使用Pillow来进行图像处理

学习如何使用Python的Pillow函式库来处理图像。

介绍

  Pillow是Python图像处理函式库（PIL）的一个分支。 PIL是一个函式库，提供了几个操作图像的标准程序。它是一个功能強大的函式库，但自2011年以来就沒有太多的更新，并且不支持Python 3。Pillow在PIL的基础下，为Python 3增加了更多功能和支持。它支持一系列图像文件格式，如PNG，JPEG，PPM ，GIF，TIFF和BMP。我们將看到如何在图像上執行各种操作，例如剪裁，調整大小，添加文本到图像，旋转，灰階转换。
Ps. 我喜欢OpenCV的速度与強大的图像处理功能，但是要在OpenCV中使用我們自己喜欢的字体似乎并不容易。
载入相关函式库

# 把一些警告的讯息暂时关掉
import warnings
warnings.filterwarnings('ignore')

# Utilities相关函式库
import os

# 图像处理/展現的相关函式库
import matplotlib.pyplot as plt

设定相关参数

# 专案的根目录路径
ROOT_DIR = os.getcwd()

# 训练/验证用的资料料目录
DATA_PATH = os.path.join(ROOT_DIR, "data")

# 測試用图像
TEST_IMAGE = os.path.join(DATA_PATH, "man.jpg")

图像物件 Image
  Python Imaging Library中的一个关键类别是Image, 它定义在Image模组中。，这个类别的一个实例可以通过几种方式来创建：从图像档案加载图像，从头开始创建图像或者处理其他图像。我们將看到所有這些的使用方式。要从图像档案加载图像，我们使用Image模块中的open（）函数將路径传递給图像类別。

from PIL import Image

# 载入图像档
image = Image.open(TEST_IMAGE)

# 儲存图像档并转换格式(jpg -> png)
image.save(os.path.join(DATA_PATH, "new_image.png"))

plt.imshow(image); plt.show()

image.png

# 载入图像档
image = Image.open(TEST_IMAGE)

# 调整大小
new_image = image.resize((400, 400))

print('原本圖像大小: ', image.size)
print('新的圖像大小: ', new_image.size)

plt.imshow(new_image); plt.show()

image.png

# 载入图像档
image = Image.open(TEST_IMAGE)

# 产生图像并保持长宽比
image.thumbnail((400, 400))

print('新的縮图大小: ', image.size)

plt.imshow(image); plt.show()

image.png

# 载入图像档
image = Image.open(TEST_IMAGE)

# 定义要裁剪的边界框座标
x1 = 200; y1 = 50
x2 = 460; y2 = 320
bbox = (x1, y1, x2, y2)

# 进行裁剪
cropped_image = image.crop(bbox)

plt.imshow(cropped_image); plt.show()

image.png

# 载入图像档
image = Image.open(TEST_IMAGE)
image1= Image.open(os.path.join(DATA_PATH, "thump.jpg"))

# 儲存图像档并转换格式(jpg -> png)
image1.save(os.path.join(DATA_PATH, "new_thump.png"))


# 载入浮水印图像档
logo = Image.open(os.path.join(DATA_PATH, "new_thump.png"))

# 修改成合适大小
logo.thumbnail((100, 100))

# 复制图像
image_copy = image.copy()

# 指定要粘贴的左上角座标
position = ((image_copy.width - logo.width), (image_copy.height - logo.height))

# 进行粘貼
image_copy.paste(logo, position)

plt.imshow(image_copy); plt.show()

image.png

# 载入图像档
image = Image.open(TEST_IMAGE)

# 载入浮水印图像档
logo = Image.open(os.path.join(DATA_PATH, "thumbup.png"))

# 修改成合适大小
logo.thumbnail((100, 100))

# 複製图像
image_copy = image.copy()

# 指定要粘贴的左上角座标
position = ((image_copy.width - logo.width), (image_copy.height - logo.height))

image_copy.paste(logo, position)

plt.imshow(image_copy); plt.show()

image.png

# 载入图像档
image = Image.open(TEST_IMAGE)

# 逆时针的旋转图像90度
image_rot_90 = image.rotate(90)

plt.imshow(image_rot_90); plt.show()

