:/path/to/image/doget_max_gray.png", dst)
最大灰度法
def gray_by_avg():
    # 平均值法:是转化后R,G,B的值为转化前R,G,B的平均值。即:R=G=B=(R+G+B)/3  这种方法产生的灰度图像比较柔和。
    dst = np.zeros((image.shape[0], image.shape[1], 1), np.uint8)
    for i in range(image.shape[0]):
        for j in range(image.shape[1]):
            dst[i, j] = (image[i, j][0] + image[i, j][1] + image[i, j][2]) / 3
    print(dst)
    cv.imwrite("C:/path/to/image/doget_avg_gray.png", dst)
平均灰度法
def gray_with_weight():
    # 加权平均值法:按照一定权值,对R,G,B的值加权平均,即:R=G=B=(W(r) * R+ W(g) * G+ W(b) * B),
    # 其中W(x)分别为R,G,B的权值,取不同的值形成不同的灰度图像。由于人眼对绿色最为敏感,红色次之,对蓝色的敏感性最低,因此一般情况下,
    # W(r)=0.299, W(g)=0.587, W(b)=0.114得到的灰度图像效果最好。
    dst = np.zeros((image.shape[0], image.shape[1], 3), np.uint8)
    for i in range(image.shape[0]):
        for j in range(image.shape[1]):
            dst[i, j] = (0.3 * image[i, j][0] + 0.11 * image[i, j][1] + 0.59 * image[i, j][2])
    print(dst)
    cv.imwrite("C:/path/to/image/doget_weight_gray.png", dst)
加权灰度法

DogeCoin-胡侃胡分析

Dogecoin,有人称作“狗狗币/狗币”,诞生于2013年12月8日,基于Scrypt算法,是一款虚拟货币。

先来无事,爬一些狗狗币的历史数据,做一下简单的分析,主要涉及到每日投入回报,斐波那契回撤线、RSI等各项指标的计算和绘图,同时有一些浅显的见解。

乱侃乱聊诸位客官见笑了。话不多说,代码人先撸为敬

#引入包
import pandas as pd
import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
import plotly.graph_objects as go
plt.style.use('fivethirtyeight')
# 加载数据
df = pd.read_csv("doge_history.csv")
# 设置交易日期为索引
df = df.set_index(pd.DatetimeIndex(df['tickertime'].values))
# csv有一列是序列号存在,在本实例中没有价值,直接去掉这一列
df.drop('Unnamed: 0',axis=1, inplace=True)
# 按照交易日期排序
df = df.sort_index()
# 展示数据 每列含义: 索引列 | 交易日期 | 开盘价 | 收盘价 | 当日最高价 | 当日最低价 | 市值 | 交易量 | 相对前日涨幅
df
# 总数据量是 533条,时间是从2019年12月截至到2021年5月中旬
df.describe()
DogeCoin 历史数据的基本情况

简单看一下数据的基本情况.
我们可以看到每一项纬度的基本情况,例如收盘价的平均值,最大最小值及各分位的值#单纯开盘价的差值可以看出狗狗币的波动之大有点惊掉下巴了.

DogeCoin历史数据基本分析

绘制K线图
 当然我们可以从很多平台看到具体的K线图,不过我们为了装13也自己画一个图来撸一撸。

DogeCoin 每日K线
  • 自从进入2021年4月以来狗狗币冲击力一次0.8美分之后就开始疲软了
  • 我们很想知道目前阶段是不是应该继续持有它(当然前提是你以前就有,且没有在高位接盘)
  • 我们用最基础的斐波那契回撤支持线来分下,狗狗币抗不抗压
# 计算斐波那契回撤线, 一共设置4层回撤支撑线
maximum_price = df['closeprice'].max()
minimum_price = df['closeprice'].min()
difference = maximum_price - minimum_price
first_level = maximum_price - difference * 0.236
second_level = maximum_price - difference * 0.382
third_level = maximum_price - difference * 0.5
fourth_level = maximum_price - difference * 0.618
# 画图, 除了基本的四条斐波那契回撤线之外再把最大最小值的线也加上
# 同时也把交易量的图画出来
top = plt.subplot2grid((4,4), (0,0), rowspan=3, colspan=4)
top.plot(df.index, df['closeprice'], label='Close')
top.axhline(maximum_price, linestyle='--', alpha=0.5,color ='red')
top.axhline(first_level, linestyle='--', alpha=0.5,color ='orange')
top.axhline(second_level, linestyle='--', alpha=0.5,color ='yellow')
top.axhline(third_level, linestyle='--', alpha=0.5,color ='green')
top.axhline(fourth_level, linestyle='--', alpha=0.5,color ='blue')
top.axhline(minimum_price, linestyle='--', alpha=0.5,color ='purple')
plt.title('Close 2019-2021')
plt.legend(loc='upper left')
bottom = plt.subplot2grid((4,4),(3,0),rowspan=3, colspan=4)
plt.title('Volum 2019-2021')
bottom.bar(df.index,df['vol'])
plt.subplots_adjust(hspace=0.75)
plt.gcf().set_size_inches(15,8)
DogeCoin 斐波那契数回撤线

从图中我们可以明显看出来几个情况:

  • 交易量上升的几个时间周期内,狗狗的价格也在上升
  • 4、5月份狗狗回撤支撑还不错

接下来我们再从RSI和SMA这些指标看一看数据的反馈情况

# 每日投入回报
DSR = df['closeprice'].pct_change(1)
DSR
DogeCoin DSR基本情况
# 画出每日投资回报的图
plt.figure(figsize=(25,8))
plt.plot(DSR.index, DSR, label='Close', lw=1, alpha =0.65)
plt.title('DogeCoin Daily Simple Return')
plt.ylabel('Percentage')
plt.xlabel('Date')
plt.xticks(rotation=75)
DogeCoin DSR 波动图

单纯从每日投入回报的数据上看狗狗币不太适合稳重投资人入手,波动太大

  • 有两天的浮动超过百分之百,如果地位入手确实赚了,但是高位洁癖就赔惨了
  • 这样大的波动如果运气好玩杠杆真的算是高潮迭起了
# 计算强弱指标RSI
delta = df['closeprice'].diff(1)
delta = delta.dropna()
up = delta.copy()
down = delta.copy()
up[up<0] = 0
print(up.head(3))
down[down>0] = 0
time_period = 14
AVG_Gain = up.rolling(window=time_period).mean()
AVG_Loss = abs(down.rolling(window=time_period).mean())
RS = AVG_Gain / AVG_Loss
RSI = 100.0 - (100.0 / (1.0 + RS))
# 计算30天简单移动平均线 30 day simple moving average
SMA30 = df['closeprice'].rolling(window=30).mean()
df['SMA30'] = SMA30
df
# 画出RSI 和 SMA的图
fig, ax = plt.subplots(1,2,figsize=(15,5))
ax0 = RSI.plot(ax=ax[0])
ax0.axhline(30, color='green')
ax0.axhline(70, color='red')
df[['closeprice','SMA30']].plot(ax=ax[1])
DogeCoin RSI 和SMA30

我们把RSI强弱指标的数据用两张图展示出来:

  • 从SMA30 + 收盘价趋势来看,狗狗应该还会上升
  • 截至到2021年5月中旬,从RSI的基本分析来说超买情况刚刚回去,盘整回落
  • 结论就是还可以继续持有
  • All In

matplotlib.pyplot入门: http://www.lifefunker.com/archives/193
RSI: http://www.lifefunker.com/archives/190
超买、超卖: http://www.lifefunker.com/archives/186
plotly: http://www.lifefunker.com/archives/169
RSI: http://www.lifefunker.com/archives/163