double类型的框架必须在0到1的范围内：MATLAB

Question

我有一个视频，我在MATLAB上为它制作了Sobel蒙板。现在我必须通过for循环读取每一帧来在视频的每个帧上应用Sobel掩码。该过程是这样的：

• 第1步：阅读框架。
• 第2步：使用rgb2gray将其转换为灰度。
• 第3步：将其转换为双精度。

这里，将面膜当我尝试写在框架上产生的video.avi文件后，我收到以下错误：

"Frames of type double must be in the range of 0 to 1"

什么是错我的代码？我写的代码如下所示：

vid = VideoReader('me.mp4'); 
frames = read(vid); 
total = get(vid, 'NumberOfFrames'); 
write = VideoWriter('me.avi'); 
open(write); 
mask1 = [-1 -2 -1; 0 0 0; 1 2 1]; % Horizontal mask 
mask2 = [-1 0 1; -2 0 2; -1 0 1]; %Vertical Mask 
for k = 1 : 125 
    image = frames(:,:,:,k); 
    obj = image; 
    obj1 = rgb2gray(obj); 
    obj2=double(obj1); 
    for row = 2 : size(obj2, 1) - 1 
     for col = 2 : size(obj2, 2) - 1 
      c1 = obj2(row - 1, col - 1) * mask1(1 ,1); 
      c2 = obj2(row - 1, col) * mask1(1 ,2); 
      c3 = obj2(row - 1, col + 1) * mask1(1 ,3); 
      c4 = obj2(row, col - 1)*mask1(2, 1); 
      c5 = obj2(row, col)*mask1(2, 2); 
      c6 = obj2(row, col + 1)*mask1(2, 3); 
      c7 = obj2(row + 1, col - 1)*mask1(3,1); 
      c8 = obj2(row + 1, col)*mask1(3,2); 
      c9 = obj2(row + 1, col + 1)*mask1(3,3); 
      c11 = obj2(row - 1, col - 1)*mask2(1 , 1); 
      c22 = obj2(row, col - 1)*mask2(2, 1); 
      c33 = obj2(row + 1, col - 1)*mask2(3, 1); 
      c44 = obj2(row -1, col)*mask2(1, 2); 
      c55 = obj2(row, col)*mask2(2 , 2); 
      c66 = obj2(row +1, col)*mask2(2 , 3); 
      c77 = obj2(row - 1, col + 1)*mask2(1 , 3); 
      c88 = obj2(row, col +1)*mask2(2 , 3); 
      c99 = obj2(row + 1, col + 1)*mask2(3 , 3); 
      result = c1 + c2 + c3 +c4 +c5+ c6+ c7+ c8 +c9; 
      result2 = c11 + c22 + c33 + c44 + c55 + c66 + c77 + c88 + c99; 
      %result = double(result); 
      %result2 = double(result2); 
      rim1(row, col) = ((result^2+result2^2) *1/2); 
      rim2(row, col) = atan(result/result2); 
     end 
    end 
    writeVideo(write, rim2); %This line has the problem with rim2 as rim2 is the frame i'm trying to write on the video file. 
end 
close(write); 

Answer 1

rim2有范围在[-pi/2, pi/2]的末尾，这与预期[0,1]范围的写入功能不兼容。 使用mat2gray功能，那么即

writeVideo(write, mat2gray(rim2)); 

您的代码将如预期其转换为[0,1]范围（证实了我的机器上）。

顺便说一句，这不会影响你的代码，但可能你的意思是做im2double(A)而不是double(A)。前者在[0,1]范围内生成“合适的”灰度图像，而后者仅将uint8图像的范围[0,255]转换为double格式（即[0.0,255.0]）。

Answer 2

的rim2您的双for循环中的线是使用atan，这将产生均为正值和负值 - 从-pi/2到+ pi/2恰好。预计rim2的值仅在[0,1]之间。我无法弄清楚你在做什么，但看起来你正在计算每个像素位置的大小和倾斜角度。如果你想计算幅度，你必须取结果的平方根，而不是简单乘以1/2。梯度（...或者甚至整个Sobel滤波器计算...）的计算非常有趣。

我只是假设这是为你的目的工作，所以我不知道如何改变适合显示的rim2的输出，但也许你可以将它缩放到[0,1]的范围，然后再编写视频，在此范围内。你写的帧之前

像这样的工作：

rim2 = (rim2 - min(rim2(:)))/(max(rim2(:)) - min(rim2(:))); 
writeVideo(write, rim2); 

以上是典型的最小 - 最大规范化是在实践中看到。具体而言，以上将确保最小值为0，而最大值为每帧1。如果你想在所有帧上保持一致，只需添加pi/2然后除以pi。然而，这假定最小值为-1，最大值为+1 ，但是在所有帧上。

rim2 = (rim2 + pi/2)/pi; 
writeVideo(write, rim2); 

---

不过，我怀疑你想要写的幅度文件，而不是角。因此，用rim1代替rim2代替视频写入帧，然后归一化。确保您的梯度计算是正确的，虽然：

rim1(row, col) = ((result^2+result2^2)^(1/2)); 
% or use sqrt: 
% rim1(row, col) = sqrt(result^2 + result2^2); 

现在写入文件：

rim1 = (rim1 - min(rim1(:)))/(max(rim1(:)) - min(rim1(:))); 
writeVideo(write, rim1); 

---

但是，如果我可以提供效率的方法，不使用for循环计算渐变和角度。使用conv2并确保使用图像处理工具箱中的'same'标记或imfilter为您执行过滤，然后计算向量化的渐变和角度。此外，转换为灰度并在主循环中一次性投射你的画面。我假设你有图像处理工具箱具有计算机视觉工具箱（你有这样的作为您使用的是VideoWriter对象）连同图像处理工具箱是大多数人有：

vid = VideoReader('me.mp4'); 
frames = read(vid); 
total = get(vid, 'NumberOfFrames'); 
write = VideoWriter('me.avi'); 
open(write); 
mask1 = [-1 -2 -1; 0 0 0; 1 2 1]; % Horizontal mask 
mask2 = [-1 0 1; -2 0 2; -1 0 1]; %Vertical Mask 
for k = 1 : 125 
    obj2 = double(rgb2gray(frames(:,:,:,k))); % New 
    grad1 = imfilter(obj2, mask1); % New 
    grad2 = imfilter(obj2, mask2); % New 
    rim1 = sqrt(grad1.^2 + grad2.^2); % New 
    rim2 = atan2(grad1, grad2); % New 

    % Normalize 
    rim2 = (rim2 - min(rim2(:)))/(max(rim2(:)) - min(rim2(:))); 
    writeVideo(write, rim2); 
end 
close(write);