python圖像處理講解,python進行圖像處理

本文目錄一覽：

• 1、怎樣使用Python圖像處理
• 2、python：PIL圖像處理
• 3、python處理圖片數據？
• 4、OpenCV Python 系列教程4 – OpenCV 圖像處理（上）

怎樣使用Python圖像處理

Python圖像處理是一種簡單易學，功能強大的解釋型編程語言，它有簡潔明了的語法，高效率的高層數據結構，能夠簡單而有效地實現面向對象編程，下文進行對Python圖像處理進行說明。

當然，首先要感謝「戀花蝶」，是他的文章「用Python圖像處理 」 幫我堅定了用Python和PIL解決問題的想法，對於PIL的一些介紹和基本操作，可以看看這篇文章。我這裡主要是介紹點我在使用過程中的經驗。

PIL可以對圖像的顏色進行轉換，並支持諸如24位彩色、8位灰度圖和二值圖等模式，簡單的轉換可以通過Image.convert(mode)函數完 成，其中mode表示輸出的顏色模式。例如”L”表示灰度，”1”表示二值圖模式等。

但是利用convert函數將灰度圖轉換為二值圖時，是採用固定的閾 值127來實現的，即灰度高於127的像素值為1，而灰度低於127的像素值為0。為了能夠通過自定義的閾值實現灰度圖到二值圖的轉換，就要用到 Image.point函數。

深度剖析Python語法功能

深度說明Python應用程序特點

對Python資料庫進行學習研究

Python開發人員對Python經驗之談

對Python動態類型語言解析

Image.point函數有多種形式，這裡只討論Image.point(table, mode)，利用該函數可以通過查表的方式實現像素顏色的模式轉換。其中table為顏色轉換過程中的映射表，每個顏色通道應當有256個元素，而 mode表示所輸出的顏色模式，同樣的，”L”表示灰度，”1”表示二值圖模式。

可見，轉換過程的關鍵在於設計映射表，如果只是需要一個簡單的箝位值，可以將table中高於或低於箝位值的元素分別設為1與0。當然，由於這裡的table並沒有什麼特殊要求，所以可以通過對元素的特殊設定實現（0, 255）範圍內，任意需要的一對一映射關係。

示例代碼如下：

import Image # load a color image im = Image.open(”fun.jpg”) # convert to grey level image Lim = im.convert(”L”) Lim.save(”fun_Level.jpg”) # setup a converting table with constant threshold threshold = 80 table = [] for i in range(256): if i threshold: table.append(0) else: table.append(1) # convert to binary image by the table bim = Lim.point(table, ”1”) bim.save(”fun_binary.jpg”)

IT部分通常要完成的任務相當繁重但支撐這些工作的資源卻很少，這已經成為公開的秘密。任何承諾提高編碼效率、降低軟體總成本的IT解決方案都應該進行 周到的考慮。Python圖像處理所具有的一個顯著優勢就是可以在企業的軟體創建和維護階段節約大量資金，而這兩個階段的軟體成本佔到了軟體整個生命周期中總成本 的50%到95%。

Python清晰可讀的語法使得軟體代碼具有異乎尋常的易讀性，甚至對那些不是最初接觸和開發原始項目的程序員都 能具有這樣的強烈感覺。雖然某些程序員反對在Python代碼中大量使用空格。

不過，幾乎人人都承認Python圖像處理的可讀性遠勝於C或者Java，後兩 者都採用了專門的字元標記代碼塊結構、循環、函數以及其他編程結構的開始和結束。提倡Python的人還宣稱，採用這些字元可能會產生顯著的編程風格差 異，使得那些負責維護代碼的人遭遇代碼可讀性方面的困難。轉載

python：PIL圖像處理

PIL (Python Imaging Library)

