使用 Pillow 处理图像

Pillow 的部分概念详解见： Docs/Handbook/Concepts.

本文翻译自：Pillow (PIL Fork).

Image

Python Imaging Library 中最重要的类是 Image，该类定义在同名的模块中。你可以通过多种方式创建该类的实例；通过从文件加载图像，处理其他图像，或者从头创建图像。

为了从文件加载图像，使用 Image 模块中的 open() 函数:

from PIL import Image
im = Image.open('images/cat3.jpg')  # 打开图片

如果打开成功，此函数会返回一个 Image 对象；如果打开失败会触发 OSError 异常。

我们获取 Image 对象之后，就可以获取它的一些信息：

print('图像的格式：', im.format)
print('图像的大小：', im.size)
print('图像的模式：', im.mode)
print('图像的宽度：', im.width)
print('图像的高度：', im.height)
# 传入坐标的元组
print('获取某个像素点的颜色值：', im.getpixel((100, 100)))

输出结果为：

图像的格式： JPEG
图像的大小： (474, 315)
图像的模式： RGB
图像的宽度： 474
图像的高度： 315
获取某个像素点的颜色值： (193, 175, 113)

format 标识图片的来源，如果图像不是从文件中读取，该属性被设置为 None。size 属性是元组：(宽度, 高度)(以像素为单位)。mode 属性定义图像中频段（bands）的数量和名称，以及像素类型和深度。常见模式: 灰度图的模式为 "L"(luminance)，真彩色图（true color images）的模式为 RGB，预打印图（pre-press images）的模式为 "CMYK"。

一旦有了一个 Image 类的实例，就可以使用该类定义的方法来处理和操作图像。例如，展示刚加载的图像:

im.show() # 显示图片

注意：标准版本的 show() 效率不高，因为它将图像保存到临时文件并调用实用（utility）程序来显示图像。如果你没有安装适当的实用程序，它甚至将无法工作。然而当它能工作时，它对于调试和测试非常方便。

读写图像

要从磁盘中读取文件，请使用Image 模块中的 open() 函数。无需知道文件的格式即可打开文件。该库会根据文件的内容自动确定格式。

要保存文件，请使用 Image 模块中的 save() 函数。保存文件时，名称变得很重要。除非指定格式，否则库将使用文件扩展名来决定要使用哪种文件存储格式。

将文件转换为 JPEG

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:
            with Image.open(infile) as im:
                im.save(outfile)
        except OSError:
            print("cannot convert", infile)

可以给 save() 方法提供第二个参数，以显式指定文件格式。如果使用非标准扩展名，则必须始终以这种方式指定格式:

创建 JPEG 缩略图

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:
            with Image.open(infile) as im:
                im.thumbnail(size)
                im.save(outfile, "JPEG")
        except OSError:
            print("cannot create thumbnail for", infile)

值得注意的一点是，除非确实需要，否则库不会解码或加载栅格数据(raster data，即矩形像素数据)。当打开一个文件时，将读取文件头以确定文件格式，并提取诸如模式、大小以及其他对解码文件所需的属性之类的信息，但是文件的剩余内容随后才会处理。这意味着打开图像文件是一个快速操作，与文件大小和压缩类型无关。下面是一个简单的脚本，用以快速识别一组图像文件:

识别图像文件

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 OSError:
        pass

剪切、粘贴和融合图像

Image 类包含一些方法，这些方法让你可以操纵图像中的区域。 要从图像中提取子矩形，请使用 crop() 方法。

从图像中复制子矩形

box = (100, 100, 200, 200)
region = im.crop(box)

区域由一个四元组定义，坐标为(左，上，右，下)。坐标系的左上角为 (0, 0)。另外请注意，坐标指的是像素之间的位置，因此上面的例子中的区域恰好是 100x100 像素。

现在可以用某种方式处理该区域并将其粘贴回去。

处理子矩形，并将其粘贴回去

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

当将区域粘贴回去的时候，区域的大小必须与给定区域完全匹配。另外，该区域不能延伸到图像之外。然而，原始图像和区域的模式不需要匹配。如果不匹配，在粘贴之前区域会被自动转换。

