给单帧灰度图添加颜色元素

Question

我有一张单帧灰度图像。我想修改图像，使某个值的所有像素都变成彩色，比如红色。显然我需要将图像转换为 3 帧图像。为方便起见，我使用包 EBImage，但仅使用基本包的简单代码会很棒。

mat = round(matrix(runif(100), ncol = 5), digits = 1)
mat
      [,1] [,2] [,3] [,4] [,5]
 [1,]  0.1  0.2  0.6  0.1  0.8
 [2,]  0.1  0.3  0.4  0.5  0.6
 [3,]  0.6  0.3  0.8  0.8  0.5
 [4,]  0.5  0.9  0.7  0.3  0.2
 [5,]  0.7  0.7  0.9  0.3  0.2
 [6,]  0.6  1.0  0.4  0.7  0.3
 [7,]  0.7  0.6  0.5  0.8  0.5
 [8,]  0.4  0.8  0.2  0.2  0.1
 [9,]  0.2  0.1  0.4  0.9  0.6
[10,]  0.7  0.3  0.2  0.3  0.8
[11,]  0.8  1.0  0.4  0.8  0.3
[12,]  0.8  1.0  0.5  0.8  0.7
[13,]  0.6  0.5  0.9  0.9  0.1
[14,]  1.0  0.5  0.6  0.0  0.3
[15,]  0.1  0.5  0.6  0.6  0.2
[16,]  0.2  0.8  0.2  0.5  0.2
[17,]  0.9  0.9  0.4  0.7  0.1
[18,]  0.3  0.7  0.9  0.7  0.4
[19,]  1.0  0.0  0.5  0.0  1.0
[20,]  0.2  0.3  0.9  0.3  0.6

matgray = 255*mat
mat_rgb = channel(matgray, 'rgb') ## using EBImage package
dim(mat_rgb)
[1] 20  5  3
mat_red = channel(mat_rgb, 'asred')

# To generate and save gray image from gray matrix
par(mar = c(0,0,0,0))
png(filename = paste("Image.png"), res=1)
image(mat_red, axes = FALSE)
dev.off()

当我继续保存图像时，它显示Missing frame index for an image stack, assuming 'i = 1'，图像确实没有显示任何红色...谢谢您的帮助！

Answer 1

你几乎答对了。 channel(mat, 'rgb') 或其别名函数 toRGB(mat)，通过复制红色、绿色和蓝色通道上的像素强度，将单个灰度帧提升为 RGB 图像，从而生成 3D 阵列。默认情况下，EBImage 对 [0:1] 范围内的图像数据进行操作，因此通常您不会将矩阵乘以 255。您可以使用 display 来可视化数据。

library(EBImage)
set.seed(0) # set random number generator state for reproducibility

mat <- round(matrix(runif(100), ncol = 5), digits = 1)
mat_rgb <- channel(mat, 'rgb') #or: toRGB(mat)
mat_rgb

## Image 
##   colorMode    : Color 
##   storage.mode : double 
##   dim          : 20 5 3 
##   frames.total : 3 
##   frames.render: 1 
## 
## imageData(object)[1:5,1:5,1]
##      [,1] [,2] [,3] [,4] [,5]
## [1,]  0.9  0.8  0.4  0.4  1.0
## [2,]  0.3  0.9  0.8  0.9  0.4
## [3,]  0.4  0.2  0.6  0.3  0.7
## [4,]  0.6  0.7  0.8  0.5  0.4
## [5,]  0.9  0.1  0.6  0.3  0.3

display(mat_rgb)

但是即使图像的 colorMode 是 Color 结果仍然显示为灰色阴影，因为每个像素的颜色强度在 3 个通道中是相同的。 channel(mat_rgb, 'asred') 仅提取通过复制其值从灰度原件生成的红色分量。因此，您最终将拥有与开始时相同的框架。

mat_red <- channel(mat_rgb, 'asred')
mat_red

## Image 
##   colorMode    : Grayscale 
##   storage.mode : double 
##   dim          : 20 5 
##   frames.total : 1 
##   frames.render: 1 
## 
## imageData(object)[1:5,1:5]
##      [,1] [,2] [,3] [,4] [,5]
## [1,]  0.9  0.8  0.4  0.4  1.0
## [2,]  0.3  0.9  0.8  0.9  0.4
## [3,]  0.4  0.2  0.6  0.3  0.7
## [4,]  0.6  0.7  0.8  0.5  0.4
## [5,]  0.9  0.1  0.6  0.3  0.3

identical(imageData(mat_red), mat) #or: identical(as.array(mat_red), mat)

## [1] TRUE

您可以使用灰度矩阵作为 rgbImage 中的 red 通道，将所有像素着色为红色。

mat_red <- rgbImage(red = mat)

display(mat_red)

为了使用固定颜色仅突出显示满足特定条件的像素，同时将图像的其余部分保留为灰度，您需要将原始强度矩阵作为红色、绿色和蓝色通道提供给 rgbImage但是改变了感兴趣的像素，使它们编码所需的颜色。例如，要将阈值 0.2 以下的所有像素都涂成红色，您可以在红色通道中将它们设置为 1（最大颜色值），在其他两个通道中设置为 0。

pts <- which(mat<0.2)

mat_r <- mat_g <- mat_b <- mat
mat_r[pts] <- 1
mat_g[pts] <- 0
mat_b[pts] <- 0

display( rgbImage(mat_r, mat_g, mat_b) )

其他颜色对应的值可以很容易地从col2rgb.

中得到

col2rgb("orange")/255

##           [,1]
## red   1.0000000
## green 0.6470588
## blue  0.0000000

给单帧灰度图添加颜色元素

Add color elements to single-frame greyscale image

rgb

r

image