‌Python中的图像处理库PIL(Pillow)（第2节）


众所周知，图像处理是所有计算机编程语言中不可或缺的一部分。Python作为一种科学编程语言，为图像处理提供了丰富的工具。

1、PIL库介绍

PIL（Pillow）是一个强大的Python图像处理库，类似于 PS（Photoshop） 编辑图片，PIL库提供了通用的图像处理功能，以及大量有用的基本图像操作，比如画图操作、图像缩放、裁剪、旋转、颜色通道转换、图像格式转换等。利用PIL中的函数，为图像处理方面提供了简单方便的方法。PIL模块的主要功能包括：

  • 支持图像的展示、操作和保存，PIL库几乎能够处理任何格式的图像，比如 "jpeg"，"png"，"bmp"，"gif"，"ppm"，"tiff" 等。

  • 支持图像的绘制，可以在图像上绘制各种形状、文本等。

  • 支持图像的处理‌，提供颜色值转换、图像滤镜、图像变换（缩放、旋转）、图像裁剪等功能。

  • 支持图像分析，提供绘制图像的直方图方法、像素统计等分析功能。

2、PIL库安装

PIL是第三方库，使用之前需要先安装。可以通过pip进行安装：

pip install Pillow

执行以上安装命令，如果运行结果出现“Successfully installed”，说明已经安装成功；如果运行结果出现“Requirement already satisfied”，说明该模块已经被安装过，不用再安装。

3、PIL常用的方法介绍

读取图像‌方法：使用Image.open()方法可以轻松地读取图像文件。例如，img=Image.open('test.jpg')可以打开名为test.jpg的图像文件，并将其存储在一个Image对象中‌。

保存图像方法‌：save(filename, format)方法可以将编辑后的图像保存到电脑上。其中filename为文件名，format是图片格式，如果调用时不指定第二个参数的图片格式，将自动根据文件名filename原有的格式存储图像；如果指定格式，则按照格式存储。例如，img.save('test.jpg')可以将编辑后的图像保存为test.jpg。

调整图像大小方法‌：使用resize()方法可以调整图像的大小。例如，new_img=img.resize((500, 200))可以将图像调整为500x200像素的大小‌。

旋转图像方法‌：使用rotate()方法可以旋转图像，rotate()方法接受一个角度作为参数，以逆时针方向旋转图像。例如，rotated_img=img.rotate(90)可以将图像以逆时针方向旋转90度‌。

裁剪图像‌方法：使用crop()方法可以从图像中裁剪出一个特定区域。例如，cropped_img=img.crop((100, 100, 200, 200))可以从图像中裁剪出一个矩形区域‌，该区域的左上角的坐标为(100, 100)，右下角的坐标为(200, 200)，根据左上角和右下角两个相对的坐标形成一个矩形。如下图所示：

调整图像亮度方法‌：使用point()方法可以对图像的每个像素通过指定的函数进行亮度处理，以改变其亮度。例如，brighter_img=img.point(lambda p: p * 1.5)可以通过lambda匿名函数增加图像的亮度‌。

创建新的Image对象‌：使用Image.new(mode, size, color)方法可以创建一个新的Image对象，其中mode参数是图片的模式，包括“1”、“L”、“P”“RGB”、“RGBA”等，当设置图片的mode为“RGBA”时，如果不填color参数的话，图片是透明底。其中size参数含有图片宽，高的元组(width, height)。其中color参数是图片的颜色，其默认值为0，即黑色。

例如，new_img=Image.new(mode='RGBA', (200, 100), "#000000")可以创建一个200×100大小黑色图像‌。

4、PIL库给图片添加文字水印的简单实例

动手练一练：

from PIL import Image, ImageDraw, ImageFont
import os

# 创建一个200×100大小的红色图像
image = Image.new("RGBA", (200, 100), "#ff0000")

# 或者直接加载本地图片
# new_img = "D:\\my_image.jpg"  # 将此处替换为你的图片路径
# image = Image.open(new_img)

# 设置字体
font_path = "simhei.ttf"  # 字体为黑体
font_size = 30           # 字体大小
font = ImageFont.truetype(font_path, font_size)

# 创建一个可以在图像上绘制的对象
draw = ImageDraw.Draw(image)

# 水印文本内容
watermark_text = "这是文字水印"

# 水印位置
text_position = (10, 10)

# draw对象上添加水印，字体水印为半透明白色
draw.text(text_position, watermark_text, font=font, fill=(255, 255, 255, 128))

# 保存图片到D盘，图片名为watermarked_image.png
output_path = "D:\\watermarked_image.png"
image.save(output_path)

# windows下打开文件
os.startfile(output_path)
print("水印添加完成，保存路径：", output_path)

运行以上代码后，会在电脑的D盘创建一张名为watermarked_image.png的水印图片。水印图片生成过程解析如下：

  • Image.new()方法用于创建一个新的Image对象

  • Image.open()方法用于打开指定路径的图片。

  • ImageFont.truetype()方法用于加载指定的字体和大小。

  • ImageDraw.Draw()方法创建一个绘图对象，使我们可以在其上面绘制图形或文字。

  • draw.text()方法用于在指定位置绘制文本，其中fill参数设置字体颜色和透明度。

  • image.save()方法用于保存处理后的图像。

注意，使用new("RGBA", (200, 100), "#ff0000")创建图像对象时，参数设置为“RGBA”，表示含有透明度通道的图片，再通过image.save()方法保存图像时，图像命名必须是“.png”后缀名，不能保存为“.jpg”后缀名。上面的例子中，如果保存图片的名称为“watermarked_image.jpg”，将会提示错误“OSError: cannot write mode RGBA as JPEG”。因为“RGBA”格式的图片不支持直接保存为JPEG格式，所有的JPEG格式没有透明背景（无Alpha通道），JPEG格式背景通常会显示为白色，而“RGBA”格式包含透明度信息。

