Python影象處理之PIL庫
推薦學習：
PIL庫的使用
要點：PIL庫是一個具有強大影象處理能力的第三方庫，不僅包含了豐富的畫素、色彩操作功能，還可以用於影象歸檔和批次處理。
1.PIL庫概述
PIL（Python Image Library）庫是Python語言的第三方庫，需要通過pip工具安裝。安裝PIL庫的方法如下，需要注意，安裝庫的名字是pillow。
:\>pip install pillow #或者 pip3 install pillow
PIL庫支援影象儲存、顯示和處理，它能夠處理幾乎所有圖片格式，可以完成對影象的縮放、剪裁、疊加以及向影象新增線條、影象和文字等操作。
PIL庫主要可以實現影象歸檔和影象處理兩方面動能需求
（1）影象歸檔：對影象進行批次處理、生成影象預覽、影象格式轉換等。
（2）影象處理：影象基本處理、畫素處理、顏色處理等。
根據功能不同，PIL庫共包括21個與圖片相關的類，這些類可以被看作是子庫
或PIL庫中的模組，子庫列表如下。
Image、 ImageChops、 ImageColor、 ImageCrackCode、 ImageDraw.ImageEnhance、 ImageFile、 ImageFilelO、 ImageFilter、 ImageFont、ImageGL、 ImageGrab、 Imagemath、 ImageOps、 ImagePalette、 ImagePath.ImageQt、 ImageSequence、 ImageStat ImageTk, ImageWin
重點介紹PIL庫最常用的子庫：Image、ImageFilter、ImageEnhance。
2.PIL庫Image類解析
Image是PIL最重要的類，它代表一張圖片，引入這個類的方法如下：
>>>from PIL import Image
在PIL中，任何一個影象檔案都可以用Image物件表示。Image類的影象讀取和建立方法如下(共5個）:
| 方法 | 描述 |
|---|---|
| Image.open(filename) | 根據引數載入影象檔案 |
| Image.new(mode, size, color) | 根據給定引數建立一個新的影象 |
| Image.open(StringlO.StringlO(buffer)) | 從字串中獲取影象 |
| Image.frombytes(mode, size, data) | 根據畫素點data 建立影象 |
| Image.verify() | 對影象檔案完整性進行檢查、返回異常 |
通過Image開啟影象檔案時，影象的柵格資料不會被直接解碼或者載入，程式只是讀取了影象檔案頭部的後設資料資訊，這部分資訊標識了影象的格式、顏色、大小等。因此，開啟一個檔案會十分迅速，與影象的儲存和壓縮方式無關。
要載入一個影象檔案，最簡單的形式如下，之後所有操作對im起作用。
>>>from PIL import Image>>>im = Image.open ("a.jpg")在使用IDLE互動方式處理圖片檔案時，建議採用檔案的全路徑；如果使用Python檔案形式，建議採用相對路徑，將檔案和程式放到一個目錄中。
Image類有4個處理圖片的常用屬性，如表所示(共4個）
| 屬性 | 描述 |
|---|---|
| Image.format | 標識影象格式或來源，如果影象不是從檔案讀取，值為None |
| Image.mode | 影象的色彩模式，"L"為灰度影象、"RGB」為真彩色影象、"CMYK」為出版影象 |
| Image.size | 影象蜜度和高度，單位是畫素（px），返回值是二元元組（tuple） |
| Image.palette | 調色盤屬性，返回一個ImagePalette型別 |
檢視已經讀取的影象檔案的屬性如下：
>>>print (im. format, im.size, im.mode)JPEG (900, 598) RGB
Image還能讀取序列類影象檔案,包括GIF、FLI、FLC、TIFF等格式檔案。open()方法開啟一個影象時自動載入序列中的第一幀，使用seek()和tell()方法可以在不同幀之間移動。
Image類的序列影象操作方法（共2個）：
| 方法 | 描述 |
|---|---|
| Image.seek(frame) | 跳轉並返回影象中的指定幀 |
| Image.tell() | 返回當前幀的序號 |
【範例1】GIF檔案影象提取
對一個GIF格式動態檔案，提取其中各幀影象，並儲存為檔案。
from PIL import Image#讀入一個GIF檔案im = Image.open("pybit.gif")try:
im.save('picframe{:02d).png'.format(im.tell()))
while True:
im.seek(im.tel1 ()+1)
im.save('picframe{:02d).png'.format(im.tell()))except:print（"處理結束"）範例1展示了一種採用try-except編寫程式的方法，通過seek()方法和save()方法配合提取GIF影象格式的每一幀，並儲存為檔案。
Image類的影象轉換和儲存方法 (共3個) 如表所示。
| 方法 | 描述 |
|---|---|
| Image.save(filename, format) | 將影象儲存為filename檔名，format是圖片格式 |
| Image.convert(mode) | 使用不同的引數，轉換影象為新的模式 |
| Image.thumbnail(size) | 建立影象的縮圖，size是縮圖尺寸的二元元組 |
