第十一章:Python PIL库-图像处理

一、PIL库简介

     PIL（Python Imaging Library）是一个功能强大的图像处理库，它提供了丰富的图像处理功能，包括图像的打开、处理和保存等操作。PIL支持多种图像文件格式，如JPEG、PNG、BMP等，并且可以完成对图像的缩放、剪裁、叠加以及向图像添加线条、图像和文字等操作。虽然原始的PIL库已经不再维护，但现在我们使用的是其分支Pillow，它在Python3中仍然可以正常使用。资源绑定附上完整资源供读者参考学习。

二、安装PIL库

安装Pillow非常简单，可以通过pip命令进行安装：

pip install pillow

安装完成后，可以通过以下代码导入Pillow库：

from PIL import Image

三、PIL库常用模块及用法详解

1. Image模块

Image模块是Pillow库中最为重要的模块，它提供了用于创建、处理和编辑图像的类和方法。

常用方法

方法名	作用	示例
open()	打开图像文件，返回一个Image对象	image = Image.open('example.jpg')
show()	显示图像	image.show()
save()	保存图像到磁盘	image.save('edited_example.jpg')
resize()	调整图像大小	resized_image = image.resize((800, 600))
rotate()	旋转图像	rotated_image = image.rotate(90)
crop()	裁剪图像	cropped_image = image.crop((100, 100, 400, 400))
point()	对图像的每个像素应用一个函数，以改变其亮度等属性	brighter_img = img.point(lambda p: p * 1.5)
split()	将图像分割成多个区域	tiles = img.split((rows, cols))
paste()	将一个图像粘贴到另一个图像上	background.paste(foreground, (0, 0))

示例代码

​
from PIL import Image# 打开图像
image = Image.open('example.jpg')# 显示图像
image.show()# 调整图像大小
resized_image = image.resize((800, 600))
resized_image.show()# 旋转图像
rotated_image = image.rotate(90)
rotated_image.show()# 裁剪图像
cropped_image = image.crop((100, 100, 400, 400))
cropped_image.show()# 调整图像亮度
brighter_img = image.point(lambda p: p * 1.5)
brighter_img.show()# 保存图像
resized_image.save('resized_example.jpg')​

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2. ImageFilter模块

ImageFilter模块提供了用于图像滤镜效果的类和方法，可以为图像添加各种滤镜效果。

常用滤镜

滤镜名	作用	示例
BLUR	模糊效果	blurred_img = img.filter(ImageFilter.BLUR)
SHARPEN	锐化效果	sharpened_img = img.filter(ImageFilter.SHARPEN)
EMBOSS	浮雕效果	embossed_img = img.filter(ImageFilter.EMBOSS)
FIND_EDGES	边缘检测	edge_detected_img = img.filter(ImageFilter.FIND_EDGES)

示例代码

from PIL import Image, ImageFilter# 打开图像
img = Image.open('演示图片3.jpg')# 应用模糊滤镜
blurred_img = img.filter(ImageFilter.BLUR)
blurred_img.show()# 应用锐化滤镜
sharpened_img = img.filter(ImageFilter.SHARPEN)
sharpened_img.show()# 应用浮雕滤镜
embossed_img = img.filter(ImageFilter.EMBOSS)
embossed_img.show()# 应用边缘检测滤镜
edge_detected_img = img.filter(ImageFilter.FIND_EDGES)
edge_detected_img.show()

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3. ImageEnhance模块

ImageEnhance模块提供了用于图像效果增强的类和方法，可以修改图像的对比度、亮度、色彩平衡度和锐度等属性。

常用增强效果

增强效果	作用	示例
Contrast	修改图像对比度	enh = ImageEnhance.Contrast(im); enh.enhance(1.3).show("30% more contrast")
Brightness	修改图像亮度	enh = ImageEnhance.Brightness(im); enh.enhance(1.5).show("50% more brightness")
Color	修改图像色彩平衡度	enh = ImageEnhance.Color(im); enh.enhance(0.7).show("30% less color")
Sharpness	修改图像锐度	enh = ImageEnhance.Sharpness(im); enh.enhance(2.0).show("Double sharpness")

示例代码

from PIL import Image, ImageEnhance# 打开图像
im = Image.open('演示图片4.jpg')# 修改对比度
enh = ImageEnhance.Contrast(im)
enhanced_img = enh.enhance(1.3)
enhanced_img.show("30% more contrast")# 修改亮度
enh = ImageEnhance.Brightness(im)
enhanced_img = enh.enhance(1.5)
enhanced_img.show("50% more brightness")# 修改色彩平衡度
enh = ImageEnhance.Color(im)
enhanced_img = enh.enhance(0.7)
enhanced_img.show("30% less color")# 修改锐度
enh = ImageEnhance.Sharpness(im)
enhanced_img = enh.enhance(2.0)
enhanced_img.show("Double sharpness")

