使用Image类
Python图像库中最重要的类是 Image
类,在具有相同名称的模块中定义。您可以通过多种方式创建这个类的实例:从文件中加载图像、处理其他图像或从头创建图像。
要从文件加载图像,请使用 open()
功能在 Image
模块:
>>> from PIL import Image
>>> im = Image.open("hopper.ppm")
如果成功,此函数将返回 Image
对象。现在可以使用实例属性检查文件内容:
>>> print(im.format, im.size, im.mode)
PPM (512, 512) RGB
这个 format
属性标识图像的源。如果图像不是从文件中读取的,则将其设置为“无”。大小属性是包含宽度和高度(以像素为单位)的2元组。这个 mode
属性定义图像中带区的编号和名称,以及像素类型和深度。常用模式有灰度图像的“L”(亮度)、真彩色图像的“RGB”和预压图像的“CMYK”。
如果无法打开文件,则 OSError
引发异常。
一旦你有了 Image
类,可以使用该类定义的方法来处理和操作图像。例如,让我们显示刚刚加载的图像:
>>> im.show()
注解
的标准版本 show()
不是很有效,因为它将图像保存到临时文件并调用实用程序来显示图像。如果您没有安装适当的实用程序,它甚至不会工作。但是,当它确实工作时,它对于调试和测试非常方便。
以下各节概述了此库中提供的不同功能。
读写图像
python图像库支持各种各样的图像文件格式。要从磁盘读取文件,请使用 open()
功能在 Image
模块。打开文件不需要知道文件格式。库根据文件的内容自动确定格式。
要保存文件,请使用 save()
方法 Image
班级。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发现要使用的文件存储格式。
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)
第二个参数可以提供给 save()
方法,该方法显式指定文件格式。如果使用非标准扩展名,则必须始终按以下方式指定格式:
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)
需要注意的是,除非确实需要,否则库不会解码或加载栅格数据。打开文件时,将读取文件头以确定文件格式,并提取解码文件所需的模式、大小和其他属性等内容,但稍后才会处理其余文件。
这意味着打开图像文件是一个快速的操作,与文件大小和压缩类型无关。下面是一个快速识别一组图像文件的简单脚本:
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, f"{im.size}x{im.mode}")
except OSError:
pass
剪切、粘贴和合并图像
这个 Image
类包含允许您操作图像中区域的方法。要从图像中提取子矩形,请使用 crop()
方法。
从图像复制子面角
box = (100, 100, 400, 400)
region = im.crop(box)
区域由四元组定义,其中坐标为(左、上、右、下)。python图像库使用左上角带有(0,0)的坐标系。还要注意,坐标是指像素之间的位置,因此上面示例中的区域正好是300x300像素。
该区域现在可以以某种方式进行处理并粘贴回去。
处理子面角,然后粘贴回去
region = region.transpose(Image.ROTATE_180)
im.paste(region, box)
粘贴区域时,区域的大小必须与给定区域完全匹配。此外,区域不能扩展到图像之外。但是,原始图像和区域的模式不需要匹配。如果没有,则在粘贴之前区域将自动转换(请参见 颜色空间变换 详情见下文)。
下面是一个附加示例:
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,粘贴方法还可以将透明蒙版作为可选参数。在此遮罩中,值255表示粘贴的图像在该位置是不透明的(即,粘贴的图像应按原样使用)。值0表示粘贴的图像完全透明。中间的值表示不同的透明度级别。例如,粘贴rgba图像并将其用作遮罩将粘贴图像的不透明部分,但不会粘贴其透明背景。
python图像库还允许您使用多波段图像的各个波段,例如RGB图像。split方法创建一组新图像,每个新图像包含原始多波段图像的一个波段。merge函数接受一个模式和一组图像,并将它们组合成一个新图像。以下示例交换RGB图像的三个波段:
拆分和合并带
r, g, b = im.split()
im = Image.merge("RGB", (b, g, r))
注意对于单波段图像, split()
返回图像本身。要使用单独的色带,您可能需要先将图像转换为“RGB”。
几何变换
这个 PIL.Image.Image
类包含的方法 resize()
和 rotate()
图像。前者用一个元组给出新的大小,后者用逆时针的度数表示角度。
简单几何变换
out = im.resize((128, 128))
out = im.rotate(45) # degrees counter-clockwise
要将图像旋转90度,可以使用 rotate()
方法或 transpose()
方法。后者还可用于围绕其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)
transpose(ROTATE)
也可以使用 rotate()
操作,前提是 expand
标志为真,以提供对图像大小的相同更改。
一种更通用的图像转换形式可以通过 transform()
方法。
颜色空间变换
python图像库允许您使用 convert()
方法。
模式间转换
from PIL import Image
with Image.open("hopper.ppm") as im:
