笔记PIL 中的 Image 模块

Posted 2020-10-09 liuyimin

 Image 模块提供了一个同名类（Image），也提供了一些工厂函数，包括从文件中载入图片和创建新图片。例如，以下的脚本先载入一幅图片，将它旋转 45 度角，并显示出来：

1 >>>from PIL import Image
2  >>>im = Image.open("j.jpg")
3  >>>im.rotate(45).show()

    下面这个脚本则创建了当前目录下所有以 .jpg 结尾的图片的缩略图。

Create thumbnail

    Image 类中的函数。

0.    new : 这个函数创建一幅给定模式（mode）和尺寸（size）的图片。如果省略 color 参数，则创建的图片被黑色填充满，如果 color 参数是 None 值，则图片还没初始化。

new

1.    open : 打开并识别所提供的图像文件。不过，使用这函数的时候，真正的图像数据在你进行数据处理之前并没有被读取出来。可使用 load 函数进行强制加载。 mode 参数可以省略，但它只能是 "r" 值。

open

2.    blend : 使用两幅给出的图片和一个常量 alpha 创建新的图片。两幅图片必须是同样的 size 和 mode 。

blend

3.    composite : 使用两幅给出的图片和一个与 alpha 参数相似用法的 mask 参数，其值可为："1", "L", "RGBA" 。两幅图片的 size 必须相同。

composite

4.    eval : 使用带一个参数的函数作用于给定图片的每一个像素。如果给定的图片有超过一个的 频段（band），则该函数也会作用于每一个频段。注意，该函数是每一个像素计算一次，所以不能使用一些随机组件或其他的生成器。

eval

5.    frombuffer : （PIL 1.1.4 中新添加的）使用标准 "raw" 解码器在像素数据或是对象缓存中创建一个图像副本。不是所有的模式都支持这种用法。支持的 mode 有"L", "RGBX", "RGBA", "CMYK"。

frombuffer

6.    fromstring : 注意，这个函数只对像素数据进行解码，而不是一整张图片。如果你有一整张字符串格式的图片，使用 StringIO 对其进行包装并用 open 函数载入它。

fromstring

7.    merge : 使用一系列单一频段(band)的图像来创建新的一幅图像。频段是以一些图像组成的元组或列表，所有的 band 必须有相同大小的 size 。

merge

    Image 类中的方法：

0.    convert : 返回一个转换后的图像的副本。

convert

    下面是一个例子：转换 RGB 为 XYZ 。

RGB2XYZ

1.    copy : 复制图像。如果你希望粘贴一些东西进图像里面的话可以使用这个方法，但仍然会保留原图像。

copy

2.    crop : 返回图像某个给定区域。box 是一个 4 元素元组，定义了 left, upper, right, lower 像素坐标。使用这个方法的时候，如果改变原始图像，可能会，也可能不会改变裁剪生成的图像。创建一个完全的复制，裁剪复制的时候使用 load 方法。

crop

3.    draft : 按给出的 mode 和 size 进行配置。可以使用这个方法将彩色JPEG图片转为灰度图。

draft

4.    filter : 返回图像使用滤波器后的副本。可以看 这里 获取更多有用的滤波器。

filter

5.    fromstring : 和前面的函数是一样的功能，不过这个方法是将数据载入到当前图像。

fromstring

6.    getbands : 返回一个元组，包含每一个 band 的名字，比如，在一幅 RGB 格式的图像上使用 getbands 则返回（"R", "G", "B"）。

getbands

7.    getbbox : 计算图像边框值，返回一个 4-元组 ，值为（左，上，右，下）。

getbbox

8.    getcolors : 在 1.1.5 版本中新添加的。返回一个未排序列表，其元素是元组（count, color）。the count is the number of times the corresponding color occurs in the image 。If the maxcolors value is exceeded, the method stops counting and returns None。

getcolors

9.    getdata : 返回一个图像内容的像素值序列。不过，这个返回值是 PIL 内部的数据类型，只支持确切的序列操作符，包括迭代器和基本序列方法。我们可以通过 list(im.getdata())  为其生成普通的序列。

getdata

10.    getextrema : 返回一个 2-元组 ，值为图像的最小最大值。在当前PIL版本中，仅支持单一频段(single-band)的图像。

getextreme

11.    getpixel : 返回指定位置的像素，如果所打开的图像是多层次的图片，那这个方法就返回一个元组。

getpixel

12.    histogram : 返回图像直方图，值为像素计数组成的列表。如果有参数 mask ，则返回图像所有部分的直方图。

histogram

13.    load : 版本 1.1.6 新添加的。load 返回对象的像素值，可以用来修改像素值。

load

14.    paste : 1). 粘贴新图片至图片中，box 参数可以为 2-元组（upper, left）或是 4-元组（left, upper, right, lower），或者是 None（0, 0）。2). 功能同上。不过是将指定位置填充为某种颜色。

paste

15.    point : 

point

  ------------

 

