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Python編程中使用Pillow來處理圖像的基礎(chǔ)教程

更新時(shí)間：2015年11月20日 15:11:29 作者：bulreed

這篇文章主要介紹了Python編程中使用Pillow來處理圖像的基礎(chǔ)教程,Pillow和PIL都是Python下十分強(qiáng)大的圖片處理利器,朋友可以參考下

安裝
剛接觸Pillow的朋友先來看一下Pillow的安裝方法，在這里我們以Mac OS環(huán)境為例：
（1）、使用 pip 安裝 Python 庫。pip 是 Python 的包管理工具，安裝后就可以直接在命令行一站式地安裝/管理各種庫了（pip 文檔）。

$ wget http://pypi.python.org/packages/source/p/pip/pip-0.7.2.tar.gz

$ tar xzf pip-0.7.2.tar.gz

$ cd pip-0.7.2

$ python setup.py install

（2）、使用 pip 下載獲取 Pillow：

$ pip install pillow

（3）、安裝過程中命令行出現(xiàn)錯(cuò)誤提示：”error: command ‘clang' failed with exit status 1”。上網(wǎng)查閱，發(fā)現(xiàn)需要通過 Xcode 更新 Command Line Tool。于是打開 Xcode->Preferences->Downloads-Components選項(xiàng)卡。咦？竟然沒了 Command Line Tools。再查，發(fā)現(xiàn) Xcode 5 以上現(xiàn)在需要用命令行安裝：

$ xcode-select —install

系統(tǒng)會(huì)彈出安裝命令行工具的提示，點(diǎn)擊安裝即可。

此時(shí)再 pip install pillow，就安裝成功了。

pip freeze 命令查看已經(jīng)安裝的 Python 包，Pillow 已經(jīng)乖乖躺那兒了。

好了，下面開始進(jìn)入教程~

Image類
Pillow中最重要的類就是Image，該類存在于同名的模塊中?？梢酝ㄟ^以下幾種方式實(shí)例化：從文件中讀取圖片，處理其他圖片得到，或者直接創(chuàng)建一個(gè)圖片。

使用Image模塊中的open函數(shù)打開一張圖片：

>>> from PIL import Image
>>> im = Image.open("lena.ppm")

如果打開成功，返回一個(gè)Image對(duì)象，可以通過對(duì)象屬性檢查文件內(nèi)容

>>> from __future__ import print_function
>>> print(im.format, im.size, im.mode)

PPM (512, 512) RGB

format屬性定義了圖像的格式，如果圖像不是從文件打開的，那么該屬性值為None；size屬性是一個(gè)tuple，表示圖像的寬和高（單位為像素）；mode屬性為表示圖像的模式，常用的模式為：L為灰度圖，RGB為真彩色，CMYK為pre-press圖像。

如果文件不能打開，則拋出IOError異常。

當(dāng)有一個(gè)Image對(duì)象時(shí)，可以用Image類的各個(gè)方法進(jìn)行處理和操作圖像，例如顯示圖片：

>>> im.show()

ps：標(biāo)準(zhǔn)版本的show()方法不是很有效率，因?yàn)樗葘D像保存為一個(gè)臨時(shí)文件，然后使用xv進(jìn)行顯示。如果沒有安裝xv，該函數(shù)甚至不能工作。但是該方法非常便于debug和test。（windows中應(yīng)該調(diào)用默認(rèn)圖片查看器打開）

讀寫圖片
Pillow庫支持相當(dāng)多的圖片格式。直接使用Image模塊中的open()函數(shù)讀取圖片，而不必先處理圖片的格式，Pillow庫自動(dòng)根據(jù)文件決定格式。

Image模塊中的save()函數(shù)可以保存圖片，除非你指定文件格式，那么文件名中的擴(kuò)展名用來指定文件格式。

圖片轉(zhuǎn)成jpg格式

from __future__ import print_function
import os, sys
from PIL import Image

for infile in sys.argv[1:]:
 f, e = os.path.splitext(infile)
 outfile = f + ".jpg"
 if infile != outfile:
  try:
   Image.open(infile).save(outfile)
  except IOError:
   print("cannot convert", infile)

save函數(shù)的第二個(gè)參數(shù)可以用來指定圖片格式，如果文件名中沒有給出一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的圖像格式，那么第二個(gè)參數(shù)是必須的。

