用Python畫梵高星空

梵高星空是荷蘭畫家梵高於1889年在法國聖雷米製作的一幅油畫。這幅畫展現了夜晚的天空，擁有引人入勝的細節和豐富的色彩。在這篇文章中，我們將介紹如何使用Python繪製梵高星空。

一、安裝必備庫

要用Python畫梵高星空，需要安裝一些必備的庫，包括matplotlib、numpy和Pillow。matplotlib和numpy是Python中重要的科學計算和繪圖庫，而Pillow是Python中常用的圖像處理庫。

!pip install matplotlib
!pip install numpy
!pip install Pillow

二、準備數據

在開始繪製之前，我們需要準備作為數據的星空圖像。我們可以從Google等搜索引擎中獲取梵高星空的圖像，然後使用Pillow庫將其讀入。對於這個指南，我已經準備好了一個名為「starry_night.jpg」的圖像文件。

from PIL import Image
import numpy as np

# 讀取圖像
img = Image.open('starry_night.jpg')

# 將圖像轉換為numpy數組
arr = np.array(img)

三、繪製星空

繪製星空的代碼分為4個步驟，即準備畫布、繪製背景、繪製星星和顯示結果。在這裡，我們使用matplotlib庫來完成這些步驟。

準備畫布

我們首先創建一個圖形對象，並添加一個子繪圖區，以便在其中繪製星空。我們還將設置子繪圖區的大小，使其與原始圖像的分辨率相同。

import matplotlib.pyplot as plt

# 創建圖形對象和子繪圖區
fig, ax = plt.subplots(figsize=arr.shape[:2][::-1]/100, 
                       dpi=100)

# 將子繪圖區設置為黑色背景
ax.set_facecolor('black')

繪製背景

我們使用imshow（）函數將原始圖像繪製到子繪圖區的背景中。如果圖像的顏色太亮太亮，可以使用set_distance（）函數調整它們的屬性。

# 將原始圖像繪製為背景圖像
ax.imshow(arr)

# 調整亮度和對比度
ax.set_adjustable('datalim')
ax.set_aspect('equal')
ax.margins(0, 0)

繪製星星

為了繪製星星，我們需要在畫布上生成一些點，每個點都設置為隨機位置和顏色。我們還可以調整這些點的大小和數量，以實現所需的視覺效果。在代碼中，我們使用numpy庫中的random函數生成隨機點，然後使用matplotlib中的scatter函數將它們繪製到畫布上。

# 生成隨機點
num_stars = 1000
size_range = (5, 10)
colors = ['#8d9db6', '#ffe262', '#ff7473', '#fe8a71']

x = np.random.randint(0, arr.shape[1], num_stars)
y = np.random.randint(0, arr.shape[0], num_stars)
s = np.random.randint(*size_range, num_stars)
c = np.random.choice(colors, num_stars)

# 在畫布上繪製星星
ax.scatter(x, y, s=s, c=c)

顯示結果

最後，我們可以使用show（）函數顯示繪製後的結果。

# 顯示結果
plt.show()

四、完成結果

在完成了所有這些步驟後，我們現在就可以得到一張令人印象深刻的梵高星空圖像。關於完整的代碼，請看下面：

from PIL import Image
import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt

# 讀取圖像
img = Image.open('starry_night.jpg')

# 將圖像轉換為numpy數組
arr = np.array(img)

# 創建圖形對象和子繪圖區
fig, ax = plt.subplots(figsize=arr.shape[:2][::-1]/100, 
                       dpi=100)

# 將子繪圖區設置為黑色背景
ax.set_facecolor('black')

# 將原始圖像繪製為背景圖像
ax.imshow(arr)

# 調整亮度和對比度
ax.set_adjustable('datalim')
ax.set_aspect('equal')
ax.margins(0, 0)

# 生成隨機點
num_stars = 1000
size_range = (5, 10)
colors = ['#8d9db6', '#ffe262', '#ff7473', '#fe8a71']

x = np.random.randint(0, arr.shape[1], num_stars)
y = np.random.randint(0, arr.shape[0], num_stars)
s = np.random.randint(*size_range, num_stars)
c = np.random.choice(colors, num_stars)

# 在畫布上繪製星星
ax.scatter(x, y, s=s, c=c)

# 顯示結果
plt.show()