使用 Python OpenCV 读取颜色索引的 .tiff 文件

Question

我有.tiff files containing color-indexed images，即图像本身 (1024x1024) 包含每个像素的索引（在我的情况下为 0、1），并且在 tiff 文件中是一个将这些代码映射到颜色的颜色图 (256x3)

code    R   G   B
_________________
0 =     0   0   0
1 =     140 215 115
2 =     255 255 255 ... (other codes are irrelevant for me)

我想用 Python 读取索引图像。我正在使用 OpenCV 并关注 the docs 我试过这个（不使用 -1 标志会给出 RGB 图像）：

img = cv2.imread(file, cv2.IMREAD_UNCHANGED)     # cv2.IMREAD_UNCHANGED = -1

我希望保持不变的索引颜色图像，即图像1024x1024 包含值0 或1。但是我得到了一个1024x1024 图像，其值为0 或181。

我很困惑181 的来源（不是相应颜色值的平均值；(140 + 215 + 115) / 3 = 157），我也不想手动更改这些值。 有没有办法使用 Python OpenCV（或者如果需要其他库）读取颜色索引的 tiff 文件以 [a] 获取索引图像和（可选）[b] 甚至获取颜色图?

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一个示例文件是here。使用 MATLAB 读取此数据按预期工作：

img = imread(file);              % returns img: (1024, 1024) with values [0, 1]
[img, cmap] = imread(file);      % returns img: (1024, 1024) with values [0, 1], cmap (256x3)

Answer 1

更新答案

看来Pillow 也可以从您的 TIFF 中提取调色板。我不是 Python 专家，但我写了这个并且它似乎有效：

from PIL import Image

image = Image.open('indexed.tif')
print(image.getpalette()[:12])

输出

[0, 0, 0, 140, 215, 115, 255, 255, 255, 0, 0, 0]

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原答案

您可以使用 ImageMagick 在命令行中轻松完成您所要求的操作，该软件安装在大多数 Linux 发行版上，适用于 macOS 和 Windows。

先回答最后一部分，可以用这个命令提取调色板：

identify -verbose indexed.tif

样本输出

Image: indexed.tif
  Format: TIFF (Tagged Image File Format)
  Mime type: image/tiff
  Class: PseudoClass
  Geometry: 1024x1024+0+0
  Resolution: 72x72
  Print size: 14.2222x14.2222
  Units: PixelsPerInch
  Colorspace: sRGB
  Type: Palette
  Endianess: LSB
  Depth: 8-bit
  Channel depth:
    Red: 8-bit
    Green: 8-bit
    Blue: 8-bit
  Channel statistics:
    Pixels: 1048576
    Red:
      min: 0  (0)
      max: 140 (0.54902)
      mean: 24.9271 (0.0977535)
      standard deviation: 53.5578 (0.210031)
      kurtosis: 0.832982
      skewness: 1.68315
      entropy: 0.675795
    Green:
      min: 0  (0)
      max: 215 (0.843137)
      mean: 38.281 (0.150121)
      standard deviation: 82.2495 (0.322547)
      kurtosis: 0.832982
      skewness: 1.68315
      entropy: 0.675795
    Blue:
      min: 0  (0)
      max: 115 (0.45098)
      mean: 20.4759 (0.0802975)
      standard deviation: 43.9939 (0.172525)
      kurtosis: 0.832982
      skewness: 1.68315
      entropy: 0.675795
  Image statistics:
    Overall:
      min: 0  (0)
      max: 215 (0.843137)
      mean: 27.8947 (0.109391)
      standard deviation: 59.9337 (0.235034)
      kurtosis: 2.61693
      skewness: 2.01681
      entropy: 0.675795
  Colors: 2
  Histogram:
    861876: (  0,  0,  0) #000000 black
    186700: (140,215,115) #8CD773 srgb(140,215,115)
  Colormap entries: 256
  Colormap:
         0: (  0,  0,  0,255) #000000FF black
         1: (140,215,115,255) #8CD773FF srgba(140,215,115,1)
         2: (255,255,255,255) #FFFFFFFF white
         3: (  0,  0,  0,255) #000000FF black
         4: (  0,  0,  0,255) #000000FF black
         5: (  0,  0,  0,255) #000000FF black
         6: (  0,  0,  0,255) #000000FF black
         7: (  0,  0,  0,255) #000000FF black
         8: (  0,  0,  0,255) #000000FF black
         ...
         ...

您可以在上面的最后 8 行中看到您的调色板（颜色图）。更方便的命令是：

identify -verbose indexed.tif | grep -A8 "Colormap:"
  Colormap:
     0: (  0,  0,  0,255) #000000FF black
     1: (140,215,115,255) #8CD773FF srgba(140,215,115,1)
     2: (255,255,255,255) #FFFFFFFF white
     3: (  0,  0,  0,255) #000000FF black
     4: (  0,  0,  0,255) #000000FF black
     5: (  0,  0,  0,255) #000000FF black
     6: (  0,  0,  0,255) #000000FF black
     7: (  0,  0,  0,255) #000000FF black

现在是您问题的第一部分。为黑色和其他颜色获取零图像的最简单方法是将填充颜色设置为 1（ImageMagick 调用 gray(1)），然后将非黑色的所有内容设置为那个颜色。最后，另存为 PGM（便携式 GreyMap）文件，OpenCV 可以在没有任何库的情况下读取该文件，并且不能包含调色板，因此它不会让你乱七八糟：

convert indexed.tif -fill "gray(1)" +opaque black indices.pgm

这就是实际答案的结尾。以下只是额外的信息。

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请注意，这将是一张非常暗、对比度低的图像，因为它仅包含 0-255 范围内的 0 或 1，因此您需要对其进行标准化或对比度拉伸什么都看：

convert indices.pgm -normalize result.jpg

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请注意，如果您使用 ImageMagick v7+，identify 在上述命令中将变为 magick identify，convert 将变为 magick。