图像拼接python

⑴ python有哪些技术上的优点比其他语言好在哪儿

Python有哪些技术上的优点

1. 面向对象和函数式

从根本上讲，Python是一种面向对象的语言。它的类模型支持多态、运算符重载和多重继承等高级概念，并且以Python特有的简洁的语法和类型为背景，OOP十分易于使用。事实上，即使你不懂这些术语，仍会发现学习Python比学习其他OOP语言要容易得多。

除了作为一种强大的代码组织和重用手段以外，Python的OOP本质使它成为其他面向对象系统语言的理想脚本工具。例如，通过适当的粘接代码，Python程序可以对C++、Java和C#的类进行子类的定制。

OOP只是Python的一个选择而已，这一点非常重要。即使不能立马成为一个面向对象高手，但你同样可以继续深入学习。就像C++一样，Python既支持面向对象编程也支持面向过程编程的模式。如果条件允许，其面向对象的工具可以立即派上用场。这对策略开发模式十分有用，该模式常用于软件开发的设计阶段。

除了最初的过程式（语句为基础）和面向对象（类为基础）的编程范式，Python在最近几年内置了对函数式编程的支持——一个多数情况下包括生成器、推导、闭包、映射、装饰器、匿名lambda函数和第一类函数对象的集合。这是对其本身OOP工具的补充和替代。

2. 免费

Python的使用和分发是完全免费的。就像其他的开源软件一样，例如，Tcl、Perl、Linux和Apache。你可以从Internet上免费获得Python的源代码。你可以不受限制地复制Python，或将其嵌入你的系统或者随产品一起发布。实际上，如果你愿意的话，甚至可以销售它的源代码。

但请别误会：“免费”并不代表“没有支持”。恰恰相反，Python的在线社区对用户需求的响应和商业软件一样快。而且，由于Python完全开放源代码，提高了开发者的实力，并产生了一个很大的专家团队。

尽管研究或改变一种程序语言的实现并不是对每一个人来说都那么有趣，但是当你知道如果需要的话可以做到这些，该是多么的令人欣慰。你不需要去依赖商业厂商的智慧，因为最终的文档和终极的净土（源码）任凭你的使用。

Python的开发是由社区驱动的，是Internet大范围的协同合作努力的结果。Python语言的改变必须遵循一套规范而有约束力的程序（称作PEP流程），并需要经过规范的测试系统进行彻底检查。正是这样才使得Python相对于其他语言和系统可以保守地持续改进。

尽管Python 2.X和Python 3.X版本之间的分裂有力并蓄意地破坏了这项传统，但通常它仍然体现在Python的这两个系列内部。

⑵ python处理图片数据

目录

1.机器是如何存储图像的？

2.在Python中读取图像数据

3.从图像数据中提取特征的方法#1：灰度像素值特征

4.从图像数据中提取特征的方法#2：通道的平均像素值

5.从图像数据中提取特征的方法#3：提取边缘
是一张数字8的图像，仔细观察就会发现，图像是由小方格组成的。这些小方格被称为像素。

但是要注意，人们是以视觉的形式观察图像的，可以轻松区分边缘和颜色，从而识别图片中的内容。然而机器很难做到这一点，它们以数字的形式存储图像。请看下图：

机器以数字矩阵的形式储存图像，矩阵大小取决于任意给定图像的像素数。

假设图像的尺寸为180 x 200或n x m，这些尺寸基本上是图像中的像素数（高x宽）。

这些数字或像素值表示像素的强度或亮度，较小的数字（接近0）表示黑色，较大的数字（接近255）表示白色。通过分析下面的图像，读者就会弄懂到目前为止所学到的知识。

下图的尺寸为22 x 16，读者可以通过计算像素数来验证：

图片源于机器学习应用课程

刚才讨论的例子是黑白图像，如果是生活中更为普遍的彩色呢？你是否认为彩色图像也以2D矩阵的形式存储？

彩色图像通常由多种颜色组成，几乎所有颜色都可以从三原色（红色，绿色和蓝色）生成。

因此，如果是彩色图像，则要用到三个矩阵（或通道）——红、绿、蓝。每个矩阵值介于0到255之间，表示该像素的颜色强度。观察下图来理解这个概念：

图片源于机器学习应用课程

左边有一幅彩色图像（人类可以看到），而在右边，红绿蓝三个颜色通道对应三个矩阵，叠加三个通道以形成彩色图像。

请注意，由于原始矩阵非常大且可视化难度较高，因此这些不是给定图像的原始像素值。此外，还可以用各种其他的格式来存储图像，RGB是最受欢迎的，所以笔者放到这里。读者可以在此处阅读更多关于其他流行格式的信息。

用Python读取图像数据

下面开始将理论知识付诸实践。启动Python并加载图像以观察矩阵：

import pandas as pd
import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
%matplotlib inline
from skimage.io import imread, imshow
image = imread('image_8_original.png', as_gray=True)
imshow(image)

