Matplotlib可显示白平衡图像但cv2.imwrite保存为黑图的解决方法

用户采用参考白法（白补丁白平衡）对RGB格式整数数组的原始图像做色彩校正，得到取值范围在0-1之间的浮点型数组。用Matplotlib能正常显示校正后的图像，但通过cv2.imwrite保存为JPG或PNG格式时，得到的是全黑图像，需解决正确保存的方法。

用户提供的校正代码如下：

def whitepatch_balancing(image, from_row, from_column, row_width, column_width):
    fig, ax = plt.subplots(1,2, figsize=(10,5))
    ax[0].imshow(image)
    ax[0].add_patch(Circle((from_column, from_row),
                              linewidth=3,
                              edgecolor='r', facecolor='none'));

    ax[0].set_title('Original image')
    image_patch = image[from_row:from_row+row_width, from_column:from_column+column_width]
    image_max = (image*1.0 / image_patch.max(axis=(0, 1))).clip(0, 1)
    ax[1].imshow(image_max);
    ax[1].set_title('Whitebalanced Image with MAX value of white')
    plt.show()
    return image_max

if __name__ == '__main__':
    image = imread('img.jpg')
    balanced_img = whitepatch_balancing(image, 60, 1230, 20, 20)

原因分析 #

cv2.imwrite对输入图像格式有严格要求：

• 保存8位图像时，需要像素值为0-255的整数
• 保存16位图像时，需要像素值为0-65535的整数
  而你的校正结果是0-1之间的浮点型数组，cv2.imwrite会直接将这些小数截断为0，最终保存出全黑图像。

解决步骤 #

只需将浮点型校正图像转换为符合要求的整数格式即可，具体操作如下：

1. 映射浮点值到8位整数范围
   对校正后的balanced_img执行数值转换：

   import numpy as np
   # 先确保数值在0-1范围内，再乘以255转换为uint8类型
   save_img = (np.clip(balanced_img, 0, 1) * 255).astype('uint8')
   

2. 调整通道顺序（可选）
   Matplotlib的imread读取的图像通道顺序是RGB，但OpenCV默认使用BGR通道顺序，直接保存会出现色彩偏差，需转换通道：

   import cv2
   save_img_bgr = cv2.cvtColor(save_img, cv2.COLOR_RGB2BGR)
   

3. 调用cv2.imwrite保存
   最后执行保存操作：

   # 保存为JPG
   cv2.imwrite('balanced_image.jpg', save_img_bgr)
   # 或保存为PNG
   cv2.imwrite('balanced_image.png', save_img_bgr)
   

完整修改后的主函数示例 #

if __name__ == '__main__':
    import cv2
    import numpy as np
    from matplotlib.image import imread
    from matplotlib import pyplot as plt
    from matplotlib.patches import Circle

    image = imread('img.jpg')
    balanced_img = whitepatch_balancing(image, 60, 1230, 20, 20)
    
    # 转换格式并保存
    save_img = (np.clip(balanced_img, 0, 1) * 255).astype('uint8')
    save_img_bgr = cv2.cvtColor(save_img, cv2.COLOR_RGB2BGR)
    cv2.imwrite('balanced_img.jpg', save_img_bgr)

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Yustas