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python图像处理基本操作总结（PIL库、Matplotlib及Numpy）

一、PIL库对图像的基本操作

1、读取图片

PIL网上有很多介绍，这里不再讲解。直接操作，读取一张图片，将其转换为灰度图像，并打印出来。

from  PIL  import Image
import matplotlib.pyplot as plt
pil_im = Image.open("empire.jpeg")
pil_image = pil_im.convert("L")
plt.gray()
plt.imshow(pil_image)
plt.show()

输出如下所示：

2、转换图片格式

PIL可以将图像保存为多种格式，下面将PNG格式文件保存为JPG格式：

from PIL import Image
import glob
import os
filelist = glob.glob("E:/pythonProject1/filelist/*.png")
for infile in filelist:
    outfile = os.path.splitext(infile)[0]+'.jpg'
 
    if infile  != outfile:
        try:
            Image.open(infile).save(outfile)
        except IOError:
            print("cannot convert", infile)

输出结果如下所示：

3、输出文件夹中所有图片的文件名列表

import os
def get_imlist(path):
    """返回目录中所有JPG图像的文件名列表"""
    return [os.path.join(path,f)for f in os.listdir(path) if f.endswith('.jpg')]
print(get_imlist("E:/pythonProject1/filelist/"))

输出为文件名列表

二、Matplotlib

1、绘制图像、点和线

from PIL import Image
from pylab import *
 
#读取图像到数组中
im = array(Image.open("empire.jpeg"))
 
#绘制图像
imshow(im)
 
#一些点
x = [100, 100, 400, 400]
y = [200, 500, 200, 500]
 
#使用红色星状标记绘制点
plot(x, y)#默认为蓝色实线
# plot(x, y, 'r*')#红色星状标记
# plot(x, y, 'go-')#带有圆圈标记的绿线
# plot(x, y, 'ks')#带有正方形标记的黑色虚线
 
#绘制连接前三个点的线
plot(x[:3], y[:3])
axis('off')
 
#添加标题，显示绘制的图像
titles = ['empire']
plt.title = titles
show()

上面的代码首先绘制出原始图像，然后在 x 和 y 列表中给定点的 x 坐标和 y 坐标上绘制出红色星状标记点，最后在两个列表表示的前两个点之间绘制一条线段。该例子的绘制结果下图：

2、图像轮廓和直方图

绘制轮廓需要对每个坐标 [x, y] 的像素值施加同一个阈值，所以首先需要将图像灰度化，这里用 PIL 的 convert() 方法将图像转换成灰度图像。图像的直方图用来表征该图像像素值的分布情况。

from PIL import Image
from pylab import *
 
# 读取图像到数组中
im = array(Image.open("empire.jpeg").convert('L'))
 
#创建一个图像
figure()
#不使用颜色信息
gray()
#在原点的左上角显示轮廓图像
contour(im, origin = 'image')#检测图像轮廓
axis('equal')
axis('off')
show()
#新建一个图像
figure
hist(im.flatten(), 128)#绘制图像直方图
show()

图像轮廓图输出如下所示：

输出图像直方图如下所示：

3、交互式标注

在一幅图像中标记一些点，或者标注一些训练数据。PyLab 库中的 ginput() 函数就可以实现交互式标注。在图像点击三次，则程序会自动将这3个点的坐标点[x, y]保存到x列表里。

from PIL import Image
from pylab import *
 
im = array(Image.open("empire.jpeg"))
imshow(im)
print("please click 3 points")
x = ginput(3)
print("you clicked",x)
show()

三、Numpy

1、图像数组表示

对于图像数据，下面的例子阐述了这一点

from PIL import Image
import numpy as np
 
im = np.array(Image.open("empire.jpeg"))
print(im.shape,im.dtype)

输出为：
(1024, 683, 3) uint8

每行的第一个元组表示图像数组的大小（行、列、颜色通道），紧接着的字符串表示数组元素的数据类型。因为图像通常被编码成无符号八位整数（uint8），载入图像并将其转换到数组中，数组的数据类型为“uint8”。

2、灰度变换

对图像进行灰度变换，如下所示：

from PIL import Image
import numpy as np
 
im = np.array(Image.open("empire.jpeg"))
print(im.shape,im.dtype)
 
from PIL import Image
from matplotlib.pylab import plt
from numpy import *
 
im1 = array(Image.open('empire.jpeg').convert('L'))
im2 = 255 - im1 #对图像进行反向处理
im3 = (100.0/255) * im1 + 100 #将图像值变换到100-200之间
im4 = 255.0 * (im1/255) ** 2 #对图像像素值求平方后得到的图像
 
images = [im1, im2, im3, im4]
titles = ["f(x) = x", "f(x) = 255 - x", "f(x) = (100/255)*x +100", "f(x) = 255*(x/255)^2"]
#输出图中的最大像素值和最小像素值
print(int(im1.min()),int(im1.max()))
print(int(im2.min()),int(im2.max()))
print(int(im3.min()),int(im3.max()))
print(int(im4.min()),int(im4.max()))
 
for i in range(4):
    plt.subplot(2, 2, i+1)#2行2列，按编号顺序排列
    plt.imshow(images[i])#显示图像
    plt.title(titles[i])#显示标题
    plt.gray()
    # plt.xticks([])
    # plt.yticks([])
    plt.axis('equal')
    plt.axis('off')
plt.show()

输出接入如下所示：