Python圖像處理庫，該庫支持多種文件格式，提供強大的圖像處理功能。

PIL中最重要的類是Image類，該類在Image模塊中定義。

從文件載入圖像：

如果成功，這個函數返回一個Image對象。現在你可以使用該對象的屬性來探索文件的內容。

format 屬性指定了圖像文件的格式，如果圖像不是從文件中載入的則為 None 。

size 屬性是一個2個元素的元組，包含圖像寬度和高度（像素）。

mode 屬性定義了像素格式，常用的像素格式為：「L」 (luminance) – 灰度圖, 「RGB」 , 「CMYK」。

如果文件打開失敗, 將拋出IOError異常。

一旦你擁有一個Image類的實例，你就可以用該類定義的方法操作圖像。比如：顯示

( show() 的標準實現不是很有效率，因為它將圖像保存到一個臨時文件，然後調用外部工具（比如系統的默認圖片查看軟體）顯示圖像。該函數將是一個非常方便的調試和測試工具。)

接下來的部分展示了該庫提供的不同功能。

PIL支持多種圖像格式。從磁碟中讀取文件，只需使用 Image 模塊中的 open 函數。不需要提供文件的圖像格式。PIL庫將根據文件內容自動檢測。

如果要保存到文件，使用 Image 模塊中的 save 函數。當保存文件時，文件名很重要，除非指定格式，否則PIL庫將根據文件的擴展名來決定使用哪種格式保存。

** 轉換文件到JPEG **

save 函數的第二個參數可以指定使用的文件格式。如果文件名中使用了一個非標準的擴展名，則必須通過第二個參數來指定文件格式。

** 創建JPEG縮略圖 **

需要注意的是，PIL只有在需要的時候才載入像素數據。當你打開一個文件時，PIL只是讀取文件頭獲得文件格式、圖像模式、圖像大小等屬性，而像素數據只有在需要的時候才會載入。

這意味著打開一個圖像文件是一個非常快的操作，不會受文件大小和壓縮演算法類型的影響。

** 獲得圖像信息 **

Image 類提供了某些方法，可以操作圖像的子區域。提取圖像的某個子區域，使用 crop() 函數。

** 複製圖像的子區域 **

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

該區域可以做接下來的處理然後再粘貼回去。

** 處理子區域然後粘貼回去 **

當往回粘貼時，區域的大小必須和參數匹配。另外區域不能超出圖像的邊界。然而原圖像和區域的顏色模式無需匹配。區域會自動轉換。

** 滾動圖像 **

paste() 函數有個可選參數，接受一個掩碼圖像。掩碼中255表示指定位置為不透明，0表示粘貼的圖像完全透明，中間的值表示不同級別的透明度。

PIL允許分別操作多通道圖像的每個通道，比如RGB圖像。 split() 函數創建一個圖像集合，每個圖像包含一個通道。 merge() 函數接受一個顏色模式和一個圖像元組，然後將它們合併為一個新的圖像。接下來的例子交換了一個RGB圖像的三個通道。

** 分離和合併圖像通道 **

對於單通道圖像， split() 函數返回圖像本身。如果想處理各個顏色通道，你可能需要先將圖像轉為RGB模式。

resize() 函數接受一個元組，指定圖像的新大小。

rotate() 函數接受一個角度值，逆時針旋轉。

** 基本幾何變換 **

圖像旋轉90度也可以使用 transpose() 函數。 transpose() 函數也可以水平或垂直翻轉圖像。

** transpose **

transpose() 和 rotate() 函數在性能和結果上沒有區別。

更通用的圖像變換函數為 transform() 。

PIL可以轉換圖像的像素模式。

** 轉換顏色模式 **

PIL庫支持從其他模式轉為「L」或「RGB」模式，其他模式之間轉換，則需要使用一個中間圖像，通常是「RGB」圖像。

ImageFilter 模塊包含多個預定義的圖像增強過濾器用於 filter() 函數。

** 應用過濾器 **

point() 函數用於操作圖像的像素值。該函數通常需要傳入一個函數對象，用於操作圖像的每個像素：

** 應用點操作 **

使用以上技術可以快速地對圖像像素應用任何簡單的表達式。可以結合 point() 函數和 paste 函數修改圖像。

** 處理圖像的各個通道 **

注意用於創建掩碼圖像的語法：

Python計算邏輯表達式採用短路方式，即：如果and運算符左側為false，就不再計算and右側的表達式，而且返回結果是表達式的結果。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。

