15-9 Pillow库Python程序设计基础教程（微课版第2版）

Pillow库CHAPTER15CONTENTS目

录01Pillow概述02Pillow库Image类03Pillow库ImageFilter类和ImageEnhance类04Pillow库ImageDraw类和ImageFont类05图像的字符画绘制Pillow概述Pillow库的主要特点和功能如下：（1）图像格式支持：Pillow支持大量的图像文件格式，包括但不限于JPEG、PNG、BMP、GIF、TIFF、SVG等。开发者可以轻松地读取、编辑和保存这些格式的图像。（2）图像处理功能：Pillow提供了丰富的图像处理功能，如图像缩放、裁剪、旋转、翻转、色彩调整（如亮度、对比度、饱和度、色相调整等）、滤镜效果（如模糊、锐化、边缘检测等）、图像合成（如透明度调整、图层叠加等）。（3）像素级操作：Pillow允许开发者直接访问和操作图像的像素数据。你可以读取像素值，对它们进行修改，然后再将修改后的数据写回到图像中。（4）图像显示：Pillow支持将图像显示在屏幕上，通常配合Tkinter或其他GUI库使用。（5）文字绘制：Pillow支持在图像上绘制文字，可以设置文字内容、字体、大小、颜色等属性。（6）图像分析：Pillow提供了一些基本的图像分析功能，如计算图像的直方图、获取图像的统计信息等。（7）图像转换：Pillow可以将图像转换为不同的颜色模式（如RGB、CMYK、灰度等），以适应不同的输出需求。（8）性能优化：虽然Pillow是用纯Python编写的，但它内部使用了许多优化的算法和C语言扩展，以提供较好的性能。对于大规模的图像处理任务，开发者可以通过调整Pillow的配置或结合其他工具（如NumPy）来进一步提高性能。Pillow概述丰富功能的实现，得益于Pillow提供了众多的模块。在Pillow库中有二十多个模块，比如Image图像处理模块、ImageFont添加文本模块、ImageColor颜色处理模块、ImageDraw绘图模块等等，每个模块各自实现了不同的功能，同时模块之间又可以互相配合。通过Python包管理器pip来安装Pillow是最简单、轻量级的一种安装方式，并且这种方法适用于任何平台，只需执行以下命令即可：>pipinstallpillowPillow库Image类1.创建Image对象Image类是Pillow库中最为重要的类，该类被定义在和与其同名的Image模块中。需要使用下列导包方式引入Image模块：>>>fromPILimportImage使用Image类可以实例化一个Image对象，通过调用该对象的一系列属性和方法对图像进行处理。Pillow提供了两种创建Image实例对象的方法：open()和new()，这里介绍open()的使用方法。使用Image类的open()方法，可以创建一个Image对象，语法格式如下：im=Image.open(fp,mode="r")其中，fp表示文件路径，采用字符串格式；mode是可选参数，若出现该参数，则必须设置为"r"，否则会引发ValueError异常。Pillow库Image类下面是具体实例：>>>fromPILimportImage>>>#打开一个位于Python当前工作目录下的图片文件xiamen-university.jpg>>>#需要提前准备好图片xiamen-university.jpg>>>im=Image.open("xiamen-university.jpg")>>>#调用show()方法显示图像>>>im.show()Pillow库Image类2.Image对象的基本属性Image对象有一些常用的基本属性，这些属性能够帮助我们了解图片的基本信息，下面对这些属性用法做简单的演示：>>>fromPILimportImage>>>im=Image.open("xiamen-university.jpg")>>>print("宽是%s高是%s"%(im.width,im.height))>>>print("图像的大小size:",im.size)>>>print("图像的格式:",im.format)>>>print("图像是否为只读:",im.readonly)>>>print("图像信息:",)>>>print("图像模式信息:",im.mode)Pillow库Image类3.Pillow图片格式转换Pillow能够很轻松地实现图片格式之间的转换。图片格式之间的转换主要有两种方法：save()和convert()。save()方法用于保存图像，当不指定文件格式时，它会以默认的图片格式来存储；如果指定图片格式，则会以指定的格式存储图片。save()的语法格式如下：Image.save(fp,format=None)其中，fp是图片的存储路径，包含图片的名称，采用字符串格式；format是可选参数，用于指定图片的格式。>>>fromPILimportImage>>>im=Image.open("xiamen-university.jpg")>>>im.save('xiamen-university.bmp')Pillow库Image类但是，并非所有的图片格式都可以用save()方法转换完成，比如，将PNG格式的图片保存为JPG格式，如果直接使用save()方法就会报错。引发错误的原因是由于PNG和JPG图像模式不一致导致的。其中，PNG是四通道RGBA模式，即红色、绿色、蓝色、Alpha透明色；JPG是三通道RGB模式。因此，要想实现图片格式的转换，就要将PNG转变为三通道RGB模式。Image类提供的convert()方法可以实现图像模式的转换。该函数提供了多个参数，比如mode、matrix、dither等，其中，最关键的参数是mode，其余参数无须关心。语法格式如下：convert(mode,params**)其中，mode指的是要转换成的图像模式；params是其他可选参数。>>>fromPILimportImage>>>#假设在Python当前工作目录下已经存在图片文件example.png>>>im=Image.open("example.png")>>>image=im.convert('RGB')>>>im.save('example.jpg')Pillow库Image类4.Pillow图像缩放操作