下面是另一个例子：

滚动图像

def roll(image, delta):
    """Roll an image sideways."""
    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(part1, (xsize-delta, 0, xsize, ysize))
    image.paste(part2, (0, 0, xsize-delta, ysize))
    return image

对于更高级的技巧， paste() 方法可以将透明掩码作为可选参数。在此掩码中，255 表示粘贴的图像在该位置是不透明的（也就是说，粘贴的图像应按原样使用）。0 表示粘贴的图像是完全透明的。0-255 之间的值表示不同级别的透明度。例如，粘贴一个 RGBA 图像并将其用作掩码，将会粘贴图像的不透明部分，但不粘贴其透明背景。

还允许你使用多频段图像（例如 RGB 图像）的各个频段。split() 方法将创建一组新图像，每个图像包含原始多频段图像中的一个频段。 merge() 函数采用一种模式，将一组图像组合成一个新图像。下面的例子交换了 RGB 图像的三个频段：

拆分和合并频段

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

注意，对于单频段的图像，split() 返回图像本身。要使用各个频段，你可能需要先将图像转换为 RGB 模式。

几何变换

Image 还包含重新调整图像大小的resize() 方法和旋转图像的 rotate() 方法。前者参数为指定新尺寸的元组，后者参数为逆时针旋转（counter-clockwise）的角度。

简单的几何变换

out = im.resize((128, 128))
out = im.rotate(45) # degrees counter-clockwise

要以 90 度为单位旋转图像，可以使用 rotate() 方法或者 transpose() 方法。后者还可用于围绕图像的水平或垂直轴翻转图像。

转置图像

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)

也可以用 rotate() 来实现与 transpose(ROTATE) 相同的操作，expand 标志设置为 True，用于提供对图像大小的相同的修改。

通过 transform() 方法执行更加通用形式的图像变换。

颜色变换

允许你使用 convert() 方法在不同像素表示之间转换图像：

模式之间的转换

from PIL import Image
im = Image.open("hopper.ppm").convert("L")

该库支持每种受支持的模式与 "L" 和 "RGB" 模式之间的转换。要在其他模式之间转换，必须使用中间图像（通常是 "RGB" 模式图像）。

图像增强

PIL（Python Imaging Library）提供了许多可用于增强图像的方法和模块。

滤波器

ImageFilter 模块包含许多可以与 filter() 方法一起使用的预定义增强滤波器。

应用滤波器

from PIL import ImageFilter
out = im.filter(ImageFilter.DETAIL)
滤镜值 滤镜名词
BLUR 模糊效果
CONTOUR 轮廓
DETAIL 细节
EDGE_ENHANCE 边缘增强
EDGE_ENHANCE_MORE 边缘增强plus
EMBOSS 浮雕效果
FIND_EDGES 寻找边缘
SMOOTH 平滑
GaussianBlur 高斯模糊

点操作

point() 方法可用于转换图像的像素值（例如，图像对比度操纵）。大多数情况下，需要一个参数的函数对象可以传递给该方法。根据该函数处理每个像素：

应用点变换

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

使用上述技术，你可以快速将任何简单表达式应用于图像。你还可以结合 point() 和 paste() 方法来选择性地修改图像：

处理各个频段

# 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)

注意创建掩码的语法:

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

Python 根据确定结果的必要，仅评估逻辑表达式的部分，并返回最后检查的值作为表达式的结果。因此，如果上面的表达式为 false(0)，Python 不会查看第二个操作数，因此返回 0。否则返回 255。

增强

要进行更高级的图像增强，可以使用 ImageEnhance 中的类。一旦从图像中创建，可以使用增强对象快速尝试不同的设置。

你可以通过这种方式调整对比度，亮度，色彩平衡和清晰度。

调整图像的步骤如下：

  1. 确定要调整的参数，获取特定的调整器
  2. 调用调整器的 enhance 方法，传入参数进行调整。

各个获取色彩调整器的方法如下：

方法名称 方法作用
ImageEnhance.Color() 获取颜色调整器
ImageEnhance.Contrast() 获取对比度调整器
ImageEnhance.Brightness() 获取亮度调整器
ImageEnhance.Sharpness() 获取清晰度调整器

