Python图像处理库：Pillow 2.1.0

因为博主最近稍微研究了一下微信跳一跳辅助程序，从而认识了PIL这么个东东，然后就有了本文

在微信跳一跳中Pillow主要用法：

from PIL import Image
im = Image.open('./autojump.png')
Image.open('./autojump.png').load()

成绩只是附带结果，探究真理最重要！

Pillow 2.1.0下载

Pillow is the “friendly” PIL fork by Alex Clark and Contributors. PIL is the Python Imaging Library by Fredrik Lundh and Contributors.

Why a fork?
PIL is not setuptools compatible.

Port existing PIL-based code to Pillow

Pillow is a functional drop-in replacement for the Python Imaging Library. To run your existing PIL-compatible code with Pillow, it needs to be modified to import the Imaging module from the PIL namespace instead of the global namespace. I.e. change:

import Image

to:

from PIL import Image

Note

If your code imports from _imaging, it will no longer work.

The preferred, future proof method of importing the private _imaging module is:

from PIL import Image
_imaging = Image.core

Image类

Pillow中最重要的类就是Image，该类存在于同名的模块中。可以通过以下几种方式实例化：从文件中读取图片，处理其他图片得到，或者直接创建一个图片。

使用Image模块中的open函数打开一张图片：

>>> from PIL import Image
>>> img = Image.open('./autojump.png')

如果打开成功，返回一个Image对象，可以通过对象属性检查文件内容

>>> from __future__ import print_function
>>> print(img.format,img.size,img.mode)
PNG (1440, 2560) RGBA

format属性定义了图像的格式，如果图像不是从文件打开的，那么该属性值为None；size属性是一个tuple，表示图像的宽和高（单位为像素）；mode属性为表示图像的模式，常用的模式为：L为灰度图，RGB为真彩色，CMYK为pre-press图像。

如果文件不能打开，则抛出IOError异常。

当有一个Image对象时，可以用Image类的各个方法进行处理和操作图像，例如显示图片：

>>> img.show()

ps：标准版本的show()方法不是很有效率，因为它先将图像保存为一个临时文件，然后使用xv进行显示。如果没有安装xv，该函数甚至不能工作。但是该方法非常便于debug和test。（windows中应该调用默认图片查看器打开）

读写图片

Pillow库支持相当多的图片格式。直接使用Image模块中的open()函数读取图片，而不必先处理图片的格式，Pillow库自动根据文件决定格式。

Image模块中的save()函数可以保存图片，除非你指定文件格式，那么文件名中的扩展名用来指定文件格式。

图片转成jpg格式

from __future__ import print_function
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:
            Image.open(infile).save(outfile)
except IOError:
            print("cannot convert", infile)

save函数的第二个参数可以用来指定图片格式，如果文件名中没有给出一个标准的图像格式，那么第二个参数是必须的。

创建缩略图

from __future__ import print_function
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:
            im = Image.open(infile)
            im.thumbnail(size)
            im.save(outfile, "JPEG")
except IOError:
            print("cannot create thumbnail for", infile)

必须指出的是除非必须，Pillow不会解码或raster数据。当你打开一个文件，Pillow通过文件头确定文件格式，大小，mode等数据，余下数据直到需要时才处理。

这意味着打开文件非常快，与文件大小和压缩格式无关。

裁剪、粘贴、与合并图片
Image类包含还多操作图片区域的方法。如crop()方法可以从图片中提取一个子矩形

从图片中复制子图像

box = im.copy() #直接复制图像
box = (100, 100, 400, 400)
region = im.crop(box)

区域由4-tuple决定，该tuple中信息为(left, upper, right, lower)。 Pillow左边系统的原点（0，0）为图片的左上角。坐标中的数字单位为像素点，所以上例中截取的图片大小为300*300像素^2。

处理子图，粘贴回原图

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

将子图paste回原图时，子图的region必须和给定box的region吻合。该region不能超过原图。而原图和region的mode不需要匹配，Pillow会自动处理。

另一个例子

Rolling an image

def roll(image, delta):
"Roll an image sideways"

    image = image.copy() #复制图像
    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(part2, (0, 0, xsize-delta, ysize))
    image.paste(part1, (xsize-delta, 0, xsize, ysize))

return image

分离和合并通道

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

对于单通道图片，split()返回图像本身。为了处理单通道图片，必须先将图片转成RGB。

几何变换

Image类有resize()、rotate()和transpose()、transform()方法进行几何变换。

简单几何变换

out = im.resize((128, 128))
out = im.rotate(45) # 顺时针角度表示

置换图像

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()和象的rotate()没有性能差别。

更通用的图像变换方法可以使用transform()

模式转换

convert()方法

模式转换

im = Image.open('autojump.png').convert('L')

