基于RGB和HSV实现红色公章删除

彩色模型

数字图像处理中常用的采用模型是RGB(红,绿,蓝)模型和HSV(色调,饱和度,亮度),RGB广泛应用于彩色监视器和彩色视频摄像机,我们平时的图片一般都是RGB模型。而HSV模型更符合人描述和解释颜色的方式,HSV的彩色描述对人来说是自然且非常直观的。

RGB就是指Red,Green和Blue,一副图像由这三个channel(通道)构成;

Gray就是只有灰度值一个channel;

HSV即Hue(色调),Saturation(饱和度)和Value(亮度)三个channel。

难点

如果采用RGB进行颜色通道分离,然后提取红色,就会出现阀值很难控制,图像清晰度高低直接影响识别效果,例如下图(图片来源互联网):


原图

我们用标准方法进行公章分离:

import cv2

import numpy as np

import matplotlib.pyplot as plt

image=cv2.imread(r"gz.jpg",cv2.IMREAD_COLOR)  # 以BGR色彩读取图片

cols,rows,_=image.shape                            # 获取图片高宽

B_channel,G_channel,R_channel=cv2.split(image)    # 注意cv2.split()返回通道顺序

#红色通道阈值(调节好函数阈值为160时效果最好,太大一片白,太小干扰点太多)

_,RedThresh = cv2.threshold(R_channel,160,255,cv2.THRESH_BINARY)

#显示效果

cv2.imwrite('RedThresh.jpg',RedThresh)

cv2.imshow("RedThresh",RedThresh)

cv2.waitKey(0)

cv2.destroyAllWindows()

如下图片,有两个问题,一是上方的红色被分离,但是也许这些是需要的,二是这个文章文字都有被删除一些像素,这样会极大影响后续ocr识别效果,其实这个例子效果是好的了,有的更差,在实际效果中因为_,RedThresh = cv2.threshold(R_channel,160,255,cv2.THRESH_BINARY)阈值是固定,很难控制不同文件的效果。工程化使用这样完全不行。

我们再来看看,如果使用HSV是否有更好的效果?

import cv2

import numpy as np

from numpy import mean

image=cv2.imread(r"gz.jpg")

np.set_printoptions(threshold=np.inf)

hue_image = cv2.cvtColor(image, cv2.COLOR_BGR2HSV)

low_range = np.array([150, 103, 100])

high_range = np.array([180, 255, 255])

th = cv2.inRange(hue_image, low_range, high_range)

index1 = th == 255

img = np.zeros(image.shape, np.uint8)

img[:, :] = (255,255,255)

img[index1] = image[index1]#(0,0,255)

cv2.imshow('enhanced',img)

cv2.imwrite("img.jpg",img)

cv2.waitKey(0)

一片空白后中间一点红。公章的位置清晰可见,但是过于模糊,后续我们用图像加减也无法完美分离掉红色公章。

解决方法:

HSV虽然无法清晰分割出公章,但是提取红色公章的位置确是非常准确的,虽然显示红色不完善而且模糊,但是它的好处是不会把非红色内容显示出来。

我想到的解决方法是,采用HSV找出红色公章的位置,然后反色处理,膨胀多次把这一片区域找出来并分割再处理,然后再采用RGB处理。

直接上代码:

import cv2

import numpy as np

from numpy import mean

image=cv2.imread(r"gz.jpg")

np.set_printoptions(threshold=np.inf)

hue_image = cv2.cvtColor(image, cv2.COLOR_BGR2HSV)

low_range = np.array([150, 103, 100])

high_range = np.array([180, 255, 255])

th = cv2.inRange(hue_image, low_range, high_range)

index1 = th == 255

img = np.zeros(image.shape, np.uint8)

img[:, :] = (255,255,255)

img[index1] = image[index1]#(0,0,255)

gray=cv2.cvtColor(img,cv2.COLOR_RGB2GRAY)

kernel = np.ones((5, 5), np.uint8)

gray = cv2.dilate(~gray, kernel, iterations=4)#反色,因为其他位置都是0,可以任意多次膨胀而不出问题,这就是高明之处

contours, hierarchy = cv2.findContours(gray, cv2.RETR_EXTERNAL, cv2.CHAIN_APPROX_SIMPLE)

tmp3 = image.copy()

def cnt_area(cnt):

  area = cv2.contourArea(cnt)

  return area

contours.sort(key = cnt_area, reverse=True)

cnt = contours[0]

x, y, w, h = cv2.boundingRect(cnt)

red=image[y:y+h,x-10:x+w+10]#因为图片特性左右加了10个像素,不加也是可以的,只是为了方便演示

cv2.imwrite("red.jpg",red)

b,g,r=cv2.split(red)

redcopy=red.copy()

ret,th2 = cv2.threshold(r,160,255,cv2.THRESH_BINARY)

red[:,:,0] = th2

red[:,:,1] = th2

red[:,:,2] = th2

tmp3[y:y+h,x-10:x+w+10]=red#再把处理后的图片放回去

cv2.imwrite("t.jpg",tmp3)

cv2.imwrite("gray.jpg",gray)

cv2.waitKey(0)

我们看看反色以后膨胀效果,清晰可见公章位置

gray.jpg

我们再看看红色公章提取出来的内容

red.jpg

现在我们只需要对这个图片采用RGB方法进行处理就可以了,而且图片很小处理很快,也可以写一个自动循环ret,th2 = cv2.threshold(r,160,255,cv2.THRESH_BINARY) 160的阀值,直到提取到满意效果的文字才停止。

最后把图片返回原来的位置,看看效果

t.jpg

这样的文字做OCR就没有干扰了,完美。

总结一下:

HSV定位、RGB红色分离、放回原位置

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