簡介

PIL (Python Imaging Library)

Python影象處理庫，該庫支援多種檔案格式，提供強大的影象處理功能。

使用Image類

PIL中最重要的類是Image類，該類在Image模組中定義。

從檔案載入影象：

import Image
im = Image.open("lena.ppm")

如果成功，這個函式返回一個Image物件。現在你可以使用該物件的屬性來探索檔案的內容。

print im.format, im.size, im.mode
# PPM (512, 512) RGB

format屬性指定了影象檔案的格式，如果影象不是從檔案中載入的則為None

。
size屬性是一個2個元素的元組，包含影象寬度和高度（畫素）。
mode屬性定義了畫素格式，常用的畫素格式為：“L” (luminance) - 灰度圖, “RGB” , “CMYK”。

如果檔案開啟失敗, 將丟擲IOError異常。

一旦你擁有一個Image類的例項，你就可以用該類定義的方法操作影象。比如：顯示

im.show()

(show()的標準實現不是很有效率，因為它將影象儲存到一個臨時檔案，然後呼叫外部工具（比如系統的預設圖片檢視軟體）顯示影象。該函式將是一個非常方便的除錯和測試工具。)

接下來的部分展示了該庫提供的不同功能。

讀寫影象

PIL支援多種影象格式。從磁碟中讀取檔案，只需使用Image

模組中的open函式。不需要提供檔案的影象格式。PIL庫將根據檔案內容自動檢測。

如果要儲存到檔案，使用Image模組中的save函式。當儲存檔案時，檔名很重要，除非指定格式，否則PIL庫將根據檔案的副檔名來決定使用哪種格式儲存。

* 轉換檔案到JPEG *

import os, sys
import Image

for infile in sys.argv[1:]:
    f, e = os.path.splitext(infile)
    outfile = f + ".jpg"
    if infile != outfile:
        try:
            Image.open(infile).save(outfile)
        except
 
 IOError:
            print "cannot convert", infile

save函式的第二個引數可以指定使用的檔案格式。如果檔名中使用了一個非標準的副檔名，則必須通過第二個引數來指定檔案格式。

* 建立JPEG縮圖 *

import os, sys
import Image

size = 128, 128

for infile in sys.argv[1:]:
    outfile = os.path.splitext(infile)[0] + ".thumbnail"
    if infile != outfile:
        try:
            im = Image.open(infile)
            im.thumbnail(size)
            im.save(outfile, "JPEG")
        except IOError:
            print "cannot create thumbnail for", infile

需要注意的是，PIL只有在需要的時候才載入畫素資料。當你開啟一個檔案時，PIL只是讀取檔案頭獲得檔案格式、影象模式、影象大小等屬性，而畫素資料只有在需要的時候才會載入。

這意味著開啟一個影象檔案是一個非常快的操作，不會受檔案大小和壓縮演算法型別的影響。

* 獲得影象資訊 *

import sys
import Image

for infile in sys.argv[1:]:
    try:
        im = Image.open(infile)
        print infile, im.format, "%dx%d" % im.size, im.mode
    except IOError:
        pass

剪下、貼上、合併影象

Image類提供了某些方法，可以操作影象的子區域。提取影象的某個子區域，使用crop()函式。

* 複製影象的子區域 *

box = (100, 100, 400, 400)
region = im.crop(box)

定義區域使用一個包含4個元素的元組，(left, upper, right, lower)。座標原點位於左上角。上面的例子提取的子區域包含300x300個畫素。

該區域可以做接下來的處理然後再貼上回去。

* 處理子區域然後貼上回去 *

region = region.transpose(Image.ROTATE_180)
im.paste(region, box)

當往回貼上時，區域的大小必須和引數匹配。另外區域不能超出影象的邊界。然而原影象和區域的顏色模式無需匹配。區域會自動轉換。

* 滾動影象 *

def roll(image, delta):
    "Roll an image sideways"

    xsize, ysize = image.size

    delta = delta % xsize
    if delta == 0: return image

    part1 = image.crop((0, 0, delta, ysize))
    part2 = image.crop((delta, 0, xsize, ysize))
    image.paste(part2, (0, 0, xsize-delta, ysize))
    image.paste(part1, (xsize-delta, 0, xsize, ysize))

    return image

paste()函式有個可選引數，接受一個掩碼影象。掩碼中255表示指定位置為不透明，0表示貼上的影象完全透明，中間的值表示不同級別的透明度。

PIL允許分別操作多通道影象的每個通道，比如RGB影象。split()函式建立一個影象集合，每個影象包含一個通道。merge()函式接受一個顏色模式和一個影象元組，然後將它們合併為一個新的影象。接下來的例子交換了一個RGB影象的三個通道。

* 分離和合並影象通道 *

r, g, b = im.split()
im = Image.merge("RGB", (b, g, r));

對於單通道影象，split()函式返回影象本身。如果想處理各個顏色通道，你可能需要先將影象轉為RGB模式。

幾何變換

resize()函式接受一個元組，指定影象的新大小。
rotate()函式接受一個角度值，逆時針旋轉。

* 基本幾何變換 *

out = im.resize((128, 128))
out = im.rotate(45) # degrees counter-clockwise

影象旋轉90度也可以使用transpose()函式。transpose()函式也可以水平或垂直翻轉影象。

* transpose *

out = im.transpose(Image.FLIP_LEFT_RIGHT)
out = im.transpose(Image.FLIP_TOP_BOTTOM)
out = im.transpose(Image.ROTATE_90)
out = im.transpose(Image.ROTATE_180)
out = im.transpose(Image.ROTATE_270)

transpose()和rotate()函式在效能和結果上沒有區別。

更通用的影象變換函式為transform()。

顏色模式變換

PIL可以轉換影象的畫素模式。

* 轉換顏色模式 *

im = Image.open("lena.ppm").convert("L")