對於更多高級的圖像增強功能，可以使用 ImageEnhance 模塊中的類。

可以調整圖像對比度、亮度、色彩平衡、銳度等。

** 增強圖像 **

PIL庫包含對圖像序列（動畫格式）的基本支持。支持的序列格式包括 FLI/FLC 、 GIF 和一些實驗性的格式。 TIFF 文件也可以包含多個幀。

當打開一個序列文件時，PIL庫自動載入第一幀。你可以使用 seek() 函數 tell() 函數在不同幀之間移動。

** 讀取序列 **

如例子中展示的，當序列到達結尾時，將拋出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，只能重新打開圖像。

以下迭代器類允許在for語句中循環遍歷序列：

** 一個序列迭代器類 **

PIL庫包含一些函數用於將圖像、文本列印到Postscript印表機。以下是一個簡單的例子。

** 列印到Postscript **

如前所述，可以使用 open() 函數打開圖像文件，通常傳入一個文件名作為參數：

如果打開成功，返回一個Image對象，否則拋出IOError異常。

也可以使用一個file-like object代替文件名（暫可以理解為文件句柄）。該對象必須實現read，seek，tell函數，必須以二進位模式打開。

** 從文件句柄打開圖像 **

如果從字元串數據中讀取圖像，使用StringIO類：

** 從字元串中讀取 **

如果圖像文件內嵌在一個大文件里，比如 tar 文件中。可以使用ContainerIO或TarIO模塊來訪問。

** 從tar文檔中讀取 **

** 該小節不太理解，請參考原文 **

有些解碼器允許當讀取文件時操作圖像。通常用於在創建縮略圖時加速解碼（當速度比質量重要時）和輸出一個灰度圖到激光印表機時。

draft() 函數。

** Reading in draft mode **

輸出類似以下內容：

注意結果圖像可能不會和請求的模式和大小匹配。如果要確保圖像不大於指定的大小，請使用 thumbnail 函數。

Python2.7 教程 PIL

Python 之 使用 PIL 庫做圖像處理

來自

python處理圖片數據？

生成一張純色的圖片

先設置圖片的顏色，接著利用Image模塊的new方法新生成一張圖片，png格式的圖片需要設置成rgba，類似的還有rgb，L(灰度圖等)，尺寸設定為640，480，這個可以根據自己的情況設定，顏色同樣如此。

批量生成圖片

上面生成了一張圖片，那要生成十張圖片呢，這種步驟一樣，只是顏色改變的，利用循環就可以解決。首先創建一個顏色列表，把要生成的圖片顏色放進去。接著循環獲取不同的顏色，保存的時候利用字元串拼接的方法改變圖片的名字。

本地生成的圖片

封裝成函數

前面的方法已經可以批量生成圖片了，為了通用性強一點，我們可以封裝成函數，把哪些可以改變的參數單獨抽離出來。尺寸也同樣，使用的時候，可以根據自己的需要定義顏色列表和尺寸。當然還有加一些提示用語和報錯兼容性，這裡就不講了。

本地生成的圖片

OpenCV Python 系列教程4 – OpenCV 圖像處理（上）

學習目標：

OpenCV 中有 150 多種色彩空間轉化的方法，這裡只討論兩種：

HSV的色相範圍為[0,179]，飽和度範圍為[0,255]，值範圍為[0,255]。不同的軟體使用不同的規模。如果要比較 OpenCV 值和它們，你需要標準化這些範圍。

HSV 和 HLV 解釋

運行結果：該段程序的作用是檢測藍色目標，同理可以檢測其他顏色的目標

結果中存在一定的噪音，之後的章節將會去掉它

這是物體跟蹤中最簡單的方法。一旦你學會了等高線的函數，你可以做很多事情，比如找到這個物體的質心，用它來跟蹤這個物體，僅僅通過在相機前移動你的手來畫圖表，還有很多其他有趣的事情。

