Pillow簡介
Pillow 是 Python 圖像處理的基礎(chǔ)庫，它是一個免費開源的第三方庫，由一群 Python 社區(qū)志愿者使用 Python 語言開發(fā)而成（主要貢獻者：Alex Clark）。
Pillow 的前身是 PIL 庫。不過 PIL 僅支持 Python2 版本，后由 Python 社區(qū)志愿者移植到 Python3 版本，改名為 Pillow。Pillow 與 PIL 不能共存于同一環(huán)境中。
基礎(chǔ)知識
這部分需要一定的 Python 基礎(chǔ)知識，以及對于顏色模式如 RGB 等的了解。
Pillow 安裝與導(dǎo)入
安裝命令：pip install pillow
導(dǎo)入命令：from PIL import Image
Image 類
Image 類是 Pillow 中最重要的類，使用 Image 類可以實例化 Image 對象。
Image 對象的創(chuàng)建
在創(chuàng)建 Image 對象時，既可以創(chuàng)建新的圖片，也可以選擇打開已有文件。
使用 new() 方法可以創(chuàng)建新的對象，語法格式如下：
img = Image.new(mode, size, color)
參數(shù)說明如下：
- mode：圖像模式，字符串參數(shù)，比如 RGB（真彩圖像）、RGBA（真彩透明圖像）、L（灰度圖像）、CMYK（色彩圖打印模式）等；
- size：圖像大小，元組參數(shù) (width, height) ，代表圖像的像素大??；
- color：圖片顏色，默認值為 0 表示黑色，參數(shù)值支持 (R,G,B) 三元組數(shù)字格式、顏色的十六進制值（如 '#66CCFF'）以及顏色英文單詞。注意：當(dāng)選擇不同顏色模式時，參數(shù)的形式也有差別。
使用 open() 方法可以從已有文件創(chuàng)建新的對象，語法格式如下：
img = Image.open(fp, mode='r', format=None)
參數(shù)說明如下：
- fp：文件路徑，字符串參數(shù)；
- mode：可選參數(shù)，默認設(shè)置為 'r'，否則會出現(xiàn)異常。
- format：文件格式，默認為 None，表示按圖片默認格式打開。
Image 對象的屬性
Image 對象常用屬性如下：
- size：存儲圖像大小的二元組。
- width：寬。
- height：高。
- format：文件格式。用 new() 方法生成的 Image 對象的 format 為 None。
- mode：圖像的色彩模式。
- readonly：表示圖像是否為只讀，返回 0 或 1。
- info：查看圖像相關(guān)信息，字典類型。
Image 對象的操作函數(shù)
save()
save() 方法用于保存圖像，當(dāng)不指定文件格式時，它會以默認的圖片格式來存儲；如果指定圖片格式，則會以指定的格式存儲圖片。save() 的語法格式如下：
img.save(fp, format=None)
參數(shù)說明如下：
- fp：文件路徑；
- format：文件格式。
convert()
有些情況下 save() 方法無法直接保存，例如 RGBA 顏色格式的圖片無法保存為 JPG。而 convert() 方法可以轉(zhuǎn)換圖片的顏色格式。其語法格式如下：
img1 = img.convert('RGB')
resize() 與 thumbnail()
實際使用中經(jīng)常遇到需要調(diào)整圖像大小的情況，這時就要用 resize() 方法，該方法返回一個新的對象。其語法如下：
img1 = img.resize(size, resample=image.BICUBIC,
box=None, reducing_gap=None)
參數(shù)說明：
- size：元組參數(shù) (width, height)，圖片縮放后的尺寸；
- resample：可選參數(shù)，指圖像重采樣濾波器，與 thumbnail() 的 resample 參數(shù)類似，默認為 Image.BICUBIC；
- box：對指定圖片區(qū)域進行縮放，box 的參數(shù)值是長度為 4 的像素坐標(biāo)元組，即 (左,上,右,下)。注意，被指定的區(qū)域必須在原圖的范圍內(nèi)，如果超出范圍就會報錯。當(dāng)不傳該參數(shù)時，默認對整個原圖進行縮放；
- reducing_gap：可選參數(shù)，浮點參數(shù)值，用于優(yōu)化圖片的縮放效果，常用參數(shù)值有 3.0 和 5.0。
當(dāng)需要創(chuàng)建縮略圖時，往往使用 thumbnail() 方法，該方法直接修改原對象。其語法如下：
img.thumbnail(size, resample)
參數(shù)與 resize() 方法含義相同。
split() 與 merge()
split() 與 merge() 方法分別起到分離與合并顏色通道的作用。用法如下：
r, g, b = img.split() # r,g,b 是各顏色通道的黑白圖像
img1 = Image.merge('RGB', [b,g,r]) # 合并
注意各顏色通道圖片需要大小相同，否則不能合并。
crop()，copy() 與 paste()
crop() 的作用是以矩形區(qū)域的方式對原圖像進行裁剪。其用法如下：
img_crop = img.crop(box);