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4. ImageDraw模块

ImageDraw模块提供了用于在图像上绘制图形和文本的类和方法。

常用绘制方法

方法名	作用	示例
rectangle()	绘制矩形	draw.rectangle([(50, 50), (150, 150)], outline="red", width=5)
text()	绘制文本	draw.text((50, 200), "Hello, PIL!", fill="blue", font=font)
line()	绘制线条	draw.line([(100, 200), (300, 400)], fill="green", width=3)
ellipse()	绘制椭圆	draw.ellipse([(200, 100), (300, 200)], outline="purple", width=2)

示例代码

​
from PIL import Image, ImageDraw, ImageFont# 打开图像
image = Image.open('example.jpg')# 创建绘制对象
draw = ImageDraw.Draw(image)# 绘制矩形
draw.rectangle([(50, 50), (150, 150)], outline="red", width=5)# 加载字体
font = ImageFont.truetype("arial.ttf", 40)# 绘制文本
draw.text((50, 200), "Hello, PIL!", fill="blue", font=font)# 绘制线条
draw.line([(100, 200), (300, 400)], fill="green", width=3)# 绘制椭圆
draw.ellipse([(200, 100), (300, 200)], outline="purple", width=2)# 显示绘制后的图像
image.show()​

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5. ImageFont模块

ImageFont模块提供了用于加载和使用字体的类和方法，可以在图像上绘制文本时指定字体样式和大小。

常用方法

方法名	作用	示例
truetype()	加载TrueType字体文件	font = ImageFont.truetype("arial.ttf", 40)

6. ImageStat模块

ImageStat模块提供了用于图像统计分析的类和方法，可以计算图像的直方图、均值、方差等统计信息。

常用方法

方法名	作用	示例
Stat()	计算图像的统计信息	stats = ImageStat.Stat(img)
extrema	获取图像的最小值和最大值	print("亮度范围:", stats.extrema)
count	获取图像的像素总数	print("像素总数:", stats.count)
sum	获取图像像素值的总和	print("像素总和:", stats.sum)
mean	获取图像像素值的均值	print("像素均值:", stats.mean)
median	获取图像像素值的中位数	print("像素中位数:", stats.median)
rms	获取图像像素值的均方根	print("像素均方根:", stats.rms)
var	获取图像像素值的方差	print("像素方差:", stats.var)
stddev	获取图像像素值的标准差	print("像素标准差:", stats.stddev)

示例代码

from PIL import Image, ImageStat# 打开图像
img = Image.open('演示图片5.jpg')# 计算图像的统计信息
stats = ImageStat.Stat(img)# 获取图像的最小值和最大值
print("亮度范围:", stats.extrema)# 获取图像的像素总数
print("像素总数:", stats.count)# 获取图像像素值的总和
print("像素总和:", stats.sum)# 获取图像像素值的均值
print("像素均值:", stats.mean)# 获取图像像素值的中位数
print("像素中位数:", stats.median)# 获取图像像素值的均方根
print("像素均方根:", stats.rms)# 获取图像像素值的方差
print("像素方差:", stats.var)# 获取图像像素值的标准差
print("像素标准差:", stats.stddev)

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7. 图像的几何变换

常用方法

方法名	作用	示例
transpose()	实现图像的垂直、水平翻转	flipped_img = img.transpose(Image.FLIP_LEFT_RIGHT)
rotate()	旋转图像任意角度	rotated_img = img.rotate(45)
transform()	对图像进行变换操作	transformed_img = img.transform((200, 200), Image.AFFINE, (1, 0, 0, 0, 1, 0))

示例代码

from PIL import Image# 打开图像
img = Image.open('演示图片6.jpg')# 水平翻转图像
flipped_img = img.transpose(Image.FLIP_LEFT_RIGHT)
flipped_img.show()# 旋转图像45度
rotated_img = img.rotate(45)
rotated_img.show()# 对图像进行仿射变换
transformed_img = img.transform((200, 200), Image.AFFINE, (1, 0, 0, 0, 1, 0))
transformed_img.show()

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8. 图像的分离与合并

常用方法

方法名	作用	示例
split()	将图像分离成其各个颜色通道	r, g, b = img.split()
merge()	合并多个颜色通道成一个图像	merged_img = Image.merge("RGB", (r, g, b))
blend()	将两幅图片按照透明度混合	blended_img = Image.blend(img1, img2, alpha=0.5)

示例代码

​
from PIL import Image# 打开图像
img = Image.open('example.jpg')# 分离图像的颜色通道
r, g, b = img.split()# 合并颜色通道
merged_img = Image.merge("RGB", (r, g, b))
merged_img.show()# 打开另一张图像并调整大小
img2 = Image.open('example2.jpg').resize(img.size)# 混合两张图像
blended_img = Image.blend(img, img2, alpha=0.5)
blended_img.show()​

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四、总结

    通过以上内容，我们详细介绍了Python中PIL库（Pillow）的使用方法，包括Image模块、ImageFilter模块、ImageEnhance模块、ImageDraw模块、ImageFont模块和ImageStat模块等的常用功能和用法。希望本篇教程能帮助你掌握PIL库的基本使用方法，并能将其应用到实际的图像处理项目中。资源绑定附上完整资源供读者参考学习。