Python+Pillow進行圖形處理的示例詳解

更新時間：2022年10月20日 08:13:14 作者：wespten

PIL：Python Imaging Library，已經(jīng)是Python平臺事實上的圖像處理標準庫了。PIL功能非常強大，但API卻非常簡單易用。本文就將利用Pillow進行簡單的圖形處理，需要的可以參考一下

一、Pillow

PIL：Python Imaging Library，已經(jīng)是Python平臺事實上的圖像處理標準庫了。PIL功能非常強大，但API卻非常簡單易用。

由于PIL僅支持到Python 2.7，加上年久失修，于是一群志愿者在PIL的基礎(chǔ)上創(chuàng)建了兼容的版本，名字叫Pillow，支持最新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。

安裝Pillow

如果安裝了Anaconda，Pillow就已經(jīng)可用了。否則，需要在命令行下通過pip安裝：

$ pip install pillow

如果遇到Permission denied安裝失敗，請加上sudo重試。

操作圖像

來看看最常見的圖像縮放操作，只需三四行代碼：

from PIL import Image
 
# 打開一個jpg圖像文件，注意是當前路徑:
im = Image.open('test.jpg')
# 獲得圖像尺寸:
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))
# 把縮放后的圖像用jpeg格式保存:
im.save('thumbnail.jpg', 'jpeg')

其他功能如切片、旋轉(zhuǎn)、濾鏡、輸出文字、調(diào)色板等一應俱全。

比如，模糊效果也只需幾行代碼：

from PIL import Image, ImageFilter
 
# 打開一個jpg圖像文件，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))
# 創(chuàng)建Font對象:
font = ImageFont.truetype('Arial.ttf', 36)
# 創(chuàng)建Draw對象:
draw = ImageDraw.Draw(image)
# 填充每個像素:
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，最后對圖像進行模糊，得到驗證碼圖片如下：

如果運行的時候報錯：

IOError: cannot open resource

這是因為PIL無法定位到字體文件的位置，可以根據(jù)操作系統(tǒng)提供絕對路徑，比如：

'/Library/Fonts/Arial.ttf'
要詳細了解PIL的強大功能，請請參考Pillow官方文檔：

Pillow (PIL Fork) 9.2.0 documentation

總結(jié)：

PIL提供了操作圖像的強大功能，可以通過簡單的代碼完成復雜的圖像處理。

二、海龜繪圖

在1966年，Seymour Papert和Wally Feurzig發(fā)明了一種專門給兒童學習編程的語言——LOGO語言，它的特色就是通過編程指揮一個小海龜（turtle）在屏幕上繪圖。

海龜繪圖（Turtle Graphics）后來被移植到各種高級語言中，Python內(nèi)置了turtle庫，基本上100%復制了原始的Turtle Graphics的所有功能。

我們來看一個指揮小海龜繪制一個長方形的簡單代碼：

# 導入turtle包的所有內(nèi)容:
from turtle import *
 
# 設(shè)置筆刷寬度:
width(4)
 
# 前進:
forward(200)
# 右轉(zhuǎn)90度:
right(90)
 
# 筆刷顏色:
pencolor('red')
forward(100)
right(90)
 
pencolor('green')
forward(200)
right(90)
 
pencolor('blue')
forward(100)
right(90)
 
# 調(diào)用done()使得窗口等待被關(guān)閉，否則將立刻關(guān)閉窗口:
done()

在命令行運行上述代碼，會自動彈出一個繪圖窗口，然后繪制出一個長方形：

從程序代碼可以看出，海龜繪圖就是指揮海龜前進、轉(zhuǎn)向，海龜移動的軌跡就是繪制的線條。要繪制一個長方形，只需要讓海龜前進、右轉(zhuǎn)90度，反復4次。

調(diào)用width()函數(shù)可以設(shè)置筆刷寬度，調(diào)用pencolor()函數(shù)可以設(shè)置顏色。更多操作請參考turtle庫的說明。

繪圖完成后，記得調(diào)用done()函數(shù)，讓窗口進入消息循環(huán)，等待被關(guān)閉。否則，由于Python進程會立刻結(jié)束，將導致窗口被立刻關(guān)閉。

turtle包本身只是一個繪圖庫，但是配合Python代碼，就可以繪制各種復雜的圖形。例如，通過循環(huán)繪制5個五角星：

from turtle import *
 
def drawStar(x, y):
    pu()
    goto(x, y)
    pd()
    # set heading: 0
    seth(0)
    for i in range(5):
        fd(40)
        rt(144)
 
for x in range(0, 250, 50):
    drawStar(x, 0)
 
done()

程序執(zhí)行效果如下：

使用遞歸，可以繪制出非常復雜的圖形。例如，下面的代碼可以繪制一棵分型樹：

from turtle import *
 
# 設(shè)置色彩模式是RGB:
colormode(255)
 
lt(90)
 
lv = 14
l = 120
s = 45
 
width(lv)
 
# 初始化RGB顏色:
r = 0
g = 0
b = 0
pencolor(r, g, b)
 
penup()
bk(l)
pendown()
fd(l)
 
def draw_tree(l, level):
    global r, g, b
    # save the current pen width
    w = width()
 
    # narrow the pen width
    width(w * 3.0 / 4.0)
    # set color:
    r = r + 1
    g = g + 2
    b = b + 3
    pencolor(r % 200, g % 200, b % 200)
 
    l = 3.0 / 4.0 * l
 
    lt(s)
    fd(l)
 
    if level < lv:
        draw_tree(l, level + 1)
    bk(l)
    rt(2 * s)
    fd(l)
 
    if level < lv:
        draw_tree(l, level + 1)
    bk(l)
    lt(s)
 
    # restore the previous pen width
    width(w)
 
speed("fastest")
 
draw_tree(l, 4)
 
done()

執(zhí)行上述程序需要花費一定的時間，最后的效果如下：