im = im.convert("L")
库支持每个支持的模式与“l”和“rgb”模式之间的转换。要在其他模式之间转换,您可能需要使用中间图像(通常是“RGB”图像)。
图像增强
python图像库提供了许多方法和模块,可以用来增强图像。
过滤器
这个 ImageFilter
模块包含许多预定义的增强过滤器,可用于 filter()
方法。
应用筛选器
from PIL import ImageFilter
out = im.filter(ImageFilter.DETAIL)
点操作
这个 point()
方法可用于转换图像的像素值(例如图像对比度操作)。在大多数情况下,需要一个参数的函数对象可以传递给这个方法。每个像素都根据该功能进行处理:
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,您可以快速地将任何简单表达式应用于图像。您也可以将 point()
和 paste()
有选择地修改图像的方法:
处理单个波段
# 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)
注意用于创建掩码的语法:
imout = im.point(lambda i: expression and 255)
python只计算逻辑表达式中确定结果所必需的部分,并返回作为表达式结果检查的最后一个值。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
对于更高级的图像增强,可以使用 ImageEnhance
模块。从图像创建后,可以使用增强对象快速尝试不同的设置。
您可以通过这种方式调整对比度、亮度、颜色平衡和清晰度。
增强图像
from PIL import ImageEnhance
enh = ImageEnhance.Contrast(im)
enh.enhance(1.3).show("30% more contrast")
图像序列
python图像库包含对图像序列(也称为动画格式)的一些基本支持。支持的序列格式包括fli/flc、gif和一些实验格式。TIFF文件也可以包含多个帧。
打开序列文件时,PIL会自动加载序列中的第一帧。您可以使用Seek和Tell方法在不同的帧之间移动:
读取序列
from PIL import Image
with Image.open("animation.gif") as im:
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,您将得到 EOFError
序列结束时出现异常。
以下类允许您使用for语句循环序列:
使用ImageSequence迭代器类
from PIL import ImageSequence
for frame in ImageSequence.Iterator(im):
# ...do something to frame...
PostScript打印
Python图像库包含在PostScript打印机上打印图像、文本和图形的函数。下面是一个简单的例子:
绘图后记
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 or sys.stdout.buffer
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()
关于阅读图像的更多信息
如前所述, open()
功能 Image
模块用于打开图像文件。在大多数情况下,只需将文件名作为参数传递给它。 Image.open()
可以用作上下文管理器:
from PIL import Image
with Image.open("hopper.ppm") as im:
...
如果一切顺利,结果是 PIL.Image.Image
对象。否则, OSError
引发异常。
您可以使用类似文件的对象,而不是文件名。对象必须实现 file.read
, file.seek
和 file.tell
方法,并以二进制模式打开。
从打开的文件读取
from PIL import Image
with open("hopper.ppm", "rb") as fp:
im = Image.open(fp)
要从二进制数据中读取图像,请使用 BytesIO
班级:
从二进制数据读取
from PIL import Image
import io
im = Image.open(io.BytesIO(buffer))
请注意,库会倒带文件(使用 seek(0)
)在读取图像头之前。此外,当读取图像数据时(通过加载方法),也将使用SEEK。如果图像文件嵌入到较大的文件中,例如tar文件,则可以使用 ContainerIO
或 TarIO
访问它的模块。
从tar档案中读取
from PIL import Image, TarIO
fp = TarIO.TarIO("Tests/images/hopper.tar", "hopper.jpg")
im = Image.open(fp)
控制解码器
有些解码器允许您在从文件读取图像时对其进行操作。这通常可用于在创建缩略图(速度通常比质量更重要)和打印到单色激光打印机(只需要图像的灰度版本)时加快解码速度。
这个 draft()
方法处理打开但尚未加载的图像,使其尽可能接近给定的模式和大小。这是通过重新配置图像解码器来完成的。
在草稿模式下阅读
这仅适用于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)
这打印的内容如下:
original = RGB (512, 512)
draft = L (128, 128)
请注意,生成的图像可能与请求的模式和大小不完全匹配。要确保图像不大于给定的大小,请改用缩略图方法。
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