机器学习实战项目一（卡通化图像）

什么是OpenCV？

OpenCV（Open Source Computer Vision Library）是一个开源的计算机视觉和机器学习软件库。它由Intel于1999年发起，现在由Willow Garage主导，并由全世界开源社区共同维护。OpenCV是一个跨平台库，可以在Windows、Linux、macOS、Android和iOS等操作系统上运行。它包含了大量的计算机视觉算法，如图像处理、特征检测与描述、运动跟踪、目标识别、三维重建以及机器学习等。

OpenCV的主要应用领域包括实时计算机视觉、机器人技术、人机交互、物体识别、运动分析、安全监控、图像分割、自动驾驶等。由于其丰富的功能和高效的性能，OpenCV已经成为计算机视觉领域最受欢迎的库之一。

使用OpenCV，开发者可以轻松地处理和分析图像和视频数据，实现各种复杂的计算机视觉任务。它提供了大量的API和工具，使得开发者能够快速地构建出高效的计算机视觉应用。

如果你对计算机视觉或图像处理感兴趣，学习OpenCV将是一个很好的选择。

我们要建造什么？

我们的目标是将图像转换为卡通。我们将构建一个 python 应用程序，该应用程序将使用 OpenCV 将图像转换为其卡通。

我们的目标是构建一个应用程序，如下所示：

原始图像：

开发Image Cartoonifier的步骤

下载图片卡通化代码

请下载Image Cartoonfier Project的源代码：Cartoonify an Image in Python

或者

import cv2 #for image processing
import easygui #to open the filebox
import numpy as np #to store image
import imageio #to read image stored at particular pathimport sys
import matplotlib.pyplot as plt
import os
import tkinter as tk
from tkinter import filedialog
from tkinter import *
from PIL import ImageTk, Imagetop=tk.Tk()
top.geometry('400x400')
top.title('Cartoonify Your Image !')
top.configure(background='white')
label=Label(top,background='#CDCDCD', font=('calibri',20,'bold'))def upload():ImagePath=easygui.fileopenbox()cartoonify(ImagePath)def cartoonify(ImagePath):# read the imageoriginalmage = cv2.imread(ImagePath)originalmage = cv2.cvtColor(originalmage, cv2.COLOR_BGR2RGB)#print(image)  # image is stored in form of numbers# confirm that image is chosenif originalmage is None:print("Can not find any image. Choose appropriate file")sys.exit()ReSized1 = cv2.resize(originalmage, (960, 540))#plt.imshow(ReSized1, cmap='gray')#converting an image to grayscalegrayScaleImage= cv2.cvtColor(originalmage, cv2.COLOR_BGR2GRAY)ReSized2 = cv2.resize(grayScaleImage, (960, 540))#plt.imshow(ReSized2, cmap='gray')#applying median blur to smoothen an imagesmoothGrayScale = cv2.medianBlur(grayScaleImage, 5)ReSized3 = cv2.resize(smoothGrayScale, (960, 540))#plt.imshow(ReSized3, cmap='gray')#retrieving the edges for cartoon effect#by using thresholding techniquegetEdge = cv2.adaptiveThreshold(smoothGrayScale, 255, cv2.ADAPTIVE_THRESH_MEAN_C, cv2.THRESH_BINARY, 9, 9)ReSized4 = cv2.resize(getEdge, (960, 540))#plt.imshow(ReSized4, cmap='gray')#applying bilateral filter to remove noise #and keep edge sharp as requiredcolorImage = cv2.bilateralFilter(originalmage, 9, 300, 300)ReSized5 = cv2.resize(colorImage, (960, 540))#plt.imshow(ReSized5, cmap='gray')#masking edged image with our "BEAUTIFY" imagecartoonImage = cv2.bitwise_and(colorImage, colorImage, mask=getEdge)ReSized6 = cv2.resize(cartoonImage, (960, 540))#plt.imshow(ReSized6, cmap='gray')# Plotting the whole transitionimages=[ReSized1, ReSized2, ReSized3, ReSized4, ReSized5, ReSized6]fig, axes = plt.subplots(3,2, figsize=(8,8), subplot_kw={'xticks':[], 'yticks':[]}, gridspec_kw=dict(hspace=0.1, wspace=0.1))for i, ax in enumerate(axes.flat):ax.imshow(images[i], cmap='gray')save1=Button(top,text="Save cartoon image",command=lambda: save(ReSized6, ImagePath),padx=30,pady=5)save1.configure(background='#364156', foreground='white',font=('calibri',10,'bold'))save1.pack(side=TOP,pady=50)plt.show()def save(ReSized6, ImagePath):#saving an image using imwrite()newName="cartoonified_Image"path1 = os.path.dirname(ImagePath)extension=os.path.splitext(ImagePath)[1]path = os.path.join(path1, newName+extension)cv2.imwrite(path, cv2.cvtColor(ReSized6, cv2.COLOR_RGB2BGR))I= "Image saved by name " + newName +" at "+ pathtk.messagebox.showinfo(title=None, message=I)upload=Button(top,text="Cartoonify an Image",command=upload,padx=10,pady=5)
upload.configure(background='#364156', foreground='white',font=('calibri',10,'bold'))
upload.pack(side=TOP,pady=50)top.mainloop()

