4.1.2　图像对象和矩阵

EBImage使用特定的Image类来存储和处理图像，并将图像存储为包含像素强度的多维数组。所有的EBImage函数都可以使用矩阵和数组。下面，我们使用str()函数来查看Image对象的内部结构。

> str(img)
Formal class 'Image' [package "EBImage"] with 2 slots
    ..@ .Data    : num [1:1920, 1:1080] 0.424 0.424 0.424 0.424 0.424 ...
    ..@ colormode: int 0
> str(imgcol)
Formal class 'Image' [package "EBImage"] with 2 slots
    ..@ .Data    : num [1:603, 1:402, 1:3] 0.773 0.773 0.773 0.776 0.776 ...
    ..@ colormode: int 2

.Data是包含像素强度的数字数组。可以看到，img是灰色图像，所以数组是二维的，具有1920×1080个元素；imgcol是彩色图像，所以数组是三维的，具有603×402×3个元素，分别对应图像的像素宽度、像素高度和颜色通道。可以使用dim()函数来访问这些维度，方法与访问常规数组一样。

> dim(img)
[1] 1920 1080
> dim(imgcol)
[1] 603 402   3

可以使用imageData()函数查看图像数据。

> imageData(img)[1:3,1:6]
          [,1]      [,2]      [,3]     [,4]     [,5]      [,6]
[1,] 0.4235294 0.4235294 0.4235294 0.427451 0.427451 0.4313725
[2,] 0.4235294 0.4235294 0.4235294 0.427451 0.427451 0.4313725
[3,] 0.4235294 0.4235294 0.4235294 0.427451 0.427451 0.4313725
> imageData(imgcol)[1:3,1:3,1:3]
, , 1

         [,1]      [,2]      [,3]
[1,] 0.772549 0.7725490 0.7803922
[2,] 0.772549 0.7725490 0.7843137
[3,] 0.772549 0.7764706 0.7843137
, , 2

          [,1]      [,2]      [,3]
[1,] 0.4862745 0.4862745 0.4941176
[2,] 0.4862745 0.4862745 0.4980392
[3,] 0.4862745 0.4901961 0.4980392
, , 3

          [,1]      [,2]      [,3]
[1,] 0.2705882 0.2705882 0.2784314
[2,] 0.2705882 0.2705882 0.2823529
[3,] 0.2705882 0.2745098 0.2823529

可以使用as.array()函数将Image转换为array。

> is.Image(img)
[1] TRUE
> is.Image(as.array(img))
[1] FALSE
> is.array(as.array(img))
[1] TRUE

可以使用hist()函数绘制直方图，查看Image对象中像素强度的分布情况。运行以下程序代码可得到img和imgcol两个图像数据的直方图分布，如图4-4所示。

> par(mfrow=c(2,1))
> hist(img)
> hist(imgcol)
> par(mfrow=c(1,1))

图4-4　图像数据的直方图

图4-4中上部分是灰色图像img的直方图，只有一条灰色曲线，其值范围为[0，1]，下部分是彩色图像imgcol的直方图，因此有红、绿、蓝三条曲线，值范围均为[0，1]。我们也可以使用range()函数查看像素强度的范围。

> range(img)
[1] 0 1
> range(imgcol)
[1] 0 1

使用print()函数，将其参数short设置为TRUE，可以获得更紧凑的图像对象概要，而不会给出像素强度数组。

> print(img,short = TRUE)
Image
    colorMode    : Grayscale
    storage.mode : double
    dim          : 1920 1080
    frames.total : 1
    frames.render: 1
> print(imgcol,short = TRUE)
Image
    colorMode    : Color
    storage.mode : double
    dim          : 603 402 3
    frames.total : 3
    frames.render: 1

colorMode表示的是颜色模式，img为Grayscale（灰色）、imgcol为Color（彩色）。dim是图像数据的维度，imgcol的第三维表示不同的颜色通道，分别对应图像的红色、绿色和蓝色强度。frames.total和frames.render表示图像中包含的帧总数以及渲染对应的帧数。