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如何使用python對圖片進行批次壓縮詳解

2022-07-07 14:02:10

前言

最近在研究怎麼對圖片資源進行無失真壓縮,網上也找了一些資料。總而言之,收穫不少,所以想對最近的學習做個總結。

無失真壓縮其實是相對而言的,目的是為了減小圖片資源的記憶體大小但又不影響圖片的顯示質量。下面我將介紹兩種批次壓縮圖片的方法,方法一是使用python和Pillow模組對圖片進行壓縮,這個方法對jpeg格式的圖片有非常高的壓縮效率,但該方法不太適合對png圖片進行壓縮。另一個方式是使用Python和Selenium模組操縱Squoosh批次壓縮圖片。

使用Python和Pillow模組壓縮圖片

Pillow是Python上一個功能非常強大的圖形處理庫,若本地還沒安裝,可以通過指令:pip install Pillow安裝。使用Pillow進行壓縮的策略大致總結為三個:1、優化flag,2、漸進式JPEG,3、JPEG動態質量。

我們先用Python寫一個簡單的儲存圖片的例子:

from PIL import Image
from io import StringIO
import dynamic_quality

im = Image.open("photo.jpg")
print(im.format,im.size,im.mode)

new_photo = im.copy()
new_photo.thumbnail(im.size,resample=Image.ANTIALIAS)
save_args = {'format':im.format}
if im.format=='JPEG':
    save_args['quality'].value=85

new_photo.save("copy_photo.jpg",**save_args)

1、優化flag

開啟optimize設定,這是以CPU耗時為代價節省額外的檔案大小,由於本質沒變,對圖片質量沒有絲毫影響。

...
if im.format=='JPEG':
    save_args['quality'].value=85
    save_args['optimize']=True
...

2、漸進式JPEG

當我們將一張圖片儲存為 JPEG 時,你可以從下面的選項中選擇不同的型別:

  • 標準型: JPEG 圖片自上而下載入。
  • 漸進式: JPEG 圖片從模糊到清晰載入。

漸進式的選項可以在 Pillow 中輕鬆的啟用 (progressive=True)。漸進式檔案的被打包時會有一個小幅的壓縮。

...
if im.format=='JPEG':
    save_args['quality'].value=85
    save_args['optimize']=True
    save_args['progressive=True']=True
...

3、JPEG動態質量

最廣為人知的減小 JPEG 檔案大小的方法就是設定 quality。很多應用儲存 JPEG 時都會設定一個特定的質量數值。

質量其實是個很抽象的概念。實際上,一張 JPEG 圖片的每個顏色通道都有不同的質量。質量等級從 0 到 100 在不同的顏色通道上都對應不同的量化表,同時也決定了有多少資訊會丟失。

在訊號域量化是 JPEG 編碼中失去資訊的第一個步驟。

我們可以動態地為每一張圖片設定最優的質量等級,在質量和檔案大小之間找到一個平衡點。我們有以下兩種方法可以做到這點:

Bottom-up: 這些演演算法是在 8x8 畫素塊級別上處理圖片來生成調優量化表的。它們會同時計算理論質量丟失量和和人眼視覺資訊丟失量。

Top-down: 這些演演算法是將一整張圖片和它原版進行對比,然後檢測出丟失了多少資訊。通過不斷地用不同的質量引數生成候選圖片,然後選擇丟失量最小的那一張。

我們選擇第二種方法:使用二分法在不同的質量等級下生成候選圖片,然後使用 pyssim 計算它的結構相似矩陣 (SSIM) 來評估每張候選圖片損失的質量,直到這個值達到非靜態可設定的閾值為止。這個方法讓我們可以有選擇地降低檔案大小(和檔案質量),但是隻適用於那些即使降低質量使用者也察覺不到的圖片。

下面是計算動態質量的程式碼dynamic_quality.py:

import PIL.Image
from math import log
from SSIM_PIL import compare_ssim


def get_ssim_at_quality(photo, quality):
    """Return the ssim for this JPEG image saved at the specified quality"""
    ssim_photo = "tmp.jpg"
    # optimize is omitted here as it doesn't affect
    # quality but requires additional memory and cpu
    photo.save(ssim_photo, format="JPEG", quality=quality, progressive=True)
    ssim_score = compare_ssim(photo, PIL.Image.open(ssim_photo))
    return ssim_score


def _ssim_iteration_count(lo, hi):
    """Return the depth of the binary search tree for this range"""
    if lo >= hi:
        return 0
    else:
        return int(log(hi - lo, 2)) + 1


def jpeg_dynamic_quality(original_photo):
    """Return an integer representing the quality that this JPEG image should be
    saved at to attain the quality threshold specified for this photo class.