#checking image shape
image.shape, image

（28，28）

矩阵有784个值，而且这只是整个矩阵的一小部分。用一个LIVE编码窗口，不用离开本文就可以运行上述所有代码并查看结果。

下面来深入探讨本文背后的核心思想，并探索使用像素值作为特征的各种方法。

方法#1：灰度像素值特征

从图像创建特征最简单的方法就是将原始的像素用作单独的特征。

考虑相同的示例，就是上面那张图（数字‘8’），图像尺寸为28×28。

能猜出这张图片的特征数量吗？答案是与像素数相同！也就是有784个。

那么问题来了，如何安排这784个像素作为特征呢？这样，可以简单地依次追加每个像素值从而生成特征向量。如下图所示：

下面来用Python绘制图像，并为该图像创建这些特征：

image = imread('puppy.jpeg', as_gray=True)

image.shape, imshow(image)

（650，450）

该图像尺寸为650×450，因此特征数量应为297,000。可以使用NumPy中的reshape函数生成，在其中指定图像尺寸：

#pixel features

features = np.reshape(image, (660*450))

features.shape, features

(297000,)
array([0.96470588, 0.96470588, 0.96470588, ..., 0.96862745, 0.96470588,
0.96470588])

这里就得到了特征——长度为297,000的一维数组。很简单吧？在实时编码窗口中尝试使用此方法提取特征。

但结果只有一个通道或灰度图像，对于彩色图像是否也可以这样呢？来看看吧！

方法#2：通道的平均像素值

在读取上一节中的图像时，设置了参数‘as_gray = True’，因此在图像中只有一个通道，可以轻松附加像素值。下面删除参数并再次加载图像：

image = imread('puppy.jpeg')
image.shape

(660, 450, 3)

这次，图像尺寸为（660，450，3），其中3为通道数量。可以像之前一样继续创建特征，此时特征数量将是660*450*3 = 891,000。

或者，可以使用另一种方法：

生成一个新矩阵，这个矩阵具有来自三个通道的像素平均值，而不是分别使用三个通道中的像素值。

下图可以让读者更清楚地了解这一思路：

这样一来，特征数量保持不变，并且还能考虑来自图像全部三个通道的像素值。

image = imread('puppy.jpeg')
feature_matrix = np.zeros((660,450))
feature_matrix.shape

(660, 450)

现有一个尺寸为（660×450×3）的三维矩阵，其中660为高度，450为宽度，3是通道数。为获取平均像素值，要使用for循环：

for i in range(0,iimage.shape[0]):
for j in range(0,image.shape[1]):
feature_matrix[i][j] = ((int(image[i,j,0]) + int(image[i,j,1]) + int(image[i,j,2]))/3)

新矩阵具有相同的高度和宽度，但只有一个通道。现在，可以按照与上一节相同的步骤进行操作。依次附加像素值以获得一维数组：

features = np.reshape(feature_matrix, (660*450))
features.shape

(297000,)

方法#3：提取边缘特征

请思考，在下图中，如何识别其中存在的对象：

识别出图中的对象很容易——狗、汽车、还有猫，那么在区分的时候要考虑哪些特征呢？形状是一个重要因素，其次是颜色，或者大小。如果机器也能像这样识别形状会怎么样？

类似的想法是提取边缘作为特征并将其作为模型的输入。稍微考虑一下，要如何识别图像中的边缘呢？边缘一般都是颜色急剧变化的地方，请看下图：

笔者在这里突出了两个边缘。这两处边缘之所以可以被识别是因为在图中，可以分别看到颜色从白色变为棕色，或者由棕色变为黑色。如你所知，图像以数字的形式表示，因此就要寻找哪些像素值发生了剧烈变化。

假设图像矩阵如下：

图片源于机器学习应用课程

该像素两侧的像素值差异很大，于是可以得出结论，该像素处存在显着的转变，因此其为边缘。现在问题又来了，是否一定要手动执行此步骤？

当然不！有各种可用于突出显示图像边缘的内核，刚才讨论的方法也可以使用Prewitt内核（在x方向上）来实现。以下是Prewitt内核：

获取所选像素周围的值，并将其与所选内核（Prewitt内核）相乘，然后可以添加结果值以获得最终值。由于±1已经分别存在于两列之中，因此添加这些值就相当于获取差异。

还有其他各种内核，下面是四种最常用的内核：

图片源于机器学习应用课程

现在回到笔记本，为同一图像生成边缘特征：

#importing the required libraries
import numpy as np
from skimage.io import imread, imshow
from skimage.filters import prewitt_h,prewitt_v
import matplotlib.pyplot as plt
%matplotlib inline

#reading the image
image = imread('puppy.jpeg',as_gray=True)

#calculating horizontal edges using prewitt kernel
edges_prewitt_horizontal = prewitt_h(image)
#calculating vertical edges using prewitt kernel
edges_prewitt_vertical = prewitt_v(image)

imshow(edges_prewitt_vertical, cmap='gray')