 

Python图像处理库PIL的基本概念

PIL中所涉及的基本概念有如下几个：通道（bands）、模式（mode）、尺寸（size）、坐标系统（coordinate system）、调色板（palette）、信息（info）和滤波器（filters）。

1、  通道

每张图片都是由一个或者多个数据通道构成。PIL允许在单张图片中合成相同维数和深度的多个通道。

以RGB图像为例，每张图片都是由三个数据通道构成，分别为R、G和B通道。而对于灰度图像，则只有一个通道。

对于一张图片的通道数量和名称，可以通过方法getbands()来获取。方法getbands()是Image模块的方法，它会返回一个字符串元组（tuple）。该元组将包括每一个通道的名称。

Python的元组与列表类似，不同之处在于元组的元素不能修改,元组使用小括号，列表使用方括号，元组创建很简单，只需要在括号中添加元素，并使用逗号隔开即可。

方法getbands()的使用如下：

>>>from PIL import Image

>>> im= Image.open(‘D:\\Code\\Python\\test\\img\\1.jpg‘)

>>>im.getbands()

(‘R‘, ‘G‘, ‘B‘)

>>>im_bands = im.getbands()

>>>len(im_bands)

3

>>>print im_bands[0]

R

>>>print im_bands[1]

G

>>>print im_bands[2]

B

2、  模式

图像的模式定义了图像的类型和像素的位宽。当前支持如下模式：

1：1位像素，表示黑和白，但是存储的时候每个像素存储为8bit。

L：8位像素，表示黑和白。

P：8位像素，使用调色板映射到其他模式。

RGB：3x8位像素，为真彩色。

RGBA：4x8位像素，有透明通道的真彩色。

CMYK：4x8位像素，颜色分离。

YCbCr：3x8位像素，彩色视频格式。

I：32位整型像素。

F：32位浮点型像素。

PIL也支持一些特殊的模式，包括RGBX（有padding的真彩色）和RGBa（有自左乘alpha的真彩色）。

可以通过mode属性读取图像的模式。其返回值是包括上述模式的字符串。

属性mode的使用如下：

>>> from PIL importImage

>>> im =Image.open(‘D:\\Code\\Python\\test\\img\\1.jpg‘)

>>> im.mode

‘RGB‘

>>> md = im.mode

>>> print md

RGB

3、  尺寸

通过size属性可以获取图片的尺寸。这是一个二元组，包含水平和垂直方向上的像素数。

属性mode的使用如下：

>>> from PIL importImage

>>> im =Image.open(‘D:\\Code\\Python\\test\\img\\1.jpg‘)

>>>im.size

(800, 450)

>>>im_size = im.size

>>>print im_size[0]

800

>>>print im_size[1]

450

4、  坐标系统

PIL使用笛卡尔像素坐标系统，坐标(0，0)位于左上角。注意：坐标值表示像素的角；位于坐标（0，0）处的像素的中心实际上位于（0.5，0.5）。

坐标经常用于二元组（x，y）。长方形则表示为四元组，前面是左上角坐标。例如，一个覆盖800x600的像素图像的长方形表示为（0，0，800，600）。

5、  调色板

调色板模式 ("P")使用一个颜色调色板为每个像素定义具体的颜色值

6、  信息

使用info属性可以为一张图片添加一些辅助信息。这个是字典对象。加载和保存图像文件时，多少信息需要处理取决于文件格式。

属性info的使用如下：

>>>from PIL import Image

>>> im =Image.open(‘D:\\Code\\Python\\test\\img\\1.jpg‘)

>>>im.info

{‘jfif_version‘:(1, 1), ‘jfif‘: 257, ‘jfif_unit‘: 1, ‘jfif_density‘: (96, 96), ‘dpi‘: (96, 96)}

>>>im_info = im.info

>>>im_info

{‘jfif_version‘:(1, 1), ‘jfif‘: 257, ‘jfif_unit‘: 1, ‘jfif_density‘: (96, 96), ‘dpi‘: (96, 96)}

>>>print im_info[‘jfif_version‘]

(1, 1)

>>>print im_info[‘jfif‘]