創(chuàng)建縮略圖

from __future__ import print_function
import os, sys
from PIL import Image

size = (128, 128)

for infile in sys.argv[1:]:
 outfile = os.path.splitext(infile)[0] + ".thumbnail"
 if infile != outfile:
  try:
   im = Image.open(infile)
   im.thumbnail(size)
   im.save(outfile, "JPEG")
  except IOError:
   print("cannot create thumbnail for", infile)

必須指出的是除非必須，Pillow不會(huì)解碼或raster數(shù)據(jù)。當(dāng)你打開一個(gè)文件，Pillow通過文件頭確定文件格式，大小，mode等數(shù)據(jù)，余下數(shù)據(jù)直到需要時(shí)才處理。

這意味著打開文件非?？欤c文件大小和壓縮格式無關(guān)。下面的程序用來快速確定圖片屬性：

確定圖片屬性

from __future__ import print_function
import sys
from PIL import Image

for infile in sys.argv[1:]:
 try:
  with Image.open(infile) as im:
   print(infile, im.format, "%dx%d" % im.size, im.mode)
 except IOError:
  pass

裁剪、粘貼、與合并圖片
Image類包含還多操作圖片區(qū)域的方法。如crop()方法可以從圖片中提取一個(gè)子矩形

從圖片中復(fù)制子圖像

box = im.copy() #直接復(fù)制圖像
box = (100, 100, 400, 400)
region = im.crop(box)

區(qū)域由4-tuple決定，該tuple中信息為(left, upper, right, lower)。 Pillow左邊系統(tǒng)的原點(diǎn)（0，0）為圖片的左上角。坐標(biāo)中的數(shù)字單位為像素點(diǎn)，所以上例中截取的圖片大小為300*300像素^2。

處理子圖，粘貼回原圖

region = region.transpose(Image.ROTATE_180)
im.paste(region, box)

將子圖paste回原圖時(shí)，子圖的region必須和給定box的region吻合。該region不能超過原圖。而原圖和region的mode不需要匹配，Pillow會(huì)自動(dòng)處理。

另一個(gè)例子

Rolling an image

def roll(image, delta):
 "Roll an image sideways"

 image = image.copy() #復(fù)制圖像
 xsize, ysize = image.size

 delta = delta % xsize
 if delta == 0: return image

 part1 = image.crop((0, 0, delta, ysize))
 part2 = image.crop((delta, 0, xsize, ysize))
 image.paste(part2, (0, 0, xsize-delta, ysize))
 image.paste(part1, (xsize-delta, 0, xsize, ysize))

 return image

分離和合并通道

r, g, b = im.split()
im = Image.merge("RGB", (b, g, r))

對(duì)于單通道圖片，split()返回圖像本身。為了處理單通道圖片，必須先將圖片轉(zhuǎn)成RGB。

幾何變換
Image類有resize()、rotate()和transpose()、transform()方法進(jìn)行幾何變換。

簡(jiǎn)單幾何變換

out = im.resize((128, 128))
out = im.rotate(45) # 順時(shí)針角度表示

置換圖像

out = im.transpose(Image.FLIP_LEFT_RIGHT)
out = im.transpose(Image.FLIP_TOP_BOTTOM)
out = im.transpose(Image.ROTATE_90)
out = im.transpose(Image.ROTATE_180)
out = im.transpose(Image.ROTATE_270)

transpose()和象的rotate()沒有性能差別。

更通用的圖像變換方法可以使用transform()

模式轉(zhuǎn)換
convert()方法

模式轉(zhuǎn)換

im = Image.open('lena.ppm').convert('L')

圖像增強(qiáng)
Filter
ImageFilter模塊包含很多預(yù)定義的增強(qiáng)filters，通過filter()方法使用

應(yīng)用filters

from PIL import ImageFilter
out = im.filter(ImageFilter.DETAIL)

像素點(diǎn)處理
point()方法通過一個(gè)函數(shù)或者查詢表對(duì)圖像中的像素點(diǎn)進(jìn)行處理（例如對(duì)比度操作）。