第 1 步：导入所需的模块

我们将导入以下模块：

• CV2：导入以使用 OpenCV 进行图像处理
• easygui：导入以打开文件框。它允许我们从系统中选择任何文件。
• Numpy：图像以数字的形式存储和处理。这些被当作数组。我们使用 NumPy 来处理数组。
• Imageio：用于读取使用路径的文件框选择的文件。
• Matplotlib：此库用于可视化和绘图。因此，它被导入以形成图像的情节。
• 操作系统：用于操作系统交互。在这里，读取路径并将图像保存到该路径。

法典：

导入 CV2 #for 图像处理

导入 Easygui #to 打开文件框

将 numpy 导入为 NP #to 存储映像

导入 imageio #to 读取存储在特定路径上的图像

导入系统

导入 matplotlib。pyplot 作为 plt

导入操作系统

将 tkinter 导入为 tk

从 tkinter 导入文件对话框

从 TKINTER 导入*

从 PIL 导入 ImageTk， Image

步骤 2：构建文件框以选择特定文件

在此步骤中，我们将构建应用程序的主窗口，按钮、标签和图像将驻留在其中。我们还通过 title（） 函数给它一个标题。

法典：

""“ fileopenbox 打开框以选择文件

并帮助我们将文件路径存储为字符串”""

def upload（）：

ImagePath=easygui。文件OpenBox()

卡通化（ImagePath)

解释：

上面的代码打开文件框，即从设备中选择文件的弹出框，每次运行代码时都会打开。fileopenbox（） 是 easyGUI 模块中的方法，它将所选文件的路径以字符串形式返回。

注意：现在，所有操作都将在单击按钮时完成，因此以下所有步骤都是函数 cartoonify （ImagePath） 的一部分

第 3 步：如何存储图像？

现在，试想一下，程序将如何读取图像？对于计算机来说，一切都只是数字。因此，在下面的代码中，我们将图像转换为numpy数组。

法典：

解释：

Imread 是 cv2 中的一种方法，用于以数字形式存储图像。这有助于我们根据需要执行操作。图像被读取为numpy数组，其中单元格值描述了像素的R、G和B值。

注意：我们在每次转换后调整图像大小，以最终以相似的比例显示所有图像。

从图像转换开始：

要将图像转换为卡通，需要进行多次转换。首先，将图像转换为灰度图像。是的，和以前的照片差不多。！然后，对灰度图像进行平滑处理，并尝试提取图像中的边缘。最后，我们形成一个彩色图像并用边缘遮罩它。这将创建一个美丽的卡通图像，其边缘和原始图像的颜色变浅。