菜鳥教程 在線 HSV- BGR 轉換

比如要找出綠色的 HSV 值，可以使用上面的程序，得到的值取一個上下界。如上面的取下界 [H-10, 100, 100]，上界 [H+10, 255, 255]

或者使用其他工具如 GIMP

學習目標：

對圖像進行閾值處理，算是一種最簡單的圖像分割方法，基於圖像與背景之間的灰度差異，此項分割是基於像素級的分割

threshold(src, thresh, maxval, type[, dst]) – retval, dst

計算圖像小區域的閾值。所以我們對同一幅圖像的不同區域得到不同的閾值，這給我們在不同光照下的圖像提供了更好的結果。

三個特殊的輸入參數和一個輸出參數

adaptiveThreshold(src, maxValue, adaptiveMethod, thresholdType, blockSize, C[, dst]) – dst

opencv-threshold-python

OpenCV 圖片集

本節原文

學習目標：

OpenCV 提供兩種變換函數： cv2.warpAffine 和 cv2.warpPerspective

cv2.resize() 完成縮放

文檔說明

運行結果

說明 : cv2.INTER_LINEAR 方法比 cv2.INTER_CUBIC 還慢，好像與官方文檔說的不一致？ 有待驗證。

速度比較： INTER_CUBIC INTER_NEAREST INTER_LINEAR INTER_AREA INTER_LANCZOS4

改變圖像的位置，創建一個 np.float32 類型的變換矩陣，

warpAffine(src, M, dsize[, dst[, flags[, borderMode[, borderValue]]]]) – dst

運行結果：

旋轉角度（ ）是通過一個變換矩陣變換的：

OpenCV 提供的是可調旋轉中心的縮放旋轉，這樣你可以在任何你喜歡的位置旋轉。修正後的變換矩陣為

這裡

OpenCV 提供了 cv2.getRotationMatrix2D 控制

cv2.getRotationMatrix2D(center, angle, scale) → retval

運行結果

cv2.getAffineTransform(src, dst) → retval

函數關係：

\begin{bmatrix} x’_i \ y’_i \end{bmatrix}\begin{bmatrix} x’_i \ y’_i \end{bmatrix} =

其中

運行結果：圖上的點便於觀察，兩圖中的紅點是相互對應的

透視變換需要一個 3×3 變換矩陣。轉換之後直線仍然保持筆直，要找到這個變換矩陣，需要輸入圖像上的 4 個點和輸出圖像上的對應點。在這 4 個點中，有 3 個不應該共線。通過 cv2.getPerspectiveTransform 計算得到變換矩陣，得到的矩陣 cv2.warpPerspective 變換得到最終結果。

本節原文

平滑處理（smoothing）也稱模糊處理（bluring）,是一種簡單且使用頻率很高的圖像處理方法。平滑處理的用途：常見是用來 減少圖像上的噪點或失真 。在涉及到降低圖像解析度時，平滑處理是很好用的方法。

圖像濾波：盡量保留圖像細節特徵的條件下對目標圖像的雜訊進行抑制，其處理效果的好壞將直接影響到後續圖像處理和分析的有效性和可靠性。

消除圖像中的雜訊成分叫做圖像的平滑化或濾波操作。信號或圖像的能量大部分集中在幅度譜的低頻和中頻段，在高頻段，有用的信息會被雜訊淹沒。因此一個能降低高頻成分幅度的濾波器就能夠減弱雜訊的影響。

濾波的目的：抽出對象的特徵作為圖像識別的特徵模式；為適應圖像處理的要求，消除圖像數字化時混入的雜訊。

濾波處理的要求：不能損壞圖像的輪廓及邊緣等重要信息；圖像清晰視覺效果好。

平滑濾波是低頻增強的空間濾波技術，目的：模糊和消除噪音。

空間域的平滑濾波一般採用簡單平均法，即求鄰近像元點的平均亮度值。鄰域的大小與平滑的效果直接相關，鄰域越大平滑效果越好，但是鄰域過大，平滑也會使邊緣信息的損失的越大，從而使輸出圖像變得模糊。因此需要選擇合適的鄰域。