PIL庫支援從其他模式轉為“L”或“RGB”模式，其他模式之間轉換，則需要使用一箇中間影象，通常是“RGB”影象。

影象增強（Image Enhancement）

過濾器

ImageFilter模組包含多個預定義的影象增強過濾器用於filter()函式。

* 應用過濾器 *

import ImageFilter
out = im.filter(ImageFilter.DETAIL)

點操作

point()函式用於操作影象的畫素值。該函式通常需要傳入一個函式物件，用於操作影象的每個畫素：

* 應用點操作 *

# 每個畫素值乘以1.2
out = im.point(lambda i: i * 1.2)

使用以上技術可以快速地對影象畫素應用任何簡單的表示式。可以結合point()函式和paste函式修改影象。

* 處理影象的各個通道 *

# split the image into individual bands
source = im.split()

R, G, B = 0, 1, 2

# select regions where red is less than 100
mask = source[R].point(lambda i: i < 100 and 255)

# process the green band
out = source[G].point(lambda i: i * 0.7)

# paste the processed band back, but only where red was < 100
source[G].paste(out, None, mask)

# build a new multiband image
im = Image.merge(im.mode, source)

注意用於建立掩碼影象的語法：

imout = im.point(lambda i: expression and 255)

Python計算邏輯表示式採用短路方式，即：如果and運算子左側為false，就不再計算and右側的表示式，而且返回結果是表示式的結果。比如a and b如果a為false則返回a，如果a為true則返回b，詳見Python語法。

增強

對於更多高階的影象增強功能，可以使用ImageEnhance模組中的類。

可以調整影象對比度、亮度、色彩平衡、銳度等。

* 增強影象 *

import ImageEnhance

enh = ImageEnhance.Contrast(im)
enh.enhance(1.3).show("30% more contrast")

影象序列

PIL庫包含對影象序列（動畫格式）的基本支援。支援的序列格式包括FLI/FLC、GIF和一些實驗性的格式。TIFF檔案也可以包含多個幀。

當開啟一個序列檔案時，PIL庫自動載入第一幀。你可以使用seek()函式tell()函式在不同幀之間移動。

* 讀取序列 *

import Image

im = Image.open("animation.gif")
im.seek(1) # skip to the second frame

try:
    while 1:
        im.seek(im.tell() + 1)
        # do something to im
except EOFError:
    pass # end of sequence

如例子中展示的，當序列到達結尾時，將丟擲EOFError異常。

注意當前版本的庫中多數底層驅動只允許seek到下一幀。如果想回到前面的幀，只能重新開啟影象。

以下迭代器類允許在for語句中迴圈遍歷序列：

* 一個序列迭代器類 *

class ImageSequence:
    def __init__(self, im):
        self.im = im
    def __getitem__(self, ix):
        try:
            if ix:
                self.im.seek(ix)
            return self.im
        except EOFError:
            raise IndexError # end of sequence

for frame in ImageSequence(im):
    # ...do something to frame...

Postscript列印

PIL庫包含一些函式用於將影象、文字列印到Postscript印表機。以下是一個簡單的例子。

* 列印到Postscript *

import Image
import PSDraw

im = Image.open("lena.ppm")
title = "lena"
box = (1*72, 2*72, 7*72, 10*72) # in points

ps = PSDraw.PSDraw() # default is sys.stdout
ps.begin_document(title)

# draw the image (75 dpi)
ps.image(box, im, 75)
ps.rectangle(box)

# draw centered title
ps.setfont("HelveticaNarrow-Bold", 36)
w, h, b = ps.textsize(title)
ps.text((4*72-w/2, 1*72-h), title)

ps.end_document()

讀取影象進階

如前所述，可以使用open()函式開啟影象檔案，通常傳入一個檔名作為引數：

im = Image.open("lena.ppm")

如果開啟成功，返回一個Image物件，否則丟擲IOError異常。

也可以使用一個file-like object代替檔名（暫可以理解為檔案控制代碼）。該物件必須實現read，seek，tell函式，必須以二進位制模式開啟。

* 從檔案控制代碼開啟影象 *

fp = open("lena.ppm", "rb")
im = Image.open(fp)

如果從字串資料中讀取影象，使用StringIO類：

* 從字串中讀取 *

import StringIO

im = Image.open(StringIO.StringIO(buffer))

如果影象檔案內嵌在一個大檔案裡，比如tar檔案中。可以使用ContainerIO或TarIO模組來訪問。

* 從tar文件中讀取 *

import TarIO

fp = TarIO.TarIO("Imaging.tar", "Imaging/test/lena.ppm")
im = Image.open(fp)

控制解碼器

* 該小節不太理解，請參考原文 *

有些解碼器允許當讀取檔案時操作影象。通常用於在建立縮圖時加速解碼（當速度比質量重要時）和輸出一個灰度圖到鐳射印表機時。

draft()函式。

* Reading in draft mode *

im = Image.open(file)
print "original = ", im.mode, im.size

im.draft("L", (100, 100))
print "draft = ", im.mode, im.size

輸出類似以下內容：

original = RGB (512, 512)
draft = L (128, 128) 

注意結果影象可能不會和請求的模式和大小匹配。如果要確保影象不大於指定的大小，請使用thumbnail函式。

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