使用Python和OpenCV庫實現(xiàn)實時顏色識別系統(tǒng)
更新時間：2025年06月16日 11:13:12 作者：E-An居士
這篇文章主要介紹了使用Python和OpenCV庫實現(xiàn)的實時顏色識別系統(tǒng),這個系統(tǒng)能夠通過攝像頭捕捉視頻流,并在視頻中指定區(qū)域內(nèi)識別主要顏色（紅、黃、綠、藍）,這種技術(shù)在機器人視覺、自動化檢測和交互式應(yīng)用中有著廣泛的應(yīng)用前景,需要的朋友可以參考下
一、引言
今天我將介紹一個使用Python和OpenCV庫實現(xiàn)的實時顏色識別系統(tǒng)。這個系統(tǒng)能夠通過攝像頭捕捉視頻流，并在視頻中指定區(qū)域內(nèi)識別主要顏色（紅、黃、綠、藍）。這種技術(shù)在機器人視覺、自動化檢測和交互式應(yīng)用中有著廣泛的應(yīng)用前景。
二、系統(tǒng)概述
該系統(tǒng)主要包含以下幾個功能：
- 實時視頻捕捉
- 在視頻幀中劃定特定檢測區(qū)域
- 將檢測區(qū)域轉(zhuǎn)換為HSV色彩空間
- 分析區(qū)域內(nèi)的色調(diào)(H)值
- 根據(jù)H值范圍判斷顏色類型
- 實時顯示結(jié)果
三、代碼解析
1. 導入庫
import cv2
我們只需要導入OpenCV庫，它提供了強大的計算機視覺功能，包括圖像處理和視頻捕捉。
2. 顏色識別函數(shù)
def get_color(img):
H = []
color_name = None
img = cv2.resize(img,(640,400),)
# 將彩色圖轉(zhuǎn)換為HSV
HSV = cv2.cvtColor(img,cv2.COLOR_BGR2HSV)
# 畫矩形框
cv2.rectangle(img,(280,180),(360,260),(0,255,0),2)
# 依次取出每行每列的H，S,V值放入容器中
for i in range(280,360):
for j in range(180,260): H.append(HSV[j,i][0])
# 分別計算出H,S,V的最大最小
H_min = min(H);H_max = max(H)
# 判斷顏色
if H_min >= 0 and H_max <= 10 or H_min >= 156 and H_max <= 180: color_name='red'
elif H_min >= 26 and H_max <= 34 : color_name='yellow'
elif H_min >= 35 and H_max <= 77 : color_name='green'
elif H_min >= 100 and H_max <= 124 : color_name='blue'
print(color_name)
return img,color_name
函數(shù)功能詳解：
圖像預處理：
- 首先將輸入圖像調(diào)整為固定尺寸(640×400)，確保處理一致性
色彩空間轉(zhuǎn)換：
- 將BGR格式轉(zhuǎn)換為HSV格式，HSV色彩空間更適合顏色識別
- H(色調(diào))：表示顏色類型
- S(飽和度)：表示顏色的純度
- V(亮度)：表示顏色的明暗程度
檢測區(qū)域標記：
- 在圖像上繪制一個綠色矩形框(280,180)到(360,260)，標識檢測區(qū)域
數(shù)據(jù)采集：
- 遍歷檢測區(qū)域內(nèi)每個像素點，收集所有H值
顏色判斷：
- 計算區(qū)域內(nèi)H值的最小和最大值
- 根據(jù)H值范圍判斷顏色：
- 紅色：0-10或156-180
- 黃色：26-34
- 綠色：35-77
- 藍色：100-124
3. 主程序循環(huán)
cap = cv2.VideoCapture(0)
while 1:
_,frame=cap.read()
img,cal = get_color(frame)
cv2.imshow('',img)
if cv2.waitKey(1) == 27:
break
視頻捕捉初始化：
- 創(chuàng)建VideoCapture對象，參數(shù)0表示使用默認攝像頭
主循環(huán)：
- 不斷讀取視頻幀
- 調(diào)用get_color函數(shù)處理每一幀
- 顯示處理后的圖像
- 按ESC鍵(ASCII 27)退出程序
四、HSV色彩空間詳解
為什么選擇HSV而不是RGB進行顏色識別？
RGB的局限性：
- RGB三個通道都與亮度相關(guān)
- 對光照變化敏感
- 顏色判斷需要同時考慮三個通道
HSV的優(yōu)勢：
- 將顏色信息(H)與亮度(V)、飽和度(S)分離
- 對光照變化有一定魯棒性
- 顏色判斷主要依據(jù)H通道
五、顏色范圍設(shè)定
OpenCV中HSV的范圍：
- H: 0-180 (通常色彩空間為0-360，但OpenCV使用8位存儲，所以除以2)
- S: 0-255
- V: 0-255
常見顏色H值范圍：
- 紅色：0-10和170-180
- 橙色：11-25
- 黃色：26-34
- 綠色：35-77
- 藍色：100-124
- 紫色：125-155
可對比如下的顏色范圍圖
六、系統(tǒng)優(yōu)化建議
增加飽和度(S)和亮度(V)的過濾：
- 可以排除低飽和度(接近灰色)或低亮度(接近黑色)的區(qū)域
使用均值而非極值：
- 當前使用min/max容易受噪聲影響，可改為計算平均值
擴大檢測區(qū)域：
- 當前區(qū)域較小(80×80像素)，可以適當擴大
添加更多顏色識別：
- 如橙色、紫色等
優(yōu)化性能：
- 當前雙重循環(huán)效率不高，可以使用NumPy進行向量化操作
七、完整代碼
import cv2
def get_color(img):
H = []
color_name = None
img = cv2.resize(img,(640,400),)
# 將彩色圖轉(zhuǎn)換為HSV
HSV = cv2.cvtColor(img,cv2.COLOR_BGR2HSV)
# 畫矩形框
cv2.rectangle(img,(280,180),(360,260),(0,255,0),2)
# 依次取出每行每列的H，S,V值放入容器中
for i in range(280,360):
for j in range(180,260): H.append(HSV[j,i][0])
# 分別計算出H,S,V的最大最小
H_min = min(H);H_max = max(H)
# 判斷顏色
if H_min >= 0 and H_max <= 10 or H_min >= 156 and H_max <= 180: color_name='red'
elif H_min >= 26 and H_max <= 34 : color_name='yellow'
elif H_min >= 35 and H_max <= 77 : color_name='green'
elif H_min >= 100 and H_max <= 124 : color_name='blue'
print(color_name)
return img,color_name
cap = cv2.VideoCapture(0)
while 1:
_,frame=cap.read()
img,cal = get_color(frame)
cv2.imshow('',img)
if cv2.waitKey(1) == 27:
break
八、總結(jié)
本文介紹了一個基于OpenCV的實時顏色識別系統(tǒng)，通過HSV色彩空間轉(zhuǎn)換和色調(diào)范圍判斷實現(xiàn)了基本顏色識別功能。該系統(tǒng)可以作為更復雜計算機視覺項目的基礎(chǔ)，通過進一步優(yōu)化和擴展，能夠滿足各種實際應(yīng)用需求。
以上就是使用Python和OpenCV庫實現(xiàn)實時顏色識別系統(tǒng)的詳細內(nèi)容，更多關(guān)于Python OpenCV實時顏色識別的資料請關(guān)注腳本之家其它相關(guān)文章！
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