Не уверен, что вы подразумеваете под тепловой картой, но в matplotlib есть несколько цветовых карт, которые вы можете использовать для получения похожих результатов.
import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np
import cv2
image = cv2.imread('test.jpg', cv2.IMREAD_GRAYSCALE)
colormap = plt.get_cmap('inferno')
heatmap = (colormap(image) * 2**16).astype(np.uint16)[:,:,:3]
heatmap = cv2.cvtColor(heatmap, cv2.COLOR_RGB2BGR)
cv2.imshow('image', image)
cv2.imshow('heatmap', heatmap)
cv2.waitKey()
Также вы можете использовать cv2.applyColorMap
image = cv2.imread('test.jpg', 0)
heatmap = cv2.applyColorMap(image, cv2.COLORMAP_HOT)