Python使用Pillow進行影象處理

2022-06-13 14:04:09

一、概述

PIL：Python Imaging Library，已經是Python平臺事實上的影象處理標準庫了。PIL功能非常強大，但API卻非常簡單易用。

由於PIL僅支援到Python 2.7，加上年久失修，於是一群志願者在PIL的基礎上建立了相容的版本，名字叫Pillow，支援最新Python 3.x，又加入了許多新特性，因此，我們可以直接安裝使用Pillow。

Pillow在PIL的基礎上，為Python3增加了更多功能和支援。它支援一系列影象檔案格式，如PNG,JPEG,PPM,GIF,TIFF和BMP。我們將看到如何在影象上執行各種操作，例如裁剪，調整大小，新增文字到影象，旋轉，灰階轉換。

Ps:我喜歡OpenCV的速度與強大的影象處理功能，但是要在OpenCV中使用我們自己喜歡的字型似乎並不容易（預設的字型實在令人退避三舍)。

Pillow的Github主頁：https://github.com/python-pillow/Pillow

Pillow的檔案(對應版本v3.0.0)： https://pillow.readthedocs.org/en/latest/handbook/index.html

1. PIL/ Pillow

PIL( Python影象庫 )是Python程式語言的一個免費庫，它支援開啟、操作和儲存許多不同的檔案格式的影象。然而，隨著2009年的最後一次釋出，它的開發停滯不前。但幸運的是還有有Pillow，一個PIL積極開發的且更容易安裝的分支，它能執行在所有主要的作業系統，並支援Python3。這個庫包含了基本的影象處理功能，包括點運算、使用一組內建折積核的濾波和色彩空間的轉換。

資源

檔案中有安裝說明，以及涵蓋庫的每個模組的範例：

https://pillow.readthedocs.io/en/stable/releasenotes/3.1.1.html

2. OpenCV-Python

OpenCV( 開源計算機視覺庫 )是計算機視覺應用中應用最廣泛的庫之一。OpenCV-Python 是OpenCV的python版API。OpenCV-Python的優點不只有高效，這源於它的內部組成是用C/C++編寫的，而且它還容易編寫和部署（因為前端是用Python包裝的）。這使得它成為執行計算密集型計算機視覺程式的一個很好的選擇。
資源

OpenCV-Python-Guide指南可以讓你使用OpenCV-Python更容易：

https://github.com/abidrahmank/OpenCV2-Python-Tutorials

3. SimpleCV

SimpleCV 也是一個用於構建計算機視覺應用程式的開源框架。有了它，你就可以存取幾個高效能的計算機視覺庫，如OpenCV，而且不需要先學習瞭解位深度、檔案格式、顏色空間等。

它的學習曲線大大小於OpenCV，正如它們的口號所說“計算機視覺變得簡單”。一些支援SimpleCV的觀點有：

即使是初學者也可以編寫簡單的機器視覺測試
攝像機、視訊檔、影象和視訊流都是可互操作的

資源

官方檔案非常容易理解，而且有大量的例子和使用案例去學習：

https://simplecv.readthedocs.io/en/latest/

安裝Pillow

如果安裝了Anaconda，Pillow就已經可用了。否則，需要在命令列下通過pip安裝：

$ pip install pillow

如果遇到Permission denied安裝失敗，請加上sudo重試。

操作影象

來看看最常見的影象縮放操作，只需三四行程式碼：

from PIL import Image

# 開啟一個jpg影象檔案，注意是當前路徑:
im = Image.open('test.jpg')
# 獲得影象尺寸:
w, h = im.size
print('Original image size: %sx%s' % (w, h))
# 縮放到50%:
im.thumbnail((w//2, h//2))
print('Resize image to: %sx%s' % (w//2, h//2))
# 把縮放後的影象用jpeg格式儲存:
im.save('thumbnail.jpg', 'jpeg')

其他功能如切片、旋轉、濾鏡、輸出文字、調色盤等一應俱全。

比如，模糊效果也只需幾行程式碼：

from PIL import Image, ImageFilter

# 開啟一個jpg影象檔案，注意是當前路徑:
im = Image.open('test.jpg')
# 應用模糊濾鏡:
im2 = im.filter(ImageFilter.BLUR)
im2.save('blur.jpg', 'jpeg')

效果如下：

PIL的ImageDraw提供了一系列繪圖方法，讓我們可以直接繪圖。比如要生成字母驗證碼圖片：

from PIL import Image, ImageDraw, ImageFont, ImageFilter

import random

# 隨機字母:
def rndChar():
    return chr(random.randint(65, 90))

# 隨機顏色1:
def rndColor():
    return (random.randint(64, 255), random.randint(64, 255), random.randint(64, 255))

# 隨機顏色2:
def rndColor2():
    return (random.randint(32, 127), random.randint(32, 127), random.randint(32, 127))

# 240 x 60:
width = 60 * 4
height = 60
image = Image.new('RGB', (width, height), (255, 255, 255))
# 建立Font物件:
font = ImageFont.truetype('Arial.ttf', 36)
# 建立Draw物件:
draw = ImageDraw.Draw(image)
# 填充每個畫素:
for x in range(width):
    for y in range(height):
        draw.point((x, y), fill=rndColor())
# 輸出文字:
for t in range(4):
    draw.text((60 * t + 10, 10), rndChar(), font=font, fill=rndColor2())
# 模糊:
image = image.filter(ImageFilter.BLUR)
image.save('code.jpg', 'jpeg')

我們用隨機顏色填充背景，再畫上文字，最後對影象進行模糊，得到驗證碼圖片如下：

如果執行的時候報錯：