257

7、  滤波器

对于将多个输入像素映射为一个输出像素的几何操作，PIL提供了4个不同的采样滤波器：

NEAREST：最近滤波。从输入图像中选取最近的像素作为输出像素。它忽略了所有其他的像素。

BILINEAR：双线性滤波。在输入图像的2x2矩阵上进行线性插值。注意：PIL的当前版本，做下采样时该滤波器使用了固定输入模板。

BICUBIC：双立方滤波。在输入图像的4x4矩阵上进行立方插值。注意：PIL的当前版本，做下采样时该滤波器使用了固定输入模板。

ANTIALIAS：平滑滤波。这是PIL 1.1.3版本中新的滤波器。对所有可以影响输出像素的输入像素进行高质量的重采样滤波，以计算输出像素值。在当前的PIL版本中，这个滤波器只用于改变尺寸和缩略图方法。

注意：在当前的PIL版本中，ANTIALIAS滤波器是下采样（例如，将一个大的图像转换为小图）时唯一正确的滤波器。BILIEAR和BICUBIC滤波器使用固定的输入模板，用于固定比例的几何变换和上采样是最好的。

Image模块中的方法resize()和thumbnail()用到了滤波器。

方法resize()的使用如下：

方法resize()的定义为：resize(size, filter=None)=> image

>>>from PIL import Image

>>> im= Image.open(‘D:\\Code\\Python\\test\\img\\1.jpg‘)

>>>im.size

(800, 450)

>>>im_resize = im.resize((256,256))

>>> im_resize.size

(256, 256)

对参数filter不赋值的话，方法resize()默认使用NEAREST滤波器。如果要使用其他滤波器可以通过下面的方法来实现：

>>>im_resize0 = im.resize((256,256), Image.BILINEAR)

>>>im_resize0.size

(256, 256)

>>>im_resize1 = im.resize((256,256), Image.BICUBIC)

>>>im_resize1.size

(256, 256)

>>>im_resize2 = im.resize((256,256), Image.ANTIALIAS)

>>>im_resize2.size

(256, 256)

方法thumbnail ()的使用如下：

方法thumbnail ()的定义为：im.thumbnail(size, filter=None)

>>>from PIL import Image

>>> im= Image.open(‘D:\\Code\\Python\\test\\img\\1.jpg‘)

>>>im.size

(800, 450)

>>>im.thumbnail((200,200))

>>>im.size

(200,112)

这里需要说明的是，方法thumbnail()需要保持宽高比，对于size=(200,200)的输入参数，其最终的缩略图尺寸为(200, 112)。

对参数filter不赋值的话，方法thumbnail()默认使用NEAREST滤波器。如果要使用其他滤波器可以通过下面的方法来实现：

>>> im= Image.open(‘D:\\Code\\Python\\test\\img\\1.jpg‘)

>>>im.size

(800, 450)

>>> im.thumbnail((200,200),Image.BILINEAR)

>>> im.size

(200, 112)

>>> im= Image.open(‘D:\\Code\\Python\\test\\img\\1.jpg‘)

>>>im.size

(800, 450)

>>> im.thumbnail((200,200), Image.BICUBIC)

>>> im.size

(200, 112)

>>> im= Image.open(‘D:\\Code\\Python\\test\\img\\1.jpg‘)

>>>im.size

(800, 450)

>>> im.thumbnail((200,200), Image.ANTIALIAS)

>>> im.size

(200, 112)

 

IMAGE模块0x1

Image模块是PIL中最重要的模块，它有一个类叫做image，与模块名称相同。Image类有很多函数、方法及属性，接下来将依次对image类的属性、函数和方法进行介绍。

一、Image类的属性

1、  Format

定义：im.format ? string or None

含义：源文件的文件格式。如果是由PIL创建的图像，则其文件格式为None。

例子：

>>>from PIL import Image

>>> im= Image.open("D:\\Code\\Python\\test\\img\\test.jpg")

>>>im.format

‘JPEG‘

注：test.jpg是JPEG图像，所以其文件格式为JPEG。

>>> im= Image.open("D:\\Code\\Python\\test\\img\\test.gif")

>>>im.format

‘GIF‘

注：test.gif为GIF文件，所以其文件格式为GIF。

2、  Mode

定义：im.mode ? string

含义：图像的模式。这个字符串表明图像所使用像素格式。该属性典型的取值为“1”，“L”，“RGB”或“CMYK”。对于图像模式的介绍，可以参考我的blog“Python图像处理库PIL的基本概念介绍”。

例子：

>>>from PIL import Image

>>> im = Image.open("D:\\Code\\Python\\test\\img\\test.jpg")

>>> im.mode

‘RGB‘

>>> im = Image.open("D:\\Code\\Python\\test\\img\\test.gif")

>>> im.mode

‘P‘

3、  Size

定义：im.size ? (width, height)