其中，save()方法有兩個引數：檔名filename和影象格式format。如果呼叫時不指定儲存格式，如微範例1，PIL將自動根據檔名filename字尾儲存影象；如果指定格式，則按照格式儲存。搭配採用open()和save()方法可以實現影象的格式轉換，例如，將 jpg格式轉換為png格式」程式碼如下。需要注意，Image 類的 save()方法主要用於儲存檔案到硬碟，PIL庫還提供了功能更強大的格式轉換方法。
im = Image.open("a.jpg")im.save("a.png")Image類可以縮放和旋轉影象，其中，rotate(方法以逆時旋轉的角度值作為引數來旋轉影象。
Image類的影象旋轉和縮放方法(共2個）:
| 方法 | 描述 |
|---|---|
| Image.resize(size) | 按size大小調整影象，生成副本 |
| Image.rotate(angle) | 按angle角度旋轉影象，生成副本 |
Image類能夠對每個畫素點或者一幅RGB影象的每個通道單獨進行操作。split()方法能夠將RGB 影象各顏色通道提取出來;
merge()方法能夠將各獨立通道再合成一幅新的影象。
lmage類的影象畫素和通道處理方法（共4個）:
| 方法 | 描述 |
|---|---|
| Image.point(func) | 根據函數func的功能對每個元素進行運算，返回影象副本 |
| Image.split() | 提取RGB影象的每個顏色通道，返回影象副本 |
| Image.merge(mode,bands) | 合併通道，其中mode表示色彩，bands表示新的色彩通道 |
| Image.blend(im1,im2,alpha) | 將兩幅圖片iml和im2按照如下公式插值後生成新的影象：im1 (1.0-alpha) + im2 alpha |
【範例2】影象的顏色交換
交換影象中的顏色。可以通過分離RGB圖片的3個顏色通道實現顏色交換。
from PIL import Imageim = Image.open('a.jpg')r, g, b = im.split()om = Image.merge("RGB" , (b, g, r))om.save('aBGR.jpg')執行結果：
原圖：
操作影象的每個畫素點需要通過函數實現，可以採用（lambda)函數和point()方法，例子如下，顯示效果如圖7所示。
>>>im=Image.apen('a.jpg')#開啟檔案>>>>r,g,b=im.splitO#獲得RGB通道資料>>>>newg=g.point(lambda i:i*0.9)#將G通道顏色值變為原來的0.9>>>>newb=b.point(lambda i:i<100)#選擇B通道值(低於100的畫素>>>>om=Image.merge(im.mode,(r,newg,newb)#將3個通道合成為新圖>>>>om.save('new_a.jpg')#輸出圖片3.影象的過濾和增強
PIL庫的ImageFilter類和ImageEnhance類提供了過濾影象和增強影象的方法。
ImageFilter類共提供10種預定義影象過濾方法（共10個）:
| 方法表示 | 描述 |
|---|---|
| ImageFilter.BLUR | 影象的模糊效果 |
| ImageFilter.CONTOUR | 影象的輪廓效果 |
| ImageFilter.DETAIL | 影象的細節效果 |
| ImageFilter.EDGE_ENHANCE | 影象的邊界加強效果 |
| ImageFilter.EDGE_ENHANCE_MORE | 影象的閾值邊界加強效果 |
| ImageFilter.EMBOSS | 影象的浮雕效果 |
| ImageFilter.SMOOTHL | 影象的平滑效果 |
| ImageFilter.FIND_EDGES | 影象的邊界效果 |
| ImageFilter.SMOOTH_MORE | 影象的閾值平滑效果 |
| ImageFilter.SHARPEN | 影象的銳化效果 |
利用Image類的filter()方法可以使用ImageFilter類，使用方式如下：
Image.filter(ImageFilter.fuction)
【範例3】影象的輪廓獲取。
獲取影象的輪廓，程式碼如下，程式執行效果如圖所示，圖片變得更加抽象、更具想象空間！
from PIL import Imagefrom PIL import ImageFilterim = Image.open('a.jpg')om = im.filter(ImageFilter.CONTOUR)om.save('aContour.jpg')執行結果：
原圖：
ImageEnhance類提供了更高階的影象增強功能，如調整色彩度、亮度、對比度、銳化等。
ImageEnhance類的影象增強和濾鏡方法（共5個）:
| 方法 | 描述 |
|---|---|
| ImageEnhance.enhance(factor) | 對選擇屬性的數值增強factor倍 |
| ImageEnhance.Color(im) | 調整影象的顏色平衡 |
| ImageEnhance.Contrast(im) | 調整影象的對比度 |
| ImageEnhance.Brightness(im) | 調整影象的亮度 |
| ImageEnhance.Sharpness(im) | 調整影象的銳度 |
【範例4】影象的對比度增強。
增強影象的對比度為初始的20倍。程式碼如下，程式執行效果如圖7所示。
from PIL import Imagefrom PIL import ImageEnhanceim = Image.open('a.jpg')om = ImageEnhance.Contrast(im)om.enhance(20).save(aEnContrast.jpg')執行結果：
原圖：
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