在图像处理过程中，经常会遇到缩小或放大图像的情况，Image类提供的resize()方法能够实现任意缩小和放大图像。resize()函数的语法格式如下：resize(size,resample=image.BICUBIC,box=None,reducing_gap=None)各个参数的含义如下：（1）size：元组参数(width,height)，图片缩放后的尺寸；（2）resample：可选参数，指图像重采样滤波器，默认为Image.BICUBIC；（3）box：对指定图片区域进行缩放，box的参数值是长度为4的像素坐标元组，即(左,上,右,下)。注意，被指定的区域必须在原图的范围内，如果超出范围就会报错。当不传该参数时，默认对整个原图进行缩放；（4）reducing_gap：可选参数，浮点参数值，用于优化图片的缩放效果，常用参数值有3.0和5.0。Pillow库Image类>>>fromPILimportImage>>>im=Image.open("example.png")>>>print("图像的大小size:",im.size)

>>>image=im.resize((135,54))

#缩小图片>>>image.save("example-small.png")>>>print("查看新图像的尺寸",image.size)Pillow库Image类Image类还支持创建缩略图。缩略图指的是将原图缩小至一个指定大小的图像。通过创建缩略图可以使图像更易于展示和浏览。Image对象提供了一个thumbnail()方法用来生图像的缩略图，该函数的语法格式如下：thumbnail(size,resample)其中，size是元组参数，指的是缩小后的图像大小；resample是可选参数，指图像重采样滤波器，有四种过滤方式，分别是Image.BICUBIC（双立方插值法）、PIL.Image.NEAREST（最近邻插值法）、PIL.Image.BILINEAR（双线性插值法）、PIL.Image.LANCZOS（下采样过滤插值法），默认为Image.BICUBIC。>>>fromPILimportImage>>>im=Image.open("example.png")>>>im.thumbnail((100,50))>>>print("缩略图尺寸",im.size)>>>im.save("example-thumbnail.png")Pillow库Image类在图像处理过程中，对于某些不需要精细处理的环节，我们往往采用批量处理方法，比如批量转换格式、批量修改尺寸等，这是一种提升工作效率的有效途径，它避免了单一、重复的操作。通过Pillow

提供的Image.resize()方法可以批量地修改图片尺寸。>>>#批量修改图片尺寸>>>importos>>>fromPILimportImage>>>#读取图片目录，假设存在“C:/python/image”目录，并且该目录下有很多图片>>>fileName=os.listdir('C:/python/image')>>>print(fileName)>>>#设定尺寸>>>width=200>>>height=200Pillow库Image类>>>#如果目录不存在，则创建目录new-image>>>ifnotos.path.exists('C:/python/new-image/'):>>>

os.mkdir('C:/python/new-image/')>>>#循环读取image目录下的每一张图片，转换尺寸后，保存到new-image目录下>>>forimginfileName:>>>

old_pic=Image.open('C:/python/image/'+img)>>>

new_pic=old_pic.resize((width,height),Image.BILINEAR)>>>

new_pic.save('C:/python/new-image/'+img)Pillow库ImageFilter类和ImageEnhance类1.ImageFilter类Pillow通过ImageFilter类达到图像降噪的目的，该类中集成了不同种类的滤波器，通过调用它们从而实现图像的平滑、锐化、边界增强等图像降噪操作。常见的降噪滤波器如表15-8所示。表15-8ImageFilter类的预定义过滤方法方法功能描述ImageFilter.BLUR图像的模糊效果ImageFilter.CONTOUR图像的轮廓效果ImageFilter.DETAIL图像的细节效果ImageFilter.FIND_EDGES图像的边界效果ImageFilter.EMBOSS图像的浮雕效果ImageFilter.EDGE_ENHANCE图像的边界加强效果ImageFilter.EDGE_ENHANCE_MORE图像的阈值边界加强效果ImageFilter.SMOOTH图像的平滑效果ImageFilter.SMOOTH_MORE图像的阈值平滑效果ImageFilter.SHARPEN图像的锐化效果Pillow库ImageFilter类和ImageEnhance类这里给出ImageFilter类的用法实例。假设有一个厦门大学建南大礼堂的图片xiamen-university.jpg（如图15-11所示），这里根据这个图片生成各种不同的效果图。Pillow库ImageFilter类和ImageEnhance类首先，执行如下代码生成轮廓图（如图15-12所示）：>>>#导入Image类和ImageFilter类>>>fromPILimportImage,ImageFilter>>>im=Image.open("xiamen-university.jpg")>>>im2=im.filter(ImageFilter.CONTOUR)>>>im2.save("xiamen-university-contour.png")Pillow库ImageFilter类和ImageEnhance类然后，继续执行如下代码生成边缘检测图（如图15-13所示）：>>>im3=im.filter(ImageFilter.FIND_EDGES)>>>im3.save("xiamen-university-edges.png")Pillow库ImageFilter类和ImageEnhance类然后，继续执行如下代码生成浮雕图（如图15-14所示）：>>>im4