增强图像

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

图像序列

PIL 包含对图像序列（也称为动画格式）的一些基本支持。支持的格式包含 FLI/FLC，GIF和一些实验性格式。TIFF 文件也可以包含多帧。

当打开序列文件时，PIL 自动加载序列的第一帧。你可以使用 seek() 和 tell() 方法在不同帧之间移动：

读取序列

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

如本例所示，当序列结束时，你将受到 EOFError 异常。下面的类可以让你使用 for 语句遍历序列：

使用 ImageSequence Iterator 类

from PIL import ImageSequence
for frame in ImageSequence.Iterator(im):
    # ...do something to frame...

Postscript 打印

Python Imaging Library 包含用于在 Postscript 打印机上打印图像，文本和图形的函数。下面是一个简单示例：
绘制 Postscript：

from PIL import Image
from PIL import PSDraw
with Image.open("hopper.ppm") as im:
    title = "hopper"
    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 title
    ps.setfont("HelveticaNarrow-Bold", 36)
    ps.text((3*72, 4*72), title)
    ps.end_document()

更多关于读取图像

如前所述，Image 模块中的 open() 函数用于打开图像文件。大多数情况下，只需将文件名作为参数传递给它：

from PIL import Image
with Image.open("hopper.ppm") as im:
    ...

如果一切顺利，结果是一个 PIL.Image.Image 对象。否则引发 IOError 异常。你可以使用类似文件的对象代替文件名。该对象必须实现 read(), seek() 和 tell() 方法，并以二进制模式打开。

从打开的文件中读取

from PIL import Image
with open("hopper.ppm", "rb") as fp:
    im = Image.open(fp)

要想从字符串数据中读取图像，使用 StringIO 类：

从字符串中读取

from PIL import Image
import StringIO
im = Image.open(StringIO.StringIO(buffer))

注意，在读取图像头之前，库会倒退文件（使用 seek(0)）。另外，在读取图像数据时，也可以使用 seek。如果图像文件嵌在较大的文件中（比如 tar 文件），你可以使用 ContainerIO 或者 TarIO 模块来访问它。

从 tar 文档中读取

from PIL import Image, TarIO

fp = TarIO.TarIO("Tests/images/hopper.tar", "hopper.jpg")
im = Image.open(fp)

控制解码器

一些解码器允许你在从文件中读取图像时对其进行操作。在创建缩略图（通常速度比质量重要）和打印到单色激光打印机（仅需要灰度版本的图像）时，通常可以使用它来加速解码。

draft() 方法处理已经打开但尚未加载的图像，因此它尽可能匹配给定的模式和大小。这是通过重新配置图像解码器来完成的。

以 draft 模式读取

仅适用于 JPEG 和 MPO 文件。

from PIL import Image
with Image.open(file) as im:
    print("original =", im.mode, im.size)
    im.draft("L", (100, 100))
    print("draft =", im.mode, im.size)

打印信息如下:

original = RGB (512, 512)
draft = L (128, 128)

