影像就是陣列

你將學到

• 灰階與彩色影像如何對應到 NumPy 陣列
• shape、dtype 與通道順序的實際意義
• 每個人都會踩到的兩個坑：BGR 順序與 uint8 溢位

直覺

數位影像是一個取樣網格，每個取樣點（也就是像素）儲存一個亮度值。灰階影像是形狀為 $(H, W)$ 的二維陣列；彩色影像多了一個通道軸，形狀為 $(H, W, 3)$。

$$I : \{0, \dots, H-1\} \times \{0, \dots, W-1\} \to \{0, \dots, 255\}$$

第一個索引是列（$y$，由上往下），第二個索引是行（$x$，由左往右），和數學課上習慣的 $(x, y)$ 順序剛好相反。

程式碼

import cv2
import numpy as np

img = cv2.imread("cat.jpg")          # 形狀 (H, W, 3)，dtype 為 uint8，通道順序為 B、G、R
print(img.shape, img.dtype)

rgb = cv2.cvtColor(img, cv2.COLOR_BGR2RGB)   # 用 matplotlib 顯示前先轉換
gray = cv2.cvtColor(img, cv2.COLOR_BGR2GRAY) # 形狀 (H, W)

y, x = 120, 200
print(gray[y, x])                    # 先列、後行

練習

1. 讀入一張影像，印出每個顏色通道的平均值。哪一個最大？
2. 只用陣列切片把影像上下翻轉。