5、PIL库支持的图像模式‌

除了上面介绍的“RGBA”模式，PIL库共支持9种图像模式‌：

‌1‌：‌黑白图像，也称为“二值图像”，属于单色通道，非黑即白，0表示黑，1表示白‌。

‌‌L‌：‌灰度图像，每个像素用8个bit表示，取值范围为0~255，表示从纯黑到纯白，0表示黑，255表示白，其他数字表示不同的灰度‌。

‌‌P‌：‌8位彩色图像，每个像素用8个bit表示，其对应的彩色值是按照调色板查询出来的‌。

‌‌RGB‌：‌一种32位的彩色图像模式，每个像素由红 (R)、绿(G)、蓝(B)三个颜色通道组成，每个通道的取值范围为0到255，共256个级别。例如，红色可以通过RGB值(255, 0, 0)来表示，绿色可以通过RGB值(0, 255, 0)来表示，蓝色可以通过RGB值(0, 0, 255)来表示，蓝绿色可以通过RGB值(0, 255, 128)来表示。‌RGB模式能够表示1677万种颜色，足以覆盖大多数自然色彩‌。RGB模式不包括透明度信息，但可以通过RGBA模式来处理带有透明度的图像。

‌‌RGBA‌：‌一种32位的彩色图像模式，每个像素由红 (R)、绿(G)、蓝(B)、alpha通道（A）共四个颜色通道组成，其中alpha通道表示透明度通道。RGBA模式通常用于需要透明背景的图像处理，如PNG格式的图片。例如，红色可以通过RGBA值(255, 0, 0, 255)来表示，其中第一个整数红色（R）的最大值为255，第二个整数绿色（G）和第三个整数蓝色（B）的值均为0，第四个整数透明度（A）为255表示完全不透明。

‌‌CMYK‌：‌一种32位的彩色图像模式，每个像素使用青色（Cyan）、品红（Magenta）、黄色（Yellow）和黑色（Black）四种颜色进行混合，CMYK模式的颜色混合原理，可以理解为利用青色、品红色和黄色三种颜料，再加上黑色油墨，共计四种颜色混合叠加，形成全彩印刷效果‌。例如，红色可以通过RGBA值(C=0，M=100，Y=100，K=0‌)来表示，其中青色（C）值为0，洋红色（M）值为100，黄色（Y）值为100，黑色（K）值为0‌。

‌‌YCbCr‌：‌一种24位的彩色图像模式，其中“Y”表示亮度分量，“Cb”和“Cr”分别表示蓝色和红色色度分量‌。YCbCr是一种常用的色彩空间，常用于视频压缩和数字摄影系统中。

‌‌I‌：‌一种32位的整型灰色图像，0表示黑，255表示白，其他数字表示不同的灰度‌。与L模式相同，都用于表示图像的亮度信息。‌在PIL中，I模式的图像与L模式在存储和处理上没有区别，它们都仅存储图像的亮度信息，不包含颜色信息。每个像素的值表示其灰度级别，通常在0（黑色）到255（白色）之间‌。

‌‌F‌：‌一种32位的浮点灰色图像，0表示黑，255表示白，0~255之间的数字表示不同的灰度。

6、利用PIL库在图像上绘制图形。

在Python中，使用PIL（Pillow）绘制图形是一个常见的任务，包括在图像上绘制矩形、圆形和直线等。‌PIL库可以通过rectangle()函数和ellipse()函数分别在图像上绘制指定大小和颜色的矩形和圆形，还可以通过line()绘制一条直线。例如：

动手练一练：

from PIL import Image, ImageDraw
import os

# 创建一张400×400大小的黄色背景图像
image = Image.new("RGBA", (400, 400),"#f0f34c")

# 创建一个可以在图像上绘制的对象
draw = ImageDraw.Draw(image)

# 绘制一个矩形，左上角坐标为(100, 100)，右下角坐标为(200, 200)
# 填充整个矩形为红色，边框为黑色，边框的宽度为2
draw.rectangle([(100, 100), (200, 200)], fill="#ff0000", outline="#000000", width=2)

# 绘制一个圆形，左上角坐标为(200, 200)，右下角坐标为(300, 300)
# 填充整个圆形为绿色，边框为黑色，边框的宽度为2
draw.ellipse((200, 200, 300, 300), fill="#6ce26c", outline="#000000", width=2)

# 绘制一条紫色直线，以(300, 300)为起点，(400, 300)为终点，直线的宽度为4
draw.line((300, 300, 400, 300),fill="#e400ff", width=4)

# 保存图片到D盘，名为watermarked_image.png
output_path = "D:\\watermarked_image.png"
image.save(output_path)

# windows下打开文件
os.startfile(output_path)
print("水印添加完成，保存路径：", output_path)

执行以上代码，生成的图片如下所示：