box：表示裁剪區(qū)域，默認為 None，表示拷貝原圖像。<br />注意：box 是一個四元組，各參數(shù)分別表示被裁剪矩形區(qū)域的左上角 x、y 坐標(biāo)和右下角 x，y 坐標(biāo)。默認 (0, 0) 表示坐標(biāo)原點，寬度的方向為 x 軸，高度的方向為 y 軸，每個像素點代表一個單位。
copy() 與 paste() 的作用是復(fù)制粘貼。copy() 方法較簡單，下面主要介紹 paste() 方法：
large_image.paste(image, box=None, mask=None)
該函數(shù)的作用是將一張圖片粘貼至另一張圖片中。注意，粘貼后的圖片模式將自動保持一致，不需要進行額外的轉(zhuǎn)換。參數(shù)說明如下：
- image：指被粘貼的圖片；
- box：指定圖片被粘貼的位置或者區(qū)域，其參數(shù)值是長度為 2 或者 4 的元組序列，長度為 2 時，表示具體的某一點 (x, y)；長度為 4 則表示圖片粘貼的區(qū)域，此時區(qū)域的大小必須要和被粘貼的圖像大小保持一致。
- mask：可選參數(shù)，為圖片添加蒙版效果。
GIF 圖像
GIF 圖像的特殊性在于它是一種動態(tài)圖像，其中往往包含較多的幀。因此它相比于 JPG，PNG 等格式有一些特殊方法。
save() 的參數(shù)
GIF 圖像在使用 save() 保存時有更多的可用參數(shù)。部分參數(shù)如下：
- save_all：保存全部幀，一般設(shè)為 True
- append_images：在第一幀后接著的幀
- duration：兩幀的時間間隔，單位 ms
- transparency：透明度，設(shè)置為 0 為透明
- loop：循環(huán)次數(shù)，為 0 時永久循環(huán)
- disposal：是否處理，即播放下一幀時是否清除上一幀；設(shè)置為 2 為處理
用例：
# 這里的 frame_list 存儲了所有的幀信息
frame_list[0].save('example.gif', format='gif', save_all=True,
append_images=frame_list[1:], duration=50, transparency=0, loop=0, disposal=2)
tell() 與 seek()
訪問 GIF 圖像時在特定時刻只能訪問一幀。使用 tell() 方法可以查看當(dāng)前的幀數(shù)；使用 seek() 方法可以跳轉(zhuǎn)到對應(yīng)的幀。不過如果訪問到不存在的幀，會產(chǎn)生 EOFError。常見用法如下：
try:
while True:
# 一些處理操作
img.seek(img.tell() + 1) # 下一幀
except EOFError:
pass
該用法可以遍歷 GIF 圖像的每一幀。
使用示例
我們以表情包“滑稽”
為例來展示 Pillow 庫的一些使用方式。
注：示例程序不一定是最優(yōu)解。
表情包拼接
表情包拼接的大致思路是創(chuàng)建適合大小的背景，再將表情包粘貼到合適位置。代碼如下：
# 本文件與 huaji.gif 在同一目錄
from PIL import Image
img = Image.open('huaji.gif')
frame_list = [] # 存儲最終 GIF 文件的幀
multiple = 9 # 放大倍數(shù)
# 遍歷 gif 所有幀，當(dāng)遍歷到最后一幀之后就會拋出 EOFError, 使程序結(jié)束
try:
while True:
frame = img.convert('RGBA') # 轉(zhuǎn)換為 RGBA 顏色格式
frame_large = Image.new('RGBA', (frame.width * multiple, frame.height * multiple),
'#00000000') # 創(chuàng)建邊長為原先 multiple 倍的背景圖
for i in range(multiple):
for j in range(multiple):
frame_large.paste(frame, (frame.width * i, frame.height * j)) # 在[i, j] 位置粘貼背景圖
frame_list.append(frame_large) # 將當(dāng)前幀加入幀列表
img.seek(img.tell() + 1) # 遍歷下一幀
except EOFError: # 已讀到最后一幀之后
pass
# save_all: 保存全部幀
# append_images: 接下來的圖片
# duration: 兩幀的時間間隔，單位 ms
# transparency: 透明
# loop: 循環(huán)次數(shù)，為 0 時永久循環(huán)
# disposal: 處理，即播放下一幀時清除上一幀
frame_list[0].save('huaji_enlarged.gif', format='gif', save_all=True,
append_images=frame_list[1:], duration=50, transparency=0, loop=0, disposal=2)
效果展示如下圖：
表情包顏色修改
本程序中，表情包顏色修改的方式為對每個像素的顏色進行修改。代碼如下：
# 本文件與 huaji.gif 在同一目錄
from PIL import Image
# 將原顏色乘以目標(biāo)顏色并返回
# RGBA 顏色以四元組 (r,g,b,a) 表示，r,g,b,a 均要混合
def to_color(color, target) -> tuple:
'Change to target color.'