=im.filter(ImageFilter.EMBOSS)>>>Im4.save("xiamen-university-emboss.png")Pillow库ImageFilter类和ImageEnhance类2.ImageEnhance类ImageEnhance类提供了更高级的图像增强功能，如调整色彩度、亮度、对比度、锐化等，如表15-9所示。表15-9ImageEnhance类的图像增强方法方法功能描述ImageEnhance.enhance(factor)对选择属性的数值增强factor倍ImageEnhance.Color(im)调整图像的颜色平衡ImageEnhance.Contrast(im)调整图像的对比度ImageEnhance.Brightness(im)调整图像的亮度ImageEnhance.Sharpness(im)调整图像的锐度Pillow库ImageFilter类和ImageEnhance类下面给出一个具体实例（图像增强效果如图15-15所示）：>>>fromPILimportImage>>>fromPILimportImageEnhance>>>im=Image.open("xiamen-university.jpg")>>>im2=ImageEnhance.Contrast(im)>>>im2.enhance(20).save("xiamen-university-enhance.jpg")Pillow库ImageDraw类和ImageFont类1.ImageDraw类ImageDraw类提供了一系列的绘图方法，通过该模块可以创建一个新的图形，或者在现有的图像上再绘制一个图形，从而起到对原图注释和修饰的作用。下面创建一个ImageDraw对象：draw=ImageDraw.Draw(im)上述方法会返回一个ImageDraw对象，参数im表示Image对象。这里可以把Image对象理解成画布，通过调用ImageDraw对象的一些方法，实现了在画布上绘制出新的图形目的。ImageDraw对象的常用方法如表15-10所示。表15-10ImageDraw对象的常用方法方法功能描述text在图像上绘制文字line绘制直线、线段eclipse绘制椭圆形rectangle绘制矩形polygon绘制多边形Pillow库ImageDraw类和ImageFont类绘制矩形图的语法格式如下：draw.rectangle(xy,fill=None,outline=None)各个参数的含义如下：（1）xy：元组参数值，以图像的左上角为坐标原点，表示矩形图的位置、图形大小的坐标序列，形如((x1,y1,x2,y2))；（2）fill：矩形图的背景填充色；（3）outline：矩形图的边框线条颜色。这里给出一个具体实例：>>>fromPILimportImage,ImageDraw>>>#创建Image对象，作为背景图>>>im=Image.new('RGB',(300,300),color='yellow')>>>#创建ImageDraw对象>>>draw=ImageDraw.Draw(im)>>>#以左上角为原点，绘制矩形>>>draw.rectangle((50,100,100,150),fill=(255,0,0),outline=(0,0,0))>>>#保存图片>>>im.save("rectangle.png")

#保存以后的图片如图15-16所示Pillow库ImageDraw类和ImageFont类2.ImageFont类ImageFont类通过加载不同格式的字体文件，从而在图像上绘制出不同类型的文字。创建字体对象的语法格式如下：font=ImageFont.truetype(font='字体文件路径',size=字体大小)如果想要在图片上添加文本，还需要使用ImageDraw.text()方法，语法格式如下：d.text((x,y),"text",font,fill)各个参数的含义如下：（1）(x,y)：图像左上角为坐标原点，(x,y)表示添加文本的起始坐标位置；（2）text：字符串格式，表示要添加的文本内容；（3）font：ImageFont对象；（4）fill：文本填充颜色。Pillow库ImageDraw类和ImageFont类3.为图片添加水印

这里给出一个为图片添加文字水印的实例：>>>fromPILimportImage,ImageFont,ImageDraw>>>#打开图片，返回Image对象>>>im=Image.open("xiamen-university.jpg")>>>#创建画布对象>>>draw=ImageDraw.Draw(im)>>>#加载计算机本地字体文件>>>font=ImageFont.truetype(font='C:\\Windows\\Fonts\\simhei.ttf',size=36)>>>#在原图像上添加文本>>>draw.text(xy=(90,60),text='厦门大学',fill=(255,0,0),font=font)>>>im.save("xiamen-university-watermark.jpg")

#生成的图片如图15-17所示Pillow库ImageDraw类和ImageFont类图15-17添加文字水印后的图片图像的字符画绘制使用Pillow来创建字符画（ASCIIArt）是一个有趣的任务。基本思路是遍历图像的每个像素，然后根据其颜色或亮度将其映射到一个字符上。下面的代码文件ascii_img.py是一个简单的示例，展示了如何使用Pillow和Python来实现这个功能。#ascii_img.pyfromPILimportImagedefscale_image(img,new_width=100):(original_width,original_height)=img.sizeaspect_ratio=original_height/float(original_width)