注意，生成的图像可能与要求的模式和尺寸不完全匹配。为确保图像不大于给定的大小，请使用 thumbnail() 方法。

最后编辑于 ：
©著作权归作者所有,转载或内容合作请联系作者
  • 人面猴
    序言：七十年代末，一起剥皮案震惊了整个滨河市，随后出现的几起案子，更是在滨河造成了极大的恐慌，老刑警刘岩，带你破解...
    沈念sama阅读 202,529评论 5赞 475
  • 死咒
    序言：滨河连续发生了三起死亡事件，死亡现场离奇诡异，居然都是意外死亡，警方通过查阅死者的电脑和手机，发现死者居然都...
    沈念sama阅读 85,015评论 2赞 379
  • 救了他两次的神仙让他今天三更去死
    文/潘晓璐 我一进店门，熙熙楼的掌柜王于贵愁眉苦脸地迎上来，“玉大人，你说我怎么就摊上这事。” “怎么了？”我有些...
    开封第一讲书人阅读 149,409评论 0赞 335
  • 道士缉凶录：失踪的卖姜人
    文/不坏的土叔 我叫张陵，是天一观的道长。 经常有香客问我，道长，这世上最难降的妖魔是什么？ 我笑而不...
    开封第一讲书人阅读 54,385评论 1赞 273
  • 港岛之恋（遗憾婚礼）
    正文 为了忘掉前任，我火速办了婚礼，结果婚礼上，老公的妹妹穿的比我还像新娘。我一直安慰自己，他们只是感情好，可当我...
    茶点故事阅读 63,387评论 5赞 364
  • 恶毒庶女顶嫁案：这布局不是一般人想出来的
    文/花漫 我一把揭开白布。 她就那样静静地躺着，像睡着了一般。 火红的嫁衣衬着肌肤如雪。 梳的纹丝不乱的头发上，一...
    开封第一讲书人阅读 48,466评论 1赞 281
  • 城市分裂传说
    那天，我揣着相机与录音，去河边找鬼。 笑死，一个胖子当着我的面吹牛，可吹牛的内容都是我干的。 我是一名探鬼主播，决...
    沈念sama阅读 37,880评论 3赞 395
  • 双鸳鸯连环套：你想象不到人心有多黑
    文/苍兰香墨 我猛地睁开眼，长吁一口气：“原来是场噩梦啊……” “哼！你这毒妇竟也来了？” 一声冷哼从身侧响起，我...
    开封第一讲书人阅读 36,528评论 0赞 256
  • 万荣杀人案实录
    序言：老挝万荣一对情侣失踪，失踪者是张志新（化名）和其女友刘颖，没想到半个月后，有当地人在树林里发现了一具尸体，经...
    沈念sama阅读 40,727评论 1赞 295
  • 护林员之死
    正文 独居荒郊野岭守林人离奇死亡，尸身上长有42处带血的脓包…… 初始之章·张勋 以下内容为张勋视角 年9月15日...
    茶点故事阅读 35,528评论 2赞 319
  • 白月光启示录
    正文 我和宋清朗相恋三年，在试婚纱的时候发现自己被绿了。 大学时的朋友给我发了我未婚夫和他白月光在一起吃饭的照片。...
    茶点故事阅读 37,602评论 1赞 329
  • 活死人
    序言：一个原本活蹦乱跳的男人离奇死亡，死状恐怖，灵堂内的尸体忽然破棺而出，到底是诈尸还是另有隐情，我是刑警宁泽，带...
    沈念sama阅读 33,302评论 4赞 318
  • 日本核电站爆炸内幕
    正文 年R本政府宣布，位于F岛的核电站，受9级特大地震影响，放射性物质发生泄漏。R本人自食恶果不足惜，却给世界环境...
    茶点故事阅读 38,873评论 3赞 306
  • 男人毒药：我在死后第九天来索命
    文/蒙蒙 一、第九天 我趴在偏房一处隐蔽的房顶上张望。 院中可真热闹，春花似锦、人声如沸。这庄子的主人今日做“春日...
    开封第一讲书人阅读 29,890评论 0赞 19
  • 一桩弑父案，背后竟有这般阴谋
    文/苍兰香墨 我抬头看了看天上的太阳。三九已至，却和暖如春，着一层夹袄步出监牢的瞬间，已是汗流浃背。 一阵脚步声响...
    开封第一讲书人阅读 31,132评论 1赞 259
  • 情欲美人皮
    我被黑心中介骗来泰国打工， 没想到刚下飞机就差点儿被人妖公主榨干…… 1. 我叫王不留，地道东北人。 一个月前我还...
    沈念sama阅读 42,777评论 2赞 349
  • 代替公主和亲
    正文 我出身青楼，却偏偏与公主长得像，于是被迫代替她去往敌国和亲。 传闻我的和亲对象是个残疾皇子，可洞房花烛夜当晚...
    茶点故事阅读 42,310评论 2赞 342