像素點(diǎn)變換

# multiply each pixel by 1.2
out = im.point(lambda i: i * 1.2)

上述方法可以利用簡(jiǎn)單的表達(dá)式進(jìn)行圖像處理，通過組合point()和paste()還能選擇性地處理圖片的某一區(qū)域。

處理單獨(dú)通道

# split the image into individual bands
source = im.split()

R, G, B = 0, 1, 2

# select regions where red is less than 100
mask = source[R].point(lambda i: i < 100 and 255)

# process the green band
out = source[G].point(lambda i: i * 0.7)

# paste the processed band back, but only where red was < 100
source[G].paste(out, None, mask)

# build a new multiband image
im = Image.merge(im.mode, source)

注意到創(chuàng)建mask的語句：

mask = source[R].point(lambda i: i < 100 and 255)

該句可以用下句表示

imout = im.point(lambda i: expression and 255)

如果expression為假則返回expression的值為0（因?yàn)閍nd語句已經(jīng)可以得出結(jié)果了），否則返回255。（mask參數(shù)用法：當(dāng)為0時(shí)，保留當(dāng)前值，255為使用paste進(jìn)來的值，中間則用于transparency效果）

高級(jí)圖片增強(qiáng)
對(duì)其他高級(jí)圖片增強(qiáng)，應(yīng)該使用ImageEnhance模塊。一旦有一個(gè)Image對(duì)象，應(yīng)用ImageEnhance對(duì)象就能快速地進(jìn)行設(shè)置。可以使用以下方法調(diào)整對(duì)比度、亮度、色平衡和銳利度。

圖像增強(qiáng)

from PIL import ImageEnhance

enh = ImageEnhance.Contrast(im)
enh.enhance(1.3).show("30% more contrast")

動(dòng)態(tài)圖

Pillow支持一些動(dòng)態(tài)圖片的格式如FLI/FLC，GIF和其他一些處于實(shí)驗(yàn)階段的格式。TIFF文件同樣可以包含數(shù)幀圖像。

當(dāng)讀取動(dòng)態(tài)圖時(shí)，PIL自動(dòng)讀取動(dòng)態(tài)圖的第一幀，可以使用seek和tell方法讀取不同幀。

from PIL import Image

im = Image.open("animation.gif")
im.seek(1) # skip to the second frame

try:
 while 1:
  im.seek(im.tell()+1)
  # do something to im
except EOFError:
 pass # end of sequence

當(dāng)讀取到最后一幀時(shí)，Pillow拋出EOFError異常。

當(dāng)前版本只允許seek到下一幀。為了倒回之前，必須重新打開文件。

或者可以使用下述迭代器類

動(dòng)態(tài)圖迭代器類

class ImageSequence:
 def __init__(self, im):
  self.im = im
 def __getitem__(self, ix):
  try:
   if ix:
    self.im.seek(ix)
   return self.im
  except EOFError:
   raise IndexError # end of sequence

for frame in ImageSequence(im):
 # ...do something to frame...
Postscript Printing

Pillow允許通過Postscript Printer在圖片上添加images、text、graphics。

Drawing Postscript

from PIL import Image
from PIL import PSDraw

im = Image.open("lena.ppm")
title = "lena"
box = (1*72, 2*72, 7*72, 10*72) # in points

ps = PSDraw.PSDraw() # default is sys.stdout
ps.begin_document(title)

# draw the image (75 dpi)
ps.image(box, im, 75)
ps.rectangle(box)

# draw centered title
ps.setfont("HelveticaNarrow-Bold", 36)
w, h, b = ps.textsize(title)
ps.text((4*72-w/2, 1*72-h), title)

ps.end_document()

更多讀取圖片方法
之前說到Image模塊的open()函數(shù)已經(jīng)足夠日常使用。該函數(shù)的參數(shù)也可以是一個(gè)文件對(duì)象。

從string中讀取

import StringIO

im = Image.open(StringIO.StringIO(buffer))

從tar文件中讀取

from PIL import TarIO

fp = TarIO.TarIO("Imaging.tar", "Imaging/test/lena.ppm")
im = Image.open(fp)

草稿模式
draft()方法允許在不讀取文件內(nèi)容的情況下盡可能（可能不會(huì)完全等于給定的參數(shù)）地將圖片轉(zhuǎn)成給定模式和大小，這在生成縮略圖的時(shí)候非常有效（速度要求比質(zhì)量高的場(chǎng)合）。

draft模式

from __future__ import print_function
im = Image.open(file)
print("original =", im.mode, im.size)

im.draft("L", (100, 100))
print("draft =", im.mode, im.size)

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