PIL包中图像的mode参数

Posted 2022-01-26 超级无敌陈大佬的跟班

PIL包中图像的mode参数

　　本文为了说明PIL库中图像的mode参数不同值的区别。

　　我做的事情是:

1. 在本地找了jpg的图，convert为不同mode，将不同的图截取做了个脑图，有个直观的感觉。
2. 把不同mode的图通过np.array()转化为array, 打印出array的shape， 和array[0, 0]的值， 便于理解不同mode的通道和像素值的存储。

一.不同model模式的图

二、模式“RGB”转换为其他不同模式

1、模式“1”

        模式“1”为二值图像，非黑即白。但是它每个像素用8个bit表示，0表示黑，255表示白。下面我们将lena图像转换为“1”图像。
2、模式“L”

        模式L”为灰色图像，它的每个像素用8个bit表示，0表示黑，255表示白，其他数字表示不同的灰度。在PIL中，从模式“RGB”转换为“L”模式是按照下面的公式转换的：

L = R * 299/1000 + G * 587/1000+ B * 114/1000

3、模式“P”

        模式“P”为8位彩色图像，它的每个像素用8个bit表示，其对应的彩色值是按照调色板查询出来的。
4、模式“RGBA”

        模式“RGBA”为32位彩色图像，它的每个像素用32个bit表示，其中24bit表示红色、绿色和蓝色三个通道，另外8bit表示alpha通道，即透明通道。

alpha通道全部设置为255，即完全不透明。
5、模式“CMYK”

        模式“CMYK”为32位彩色图像，它的每个像素用32个bit表示。模式“CMYK”就是印刷四分色模式，它是彩色印刷时采用的一种套色模式，利用色料的三原色混色原理，加上黑色油墨，共计四种颜色混合叠加，形成所谓“全彩印刷”。

四种标准颜色是：C：Cyan = 青色，又称为‘天蓝色’或是‘湛蓝’M：Magenta = 品红色，又称为‘洋红色’；Y：Yellow = 黄色；K：Key Plate(blacK) = 定位套版色（黑色）。

从实例中可以得知PIL中“RGB”转换为“CMYK”的公式如下：

C = 255 - R
M = 255 - G
Y = 255 - B
K = 0

6、模式“YCbCr”

模式“YCbCr”为24位彩色图像，它的每个像素用24个bit表示。YCbCr其中Y是指亮度分量，Cb指蓝色色度分量，而Cr指红色色度分量。人的肉眼对视频的Y分量更敏感，因此在通过对色度分量进行子采样来减少色度分量后，肉眼将察觉不到的图像质量的变化。

模式“RGB”转换为“YCbCr”的公式如下：

Y= 0.257*R+0.504*G+0.098*B+16
Cb = -0.148*R-0.291*G+0.439*B+128
Cr = 0.439*R-0.368*G-0.071*B+128

7、模式“I”

        模式“I”为32位整型灰色图像，它的每个像素用32个bit表示，0表示黑，255表示白，(0,255)之间的数字表示不同的灰度。在PIL中，从模式“RGB”转换为“I”模式是按照下面的公式转换的：

I = R * 299/1000 + G * 587/1000 + B * 114/1000

        模式“I”与模式“L”的结果是完全一样，只是模式“L”的像素是8bit，而模式“I”的像素是32bit。
8、模式“F”

模式“F”为32位浮点灰色图像，它的每个像素用32个bit表示，0表示黑，255表示白，(0,255)之间的数字表示不同的灰度。在PIL中，从模式“RGB”转换为“F”模式是按照下面的公式转换的：

F = R * 299/1000+ G * 587/1000 + B * 114/1000

三.打印不同模式图片的shape和[0,0]的像素值

# 将不同模式的图片打印出shape 和 [0, 0]像素点的值
from PIL import Image
import matplotlib.pyplot as plt
image = Image.open('images/tower.jpg') # 本地一个文件
mode_list = ['1', 'L', 'I', 'F', 'P', 'RGB', 'RGBA', 'CMYK', 'YCbCr' ]
for mode in mode_list:
    img = image.convert(mode)
    img_data = np.array(img)
    print('img_:>1.shape: ' .format(mode, img_data.shape))
    print('img_:>_data[0, 0]: '.format(mode, img_data[0, 0]))
    print('---')

# 以下为output

img_1.shape: (1276, 1920)
img_1_data[0, 0]: False
---
img_L.shape: (1276, 1920)
img_L_data[0, 0]: 88
---
img_I.shape: (1276, 1920)
img_I_data[0, 0]: 88
---
img_F.shape: (1276, 1920)
img_F_data[0, 0]: 88.94599914550781
---
img_P.shape: (1276, 1920)
img_P_data[0, 0]: 131
---
img_RGB.shape: (1276, 1920, 3)
img_RGB_data[0, 0]: [ 51  97 147]
---
img_RGBA.shape: (1276, 1920, 4)
img_RGBA_data[0, 0]: [ 51  97 147 255]
---
img_CMYK.shape: (1276, 1920, 4)
img_CMYK_data[0, 0]: [204 158 108   0]
---
img_YCbCr.shape: (1276, 1920, 3)
img_YCbCr_data[0, 0]: [ 88 160 100]
---

最后一点关于颜色模式的，供备注用。

1. RGB 为真色彩模式， 可组合为 256 x 256 x256 种， 打印需要更改为 CMYK模式， 需要注意数值溢出的问题。
2. HSB 模式（本篇没有涉及），建立基于人类感觉颜色的方式，将颜色分为色相（Hue），饱和度（Saturation），明亮度（Brightness），这里不详细展开。
3. CMYK模式，应用在印刷领域，4个字母意思是青、洋红、黄、黑，因为不能保证纯度，所以需要黑。
4. 位图模式，见1， 颜色由黑和白表示（True， False）。
5. 灰度模式，只有灰度， 所有颜色转化为灰度值，见L，I，F。
6. 双色调模式（未有涉及），节约成本将可使用双色调。
7. Lab模式（未涉及，ps内置），由3通道组成（亮度，a，b）组成，作为RGB到CMYK的过渡。
8. 多通道模式，删除RGB，CMYK，Lab中某一个通道后，会转变为多通道，多通道用于处理特殊打印，它的每个通道都为256级灰度通道。
9. 索引颜色模式，用在多媒体和网页，通过颜色表查取，没有则就近取，仅支持单通道，（8位/像素）。