# 逆时针的旋转图像180度
image_rot_180 = image.rotate(180)

plt.imshow(image_rot_180); plt.show()

image.png

  在上面，我们将两张图像保存到磁盘上：一个以90度旋转，另一个以180度旋转。预设的情況下，旋转的图像会保持原始图像的尺寸。这意味著，除了180的倍数以外的角度，图像将被剪切和/或填充以适应原始尺寸。如果仔细观察上面的第一张图片，您会注意到其中一些已经被剪裁以适合原始图像的高度，并且其边缘已经用黑色背景（某些操作系統上的透明像素）填充以适应原始宽度。
下面的例子更清楚地展示了这一点。

# 载入图像档
image = Image.open(TEST_IMAGE)

# 逆时针的旋转图像18度
image_rot_18 = image.rotate(18)

plt.imshow(image_rot_18); plt.show()

image.png

要扩展让旋转图像的尺寸以适应整个图像，可以将第二个参数传递給rotate（），如下所示。

# 載入圖像檔
image = Image.open(TEST_IMAGE)

# 逆时针的旋转图像18度让图像扩大來包含新的图像
image_rot_18_expand = image.rotate(18, expand=True)

plt.imshow(image_rot_18_expand); plt.show()

image.png

# 載入圖像檔
image = Image.open(TEST_IMAGE)

# 左右互换
image_flip = image.transpose(Image.FLIP_LEFT_RIGHT) 

plt.imshow(image_flip); plt.show()

# 上下互换
image_flip = image.transpose(Image.FLIP_TOP_BOTTOM) 

plt.imshow(image_flip); plt.show()

image.png

from PIL import Image, ImageDraw, ImageFont

# 产生一个有4个顏色channels的空白图像
blank_image = Image.new('RGBA', (400, 300), 'white')

 # 在blank_image图像上绘图
img_draw = ImageDraw.Draw(blank_image)

# 画一個矩形
img_draw.rectangle((70, 50, 270, 200), outline='red', fill='blue')

# 取得字型物件
fnt = ImageFont.truetype('comic.ttf', 40) # 修改你電腦上有的字型

# 放上文字訊息到图像上
img_draw.text((70, 250), 'Hello World', font=fnt, fill='green')

plt.imshow(blank_image); plt.show()

image.png

from PIL import Image, ImageDraw, ImageFont

# 产生一个有4个顏色channels的空白图像
blank_image = Image.new('RGBA', (400, 300), 'white')

img_draw = ImageDraw.Draw(blank_image) # 在blank_image图像上绘图

# 在PIL要可以用rectangle來创一个四方形, 但是无法控制框线的粗細
img_draw.rectangle((70, 50, 270, 200), outline= None, fill='pink')

# 透過画线來画一个四方框的框线并控制粗細
img_draw.line([(70,50),(270,50),(270,200),(70,200),(70,50)], fill='red', width=4)

# 在PIL要画一个可以控制大小的图要透過以下的手法
r = 10 # 设定半徑

# 以圖的中心点(x,y)來计算框住圓的边界框座标[(x1,y1),(x2,y2)]
img_draw.ellipse((270-r,200-r, 270+r, 200+r), fill='orange') 

# 画一个多边形
img_draw.polygon([(40, 40), (40, 80), (80, 60), (60, 40)], fill='green', outline=None)

plt.imshow(blank_image); plt.show()

image.png

# 載入圖像檔
image = Image.open(TEST_IMAGE)

# 將彩色转换成灰階
greyscale_image = image.convert('L') 

# 注意要注明cmat='gray'才能夠正确秀出灰階图像
plt.imshow(greyscale_image, cmap='gray') 
plt.show()

image.png