含义：图像的尺寸，按照像素数计算。它的返回值为宽度和高度的二元组（width, height）。

例子：

>>>from PIL import Image

>>> im= Image.open("D:\\Code\\Python\\test\\img\\test.jpg")

>>>im.size

(800, 450)

>>> im= Image.open("D:\\Code\\Python\\test\\img\\test.gif")

>>> im.size

(400, 220)

4、  Palette

定义：im.palette ? palette or None

含义：颜色调色板表格。如果图像的模式是“P”，则返回ImagePalette类的实例；否则，将为None。

例子：

>>> from PIL import Image

>>> im= Image.open("D:\\Code\\Python\\test\\img\\test.jpg")

>>> im.mode

‘RGB‘

>>>im.palette

>>> im= Image.open("D:\\Code\\Python\\test\\img\\test.gif")

>>> im.mode

‘P‘

>>>im.palette

<PIL.ImagePalette.ImagePaletteobject at 0x035E7AD0>

>>> pl= im.palette

Pl为ImagePalette类的实例。

5、  Info

定义：im.info ? dictionary

含义：存储图像相关数据的字典。文件句柄使用该字典传递从文件中读取的各种非图像信息。大多数方法在返回新的图像时都会忽略这个字典；因为字典中的键并非标准化的，对于一个方法，它不能知道自己的操作如何影响这个字典。如果用户需要这些信息，需要在方法open()返回时保存这个字典。

例子：

>>>from PIL import Image

>>> im= Image.open("D:\\Code\\Python\\test\\img\\test.jpg")

>>>im.info

{‘jfif_version‘:(1, 1), ‘jfif‘: 257, ‘jfif_unit‘: 1, ‘jfif_density‘: (96, 96), ‘dpi‘: (96, 96)}

>>> im= Image.open("D:\\Code\\Python\\test\\img\\test.gif")

>>>im.info

{‘duration‘:100, ‘version‘: ‘GIF89a‘, ‘extension‘: (‘NETSCAPE2.0‘, 795L), ‘background‘: 0,‘loop‘: 0}

 

IMAGE模块0x1

二、Image类的函数

1、  New

定义：Image.new(mode,size) ? image

  Image.new(mode, size, color) ? image

含义：使用给定的变量mode和size生成新的图像。Size是给定的宽/高二元组，这是按照像素数来计算的。对于单通道图像，变量color只给定一个值；对于多通道图像，变量color给定一个元组（每个通道对应一个值）。在版本1.1.4及其之后，用户也可以用颜色的名称，比如给变量color赋值为“red”。如果没有对变量color赋值，图像内容将会被全部赋值为0（图像即为黑色）。如果变量color是空，图像将不会被初始化，即图像的内容全为0。这对向该图像复制或绘制某些内容是有用的。

例子：

>>>from PIL import Image

>>> im= Image.new("RGB", (128, 128), "#FF0000")

>>>im.show()

图像im为128x128大小的红色图像。

>>> im= Image.new("RGB", (128, 128))

>>>im.show()

图像im为128x128大小的黑色图像，因为变量color不赋值的话，图像内容被设置为0，即黑色。

>>> im= Image.new("RGB", (128, 128), "red")

>>>im.show

图像im为128x128大小的红色图像。

2、  Open

定义：Image.open(file) ? image

  Image.open(file, mode) ? image

含义：打开并确认给定的图像文件。这个是一个懒操作；该函数只会读文件头，而真实的图像数据直到试图处理该数据才会从文件读取（调用load()方法将强行加载图像数据）。如果变量mode被设置，那必须是“r”。

用户可以使用一个字符串（表示文件名称的字符串）或者文件对象作为变量file的值。文件对象必须实现read()，seek()和tell()方法，并且以二进制模式打开。

例子：

>>> from PIL import Image

>>> im= Image.open("D:\\Code\\Python\\test\\img\\test.jpg")

>>>im.show()

>>> im= Image.open("D:\\Code\\Python\\test\\img\\test.jpg", "r")

>>>im.show()

3、  Blend

定义：Image.blend(image1,image2, alpha) ? image

含义：使用给定的两张图像及透明度变量alpha，插值出一张新的图像。这两张图像必须有一样的尺寸和模式。

合成公式为：out = image1 *(1.0 - alpha) + image2 * alpha

如果变量alpha为0.0，将返回第一张图像的拷贝。如果变量alpha为1.0，将返回第二张图像的拷贝。对变量alpha的值没有限制。

例子：

>>>from PIL import Image

>>> im01 =Image.open("D:\\Code\\Python\\test\\img\\test01.jpg")

>>> im02 =Image.open("D:\\Code\\Python\\test\\img\\test02.jpg")