图像增强

Filter
ImageFilter模块包含很多预定义的增强filters，通过filter()方法使用

应用filters

from PIL import ImageFilter
out = img.filter(ImageFilter.DETAIL) 

像素点处理
point()方法通过一个函数或者查询表对图像中的像素点进行处理（例如对比度操作）。

像素点变换

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

上述方法可以利用简单的表达式进行图像处理，通过组合point()和paste()还能选择性地处理图片的某一区域。

处理单独通道

# 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)

注意到创建mask的语句：

mask = source[R].point(lambda i: i < 100 and 255)

该句可以用下句表示

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

如果expression为假则返回expression的值为0（因为and语句已经可以得出结果了），否则返回255。（mask参数用法：当为0时，保留当前值，255为使用paste进来的值，中间则用于transparency效果）

高级图片增强

对其他高级图片增强，应该使用ImageEnhance模块 。一旦有一个Image对象，应用ImageEnhance对象就能快速地进行设置。 可以使用以下方法调整对比度、亮度、色平衡和锐利度。

图像增强

from PIL import ImageEnhance

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

动态图

Pillow支持一些动态图片的格式如FLI/FLC，GIF和其他一些处于实验阶段的格式。TIFF文件同样可以包含数帧图像。

当读取动态图时，PIL自动读取动态图的第一帧，可以使用seek和tell方法读取不同帧。

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

当读取到最后一帧时，Pillow抛出EOFError异常。

当前版本只允许seek到下一帧。为了倒回之前，必须重新打开文件。

或者可以使用下述迭代器类

动态图迭代器类

class ImageSequence:
def __init__(self, im):
        self.im = im
def __getitem__(self, ix):
try:
if ix:
                self.im.seek(ix)
return self.im
except EOFError:
raise IndexError # end of sequence

for frame in ImageSequence(im):
# ...do something to frame...
Postscript Printing

Pillow允许通过Postscript Printer在图片上添加images、text、graphics。

Drawing Postscript

from PIL import Image
from PIL import PSDraw

im = Image.open("lena.ppm")
title = "lena"
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 centered title
ps.setfont("HelveticaNarrow-Bold", 36)
w, h, b = ps.textsize(title)
ps.text((4*72-w/2, 1*72-h), title)

ps.end_document()

更多读取图片方法

之前说到Image模块的open()函数已经足够日常使用。该函数的参数也可以是一个文件对象。

从string中读取

import StringIO

im = Image.open(StringIO.StringIO(buffer))
从tar文件中读取

from PIL import TarIO

fp = TarIO.TarIO("Imaging.tar", "Imaging/test/lena.ppm")
im = Image.open(fp)

草稿模式
draft()方法允许在不读取文件内容的情况下尽可能（可能不会完全等于给定的参数）地将图片转成给定模式和大小，这在生成缩略图的时候非常有效（速度要求比质量高的场合）。

draft模式

from __future__ import print_function
im = Image.open(file)
print("original =", im.mode, im.size)

im.draft("L", (100, 100))
print("draft =", im.mode, im.size)

小实践：PIL处理图片之加水印

from PIL import Image, ImageDraw, ImageFont

def add_num(img):
#创建绘画对象
    draw = ImageDraw.Draw(img)
#矢量字体支持 TrueType Font support
    myfont = ImageFont.truetype('C:/windows/fonts/Arial.ttf', size=100)
#定义填充颜色
    fillcolor = "#f00"
#获取图片大小
    width, height = img.size
#在图片指定位置绘制文本内容然后保存
    draw.text((width-660, 168), '1007', font=myfont, fill=fillcolor)
    img.save('result.jpg','jpeg')

return 0
if __name__ == '__main__':
    image = Image.open('autojump1007.png')
    add_num(image)

关于ImageDraw Module
基本绘画操作 Basic methods of drawing surface

弧/弦/扇形 chord arc pieslice (bbox, strtAng, endAng)
椭圆 ellipse (bbox)
线段/多段线 line (L) draw.line(((60,60),(90,60), (90,90), (60,90), (60,60))) #draw a square
点 point (xy) #单像素点很小看不清,实际中可用实心小圆代替
多边形 polygon (L) draw.polygon([(60,60), (90,60), (90,90), (60,90)]) #draw a square
矩形 rectangle (bbox) # first coord属于矩形, second coord不属于
文字 text(xy,message,font=None) 绘制文字message，文本区域左上角坐标为xy
drawable.text((10, 10), “Hello”, fill=(255,0,0), font=None)
文字大小 textsize(message,font=None) 给定文字message，返回所占像素(width,height)
可选参数 Common optional args for these methods

fill=fillColor
outline=outlineColor