濾波器：一個包含加權係數的窗口，利用濾波器平滑處理圖像時，把這個窗口放在圖像上，透過這個窗口來看我們得到的圖像。

線性濾波器：用於剔除輸入信號中不想要的頻率或者從許多頻率中選擇一個想要的頻率。

低通濾波器、高通濾波器、帶通濾波器、帶阻濾波器、全通濾波器、陷波濾波器

boxFilter(src, ddepth, ksize[, dst[, anchor[, normalize[, borderType]]]]) – dst

均值濾波是方框濾波歸一化後的特殊情況。歸一化就是要把處理的量縮放到一個範圍內如 (0,1)，以便統一處理和直觀量化。非歸一化的方框濾波用於計算每個像素鄰近內的積分特性，比如密集光流演算法中用到的圖像倒數的協方差矩陣。

運行結果：

均值濾波是典型的線性濾波演算法，主要方法為鄰域平均法，即用一片圖像區域的各個像素的均值來代替原圖像中的各個像素值。一般需要在圖像上對目標像素給出一個模板（內核），該模板包括了其周圍的臨近像素（比如以目標像素為中心的周圍8（3×3-1）個像素，構成一個濾波模板，即 去掉目標像素本身 ）。再用模板中的全體像素的平均值來代替原來像素值。即對待處理的當前像素點（x，y），選擇一個模板，該模板由其近鄰的若干像素組成，求模板中所有像素的均值，再把該均值賦予當前像素點（x，y），作為處理後圖像在該點上的灰度個g（x，y），即個g（x，y）=1/m ∑f（x，y） ，其中m為該模板中包含當前像素在內的像素總個數。

均值濾波本身存在著固有的缺陷，即它不能很好地保護圖像細節，在圖像去噪的同時也破壞了圖像的細節部分，從而使圖像變得模糊，不能很好地去除雜訊點。

cv2.blur(src, ksize[, dst[, anchor[, borderType]]]) → dst

結果：

高斯濾波：線性濾波，可以消除高斯雜訊，廣泛應用於圖像處理的減噪過程。高斯濾波就是對整幅圖像進行加權平均的過程，每一個像素點的值，都由其本身和鄰域內的其他像素值經過 加權平均 後得到。高斯濾波的具體操作是：用一個模板（或稱卷積、掩模）掃描圖像中的每一個像素，用模板確定的鄰域內像素的加權平均灰度值去替代模板中心像素點的值。

高斯濾波有用但是效率不高。

高斯模糊技術生成的圖像，其視覺效果就像是經過一個半透明屏幕在觀察圖像，這與鏡頭焦外成像效果散景以及普通照明陰影中的效果都明顯不同。高斯平滑也用於計算機視覺演算法中的預先處理階段，以增強圖像在不同比例大小下的圖像效果（參見尺度空間表示以及尺度空間實現）。從數學的角度來看，圖像的高斯模糊過程就是圖像與正態分布做卷積。由於正態分布又叫作高斯分布，所以這項技術就叫作高斯模糊。

高斯濾波器是一類根據高斯函數的形狀來選擇權值的線性平滑濾波器。 高斯平滑濾波器對於抑制服從正態分布的雜訊非常有效。

一維零均值高斯函數為: 高斯分布參數 決定了高斯函數的寬度。

高斯雜訊的產生

GaussianBlur(src, ksize, sigmaX[, dst[, sigmaY[, borderType]]]) – dst

線性濾波容易構造，並且易於從頻率響應的角度來進行分析。

許多情況，使用近鄰像素的非線性濾波會得到更好的結果。比如在雜訊是散粒雜訊而不是高斯雜訊，即圖像偶爾會出現很大值的時候，用高斯濾波器進行圖像模糊時，雜訊像素不會被消除，而是轉化為更為柔和但仍然可見的散粒。