>>> im =Image.blend(im01, im02, 0.3)

>>> im.show()

Test01.jpg和test02.jpg两张图像size都为1024x768，mode为“RGB”。它们按照第一张70%的透明度，第二张30%的透明度，合成为一张。

                             

4、  Composite

定义：Image.composite(image1,image2, mask) ? image

含义：使用给定的两张图像及mask图像作为透明度，插值出一张新的图像。变量mask图像的模式可以为“1”，“L”或者“RGBA”。所有图像必须有相同的尺寸。

例子：

>>>from PIL import Image

>>> im01 =Image.open("D:\\Code\\Python\\test\\img\\test01.jpg")

>>> im02 =Image.open("D:\\Code\\Python\\test\\img\\test02.jpg")

>>>r,g,b = im01.split()

>>> g.mode

‘L‘

>>> g.size

(1024, 768)

>>> im= Image.composite(im01, im02, g)

>>>im.show()

 

5、  Eval

定义：Image.eval(image,function) ? image

含义：使用变量function对应的函数（该函数应该有一个参数）处理变量image所代表图像中的每一个像素点。如果变量image所代表图像有多个通道，那变量function对应的函数作用于每一个通道。注意：变量function对每个像素只处理一次，所以不能使用随机组件和其他生成器。

例子：

>>>from PIL import Image

>>>im01 = Image.open("D:\\Code\\Python\\test\\img\\test01.jpg")

>>> deffun(x):

         return x * 0.5

 

>>>im_eval = Image.eval(im01, fun)

>>>im_eval.show()

>>>im01.show()

图像im01如下图：

 

图像im_eval如下图：

 

图像im_eval与im01比较，其像素值均为im01的一半，则其亮度自然也会比im01暗一些。

6、  Frombuffer

定义：Image.frombuffer(mode,size, data) ? image

  Image.frombuffer(mode, size,data, decoder, parameters) ? image

含义：（New in PIL 1.1.4）使用标准的“raw”解码器，从字符串或者buffer对象中的像素数据产生一个图像存储。对于一些模式，这个图像存储与原始的buffer（这意味着对原始buffer对象的改变体现在图像本身）共享内存。并非所有的模式都可以共享内存；支持的模式有“L”，“RGBX”，“RGBA”和“CMYK”。对于其他模式，这个函数与fromstring()函数一致。

注意：版本1.1.6及其以下，这个函数的默认情况与函数fromstring()不同。这有可能在将来的版本中改变，所以为了最大的可移植性，当使用“raw”解码器时，推荐用户写出所有的参数，如下所示：

im =Image.frombuffer(mode, size, data, "raw", mode, 0, 1)

函数Image.frombuffer(mode,size, data, decoder, parameters)与函数fromstring()的调用一致。

例子： 

7、  Fromstring

定义：Image.fromstring(mode,size, data) ? image

  Image.fromstring(mode, size,data, decoder, parameters) ? image

含义：函数Image.fromstring(mode,size, data)，使用标准的“raw”解码器，从字符串中的像素数据产生一个图像存储。

函数Image.fromstring(mode,size, data, decoder, parameters)也一样，但是允许用户使用PIL支持的任何像素解码器。更多信息可以参考：Writing YourOwn File Decoder.

注意：这个函数只对像素数据进行解码，而不是整个图像。如果用户的字符串包含整个图像，可以将该字符串包裹在StringIO对象中，使用函数open()来加载。

例子：

8、  Merge

定义：Image.merge(mode,bands) ? image

含义：使用一些单通道图像，创建一个新的图像。变量bands为一个图像的元组或者列表，每个通道的模式由变量mode描述。所有通道必须有相同的尺寸。

变量mode与变量bands的关系：

len(ImageMode.getmode(mode).bands)= len(bands)

例子：

>>>from PIL import Image

>>>im01 = Image.open("D:\\Code\\Python\\test\\img\\test01.jpg")

>>>im02 = Image.open("D:\\Code\\Python\\test\\img\\test02.jpg")

>>>r1,g1,b1 = im01.split()

>>>r2,g2,b2 = im02.split()

>>>r1.mode

‘L‘

>>>r1.size

(1024, 768)

>>>g1.mode

‘L‘

>>>g1.size

(1024, 768)

>>>r2.mode

‘L‘

>>>g2.size

(1024, 768)

>>>imgs=[r1,g2,b2]

>>>len(ImageMode.getmode("RGB").bands)

3

>>>len(imgs)

3

>>>im_merge = Image.merge("RGB", imgs)

>>>im_merge.show()

图像im_merge如下所示：

 

 

IMAGE模块0x1