让我们从这些转换开始，将图像转换为卡通图像。

第 4 步：将图像转换为灰度

法典：

解释：

cvtColor（image， flag） 是 cv2 中的一种方法，用于将图像转换为称为“flag”的颜色空间。在这里，我们的第一步是将图像转换为灰度。因此，我们使用 BGR2GRAY 标志。这将以灰度返回图像。灰度图像存储为 grayScaleImage。

每次转换后，我们使用 cv2 中的 resize（） 方法调整生成的图像大小，并使用 imshow（） 方法显示它。这样做是为了更清楚地了解每个转型步骤。

上面的代码将生成以下输出：

第 5 步：平滑灰度图像

法典：

解释：

为了使图像平滑，我们只需应用模糊效果即可。这是使用 medianBlur（） 函数完成的。在这里，中心像素被分配了属于内核的所有像素的平均值。反过来，创建模糊效果。

上面的代码生成以下输出：

第 6 步：检索图像的边缘

法典：

解释：

卡通效果有两个特点：

1. 突出显示的边缘
2. 平滑的色彩

在此步骤中，我们将研究第一个专业。在这里，我们将尝试检索边缘并突出显示它们。这是通过自适应阈值技术实现的。阈值是邻域像素值面积减去常数 C 的平均值，C 是从邻域像素的平均值或加权和中减去的常数。Thresh_binary 是应用的阈值类型，其余参数确定块大小。

第 7 步：准备蒙版图像

法典：

解释：

在上面的代码中，我们终于研究了第二个专业。我们准备一个浅色的彩色图像，最后用边缘遮罩以产生卡通图像。我们使用 bilateralFilter 来消除噪声。它可以在一定程度上被视为图像的平滑化。

第三个参数是像素邻域的直径，即某个像素周围的像素数，这将决定其值。第四个和第五个参数定义 signmaColor 和 sigmaSpace。这些参数用于产生西格玛效果，即使图像看起来恶毒，像水漆一样，去除颜色的粗糙度。

是的，它类似于现代手机相机中的美化或AI效果。

上面的代码生成以下输出：

第 8 步：赋予卡通效果

法典：

解释：

所以，让我们把这两个专业结合起来。这将使用 MASKING 完成。我们按位执行，并对两个图像进行遮罩。还记得，图像只是数字吗？

是的，这就是我们在“美化”图像上遮盖边缘图像的方式。

这终于卡通化了我们的形象！

上面的代码将生成如下所示的输出：

第 9 步：将所有过渡绘制在一起

法典：

解释：

要绘制所有图像，我们首先列出所有图像。此处的列表名为“images”，包含所有调整大小的图像。现在，我们在图中创建类似 subl=plots 的轴，并使用 imshow（） 方法在轴上的每个块中显示一对一的图像。

plt.show（） 在绘制每个子图后立即绘制整个图。

上面的代码将生成如下所示的输出：

步骤10：保存按钮的功能

解释：

在这里，我们的想法是保存生成的图像。为此，我们采用旧路径，只需将尾部（旧文件的名称）更改为新名称，并通过将新名称附加到文件的头部，将具有新名称的卡通化图像存储在同一文件夹中。

为此，我们通过 os.path.dirname（） 方法提取文件路径的头部。同样，os.path.splitext（ImagePath）[1] 用于从路径中提取文件的扩展名。

在这里，newName 将“Cartoonified_Image”存储为新文件的名称。os.path.join（path1， newName + extension） 将路径的头部连接到 newname 和扩展名。这将形成新文件的完整路径。

cv2 的 imwrite（） 方法用于将文件保存在提到的路径中。cv2.cvtColor（ReSized6， cv2.COLOR_RGB2BGR） 用于确保在保存图像时不会提取或突出显示任何颜色。因此，最后，用户将获得确认图像已保存为文件的名称和路径。

使用按钮执行后，此函数将产生以下输出：

第 11 步：制作主窗口

第 12 步：制作 卡通化 主窗口中的按钮

第 13 步：在主窗口中制作“保存”按钮

上面的代码在图像转换完成后立即创建一个按钮。它为用户提供了保存卡通化图像的选项。

第 14 步：构建 tkinter 窗口的 main 函数

最终结果：