temp = []
for i in range(len(color)):
temp.append(color[i] * target[i] // 255) # 混合顏色方式為乘以目標(biāo)顏色后除以其最大值
return tuple(temp)
# 打開圖片
img = Image.open('huaji.gif')
frame_list = []
green = (0, 255, 0, 255)
# 遍歷所有幀并染色
try:
while True:
frame = img.convert('RGBA')
pixels = frame.load() # 原圖片的各像素，將其修改后原圖像也會修改
for i in range(frame.width):
for j in range(frame.height): # 修改單個像素顏色
pixels[i, j] = to_color(pixels[i, j], green)
frame_list.append(frame)
img.seek(img.tell() + 1) # 下一幀
except EOFError: # 已全部遍歷
pass
# 保存圖片
frame_list[0].save('huaji_green.gif', format='gif', save_all=True,
append_images=frame_list[1:], duration=50, transparency=0, loop=0, disposal=2)
效果展示：
表情包像素畫
將“表情包拼接”與“表情包顏色修改”結(jié)合起來，就可以得到“表情包像素畫”功能。表情包像素畫的效果就是將圖片的每個像素都按照位置替換為相應(yīng)顏色的一個表情包。<br />出于圖片文件大小及展示效果的考慮，基底圖片的大小定為 40x40，替換用的表情包大小定為 20x20。代碼如下：
# 本文件與 huaji.gif 在同一目錄
from PIL import Image
# 將原顏色乘以目標(biāo)顏色并返回
# RGBA 顏色以四元組 (r,g,b,a) 表示，r,g,b,a 均要混合
def to_color(color, target) -> tuple:
'Change to target color.'
temp = []
for i in range(len(color)):
temp.append(color[i] * target[i] // 255) # 混合顏色方式為乘以目標(biāo)顏色后除以其最大值
return tuple(temp)
# 轉(zhuǎn)換單個形狀的顏色
def shape_to_color(original_image, color):
image = original_image.convert('RGBA') # 這里需要 convert 來復(fù)制新對象，
# 否則修改的對象是 original_image
shape_pixels = image.load()
for i in range(image.width):
for j in range(image.height):
shape_pixels[i, j] = to_color(shape_pixels[i, j], color)
return image
base_size = (40, 40)
shape_size = (20, 20)
img_base = Image.open('huaji.gif') # 基底圖片
img_shape = Image.open('huaji.gif') # 用于替換的形狀圖片
shape_list = [] # 存儲替換形狀的各幀
frame_list = [] # 存儲最終輸出表情的各幀
# 獲取替換形狀各幀
try:
while True:
shape = img_shape.convert('RGBA').resize(shape_size)
shape_list.append(shape)
img_shape.seek(img_shape.tell() + 1)
except EOFError:
pass
# 生成像素畫各幀
try:
while True:
frame = img_base.convert('RGBA').resize(base_size)
shape = shape_list[len(frame_list) % len(shape_list)] # 按循環(huán)順序獲取 shape 的一幀
frame_large = Image.new('RGBA', (frame.width * shape.width, frame.height * shape.height),
'#00000000')
pixels = frame.load()
for i in range(frame.width):
for j in range(frame.height):
new_shape = shape_to_color(shape, pixels[i, j]) # 轉(zhuǎn)換單個形狀顏色
frame_large.paste(new_shape, (i * new_shape.width, j * new_shape.width))
frame_list.append(frame_large) # 將當(dāng)前幀加入幀列表
img_base.seek(img_base.tell() + 1) # 遍歷下一幀
except EOFError:
pass
# 保存圖片
frame_list[0].save('huaji_pixels.gif', format='gif', save_all=True,
append_images=frame_list[1:], duration=50, transparency=0, loop=0, disposal=2)
效果展示如下圖：
參考資料
教程
Pillow（PIL）入門教程（非常詳細）
Python 圖像處理 Pillow 庫 基礎(chǔ)篇
文檔
stable版本：Pillow stable版本
latest版本：Pillow latest版本