    Args:
        original_photo - a prepared PIL JPEG image (only JPEG is supported)
    """
    ssim_goal = 0.95
    hi = 85
    lo = 80

    # working on a smaller size image doesn't give worse results but is faster
    # changing this value requires updating the calculated thresholds
    photo = original_photo.resize((400, 400))

    # if not _should_use_dynamic_quality():
    #     default_ssim = get_ssim_at_quality(photo, hi)
    #     return hi, default_ssim

    # 95 is the highest useful value for JPEG. Higher values cause different behavior
    # Used to establish the image's intrinsic ssim without encoder artifacts
    normalized_ssim = get_ssim_at_quality(photo, 95)
    selected_quality = selected_ssim = None

    # loop bisection. ssim function increases monotonically so this will converge
    for i in range(_ssim_iteration_count(lo, hi)):
        curr_quality = (lo + hi) // 2
        curr_ssim = get_ssim_at_quality(photo, curr_quality)
        ssim_ratio = curr_ssim / normalized_ssim

        if ssim_ratio >= ssim_goal:
            # continue to check whether a lower quality level also exceeds the goal
            selected_quality = curr_quality
            selected_ssim = curr_ssim
            hi = curr_quality
        else:
            lo = curr_quality

    if selected_quality:
        return selected_quality, selected_ssim
    else:
        default_ssim = get_ssim_at_quality(photo, hi)
        return hi, default_ssim

然後在下面的程式碼中參照計算動態質量的方法:

...
if im.format=='JPEG':
    save_args['quality'],value=dynamic_quality.jpeg_dynamic_quality(im)
    save_args['optimize']=True
    save_args['progressive']=True
...

使用Python和Selenium模組操縱Squoosh批次壓縮圖片

Squoosh 是谷歌釋出的一款開源的圖片線上壓縮服務(偽),雖然需要用瀏覽器開啟,但其實是一個整合了許多命令列工具的前端介面,呼叫的是原生的計算資源,所以只要開啟過Squoosh一次,之後都會秒開,並且離線使用。不過最大的缺點就是不可以批次處理,如果我們要處理大量的圖片資源,一張張地進行壓縮處理將會消耗大量的人力成本和時間成本,這明顯是不能接受的。我們要解決的問題就是寫一個指令碼來模擬瀏覽器的操作,使我們的雙手得到解放。

Python 呼叫 Selenium

這是 Squoosh 的主介面,Select an Image 其實是一個輸入框,那我們直接用 Selenium 把本地圖片的路徑輸入進去就行了:

輸入圖片路徑之後就會預設壓縮成 75% 質量的 MozJPEG,我覺得無論是壓縮比和質量都很不錯,所以就沒有改,等待頁面載入完成之後就直接下載:

我們可以認為出現 "..% smaller" 就算是壓縮完成,這時候直接點選右邊的下載按鈕即可。

程式碼:

from selenium import webdriver
from selenium.webdriver.common.by import By
from selenium.webdriver.support.wait import WebDriverWait
from selenium.webdriver.support import expected_conditions as EC
from selenium.webdriver.support.ui import Select
import os
import re
driver = webdriver.Chrome('C:/Users/admin/AppData/Local/Google/Chrome/Application/chromedriver.exe')
# 列出目錄下所有的圖片,存在 images 這個列表中
images = os.listdir('C:/Users/admin/Pictures/Saved Pictures')
# 處理所有圖片
for i in range(len(images)):
    # 構建圖片路徑
    path = 'C:/Users/admin/Pictures/Saved Pictures/' + images[i]
    # 嘗試處理所有圖片
    try:
        # 開啟 Squoosh
        driver.get('https://squoosh.app')
        # 找到輸入框
        input_box = driver.find_element_by_xpath('.//input[@class="_2zg9i"]')
        # 輸入圖片路徑
        input_box.send_keys(path)
        #設定圖片格式
        select1 = Select(driver.find_elements_by_css_selector('select')[-1])
        if re.match('.*.png',images[i]):
            select1.select_by_value("png")
        if re.match('.*.jpg',images[i]):
            select1.select_by_value("mozjpeg")

        # 等待出現 'smaller'字樣,10秒不出現則視為處理失敗
        locator = (By.XPATH, './/span[@class="_1eNmr _1U8bE"][last()]')
        WebDriverWait(driver, 25).until(EC.text_to_be_present_in_element(locator, 'smaller'))

        # 找到下載按鈕
        button = driver.find_elements_by_xpath('.//a[@title="Download"]')[-1]
        # 點選下載按鈕
        button.click()
    # 輸出處理失敗的圖片路徑
    except:
        print('*'*30)
        print('Error: '+ path +' failed!')
        print('*'*30)
        continue

總結 

到此這篇關於如何使用python對圖片進行批次壓縮的文章就介紹到這了,更多相關python圖片批次壓縮內容請搜尋it145.com以前的文章或繼續瀏覽下面的相關文章希望大家以後多多支援it145.com!


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