中值濾波（Median filter）是一種典型的非線性濾波技術，基本思想是用像素點鄰域灰度值的中值來代替該像素點的灰度值，該方法在去除脈衝雜訊、椒鹽雜訊『椒鹽雜訊又稱脈衝雜訊，它隨機改變一些像素值，是由圖像感測器，傳輸信道，解碼處理等產生的黑白相間的亮暗點雜訊。椒鹽雜訊往往由圖像切割引起。』的同時又能保留圖像邊緣細節，

中值濾波是基於排序統計理論的一種能有效抑制雜訊的非線性信號處理技術，其基本原理是把數字圖像或數字序列中一點的值用該點的一個鄰域中各點值的中值代替，讓周圍的像素值接近的真實值，從而消除孤立的雜訊點，對於 斑點雜訊（speckle noise）和椒鹽雜訊（salt-and-pepper noise） 來說尤其有用，因為它不依賴於鄰域內那些與典型值差別很大的值。中值濾波器在處理連續圖像窗函數時與線性濾波器的工作方式類似，但濾波過程卻不再是加權運算。

中值濾波在一定的條件下可以克服常見線性濾波器如最小均方濾波、方框濾波器、均值濾波等帶來的圖像細節模糊，而且對濾除脈衝干擾及圖像掃描雜訊非常有效，也常用於保護邊緣信息, 保存邊緣的特性使它在不希望出現邊緣模糊的場合也很有用，是非常經典的平滑雜訊處理方法。

與均值濾波比較：

說明：中值濾波在一定條件下，可以克服線性濾波器（如均值濾波等）所帶來的圖像細節模糊，而且對濾除脈衝干擾即圖像掃描雜訊最為有效。在實際運算過程中並不需要圖像的統計特性，也給計算帶來不少方便。 但是對一些細節多，特別是線、尖頂等細節多的圖像不宜採用中值濾波。

雙邊濾波（Bilateral filter）是一種非線性的濾波方法，是結合 圖像的空間鄰近度和像素值相似度 的一種折衷處理，同時考慮空域信息和灰度相似性，達到保邊去噪的目的。具有簡單、非迭代、局部的特點。

雙邊濾波器的好處是可以做邊緣保存（edge preserving），一般過去用的維納濾波或者高斯濾波去降噪，都會較明顯地模糊邊緣，對於高頻細節的保護效果並不明顯。雙邊濾波器顧名思義比高斯濾波多了一個高斯方差 sigma－d ，它是基於空間分布的高斯濾波函數，所以在邊緣附近，離的較遠的像素不會太多影響到邊緣上的像素值，這樣就保證了邊緣附近像素值的保存。 但是由於保存了過多的高頻信息，對於彩色圖像里的高頻雜訊，雙邊濾波器不能夠乾淨的濾掉，只能夠對於低頻信息進行較好的濾波。

運行結果

學習目標:

形態變換是基於圖像形狀的一些簡單操作。它通常在二進位圖像上執行。

膨脹與腐蝕實現的功能

侵蝕的基本思想就像土壤侵蝕一樣，它會侵蝕前景物體的邊界（總是試圖保持前景為白色）。那它是做什麼的？內核在圖像中滑動（如在2D卷積中）。只有當內核下的所有像素都是 1 時，原始圖像中的像素（ 1 或 0 ）才會被視為 1 ，否則它將被侵蝕（變為零）

erode(src, kernel[, dst[, anchor[, iterations[, borderType[, borderValue]]]]]) – dst

與腐蝕的操作相反。如果內核下的至少一個像素為「1」，則像素元素為「1」。因此它增加了圖像中的白色區域或前景對象的大小增加。通常，在去除噪音的情況下，侵蝕之後是擴張。因為，侵蝕會消除白雜訊，但它也會縮小我們的物體。所以我們擴大它。由於噪音消失了，它們不會再回來，但我們的物體區域會增加。它也可用於連接對象的破碎部分