PIL

1、颜色与RGBA值

计算机通常将图像表示为RGB值，或者再加上alpha值（通透度，透明度），称为RGBA值。在Pillow中，RGBA的值表示为由4个整数组成的元组，分别是R、G、B、A。整数的范围0~255。RGB全0就可以表示黑色，全255代表黑色。可以猜测(255, 0, 0, 255)代表红色，因为R分量最大，G、B分量为0，所以呈现出来是红色。但是当alpha值为0时，无论是什么颜色，该颜色都不可见，可以理解为透明。

2、图像的坐标

图像中左上角是坐标原点(0, 0)，这和平常数学里的坐标系不太一样。这样定义的坐标系意味着，X轴是从左到右增长的，而Y轴是从上到下增长。

在Pillow中如何使用上述定义的坐标系表示一块矩形区域？许多函数或方法要求提供一个矩形元组参数。元组参数包含四个值，分别代表矩形四条边的距离X轴或者Y轴的距离。顺序是(左，顶，右，底)。右和底坐标稍微特殊，表示直到但不包括。可以理解为[左, 右)和[顶， 底)这样左闭右开的区间。比如(3, 2, 8, 9)就表示了横坐标范围[3, 7]；纵坐标范围[2, 8]的矩形区域。

3、图像操作

4、图像模式

PIL中有九种不同模式。分别为1，L，P，RGB，RGBA，CMYK，YCbCr，I，F。

4.1 模式“RGB”转换为其他不同模式

示例：img_1 = img.convert("1")

1、模式“1”

模式“1”为二值图像，非黑即白。但是它每个像素用8个bit表示，0表示黑，255表示白。

2、模式“L”

模式L”为灰色图像，它的每个像素用8个bit表示，0表示黑，255表示白，其他数字表示不同的灰度。在PIL中，从模式“RGB”转换为“L”模式是按照下面的公式转换的：

L = R * 299/1000 + G * 587/1000+ B * 114/1000

3、模式“P”

模式“P”为8位彩色图像，它的每个像素用8个bit表示，其对应的彩色值是按照调色板查询出来的。

4、模式“RGBA”

模式“RGBA”为32位彩色图像，它的每个像素用32个bit表示，其中24bit表示红色、绿色和蓝色三个通道，另外8bit表示alpha通道，即透明通道。

5、模式“CMYK”

模式“CMYK”为32位彩色图像，它的每个像素用32个bit表示。模式“CMYK”就是印刷四分色模式，它是彩色印刷时采用的一种套色模式，利用色料的三原色混色原理，加上黑色油墨，共计四种颜色混合叠加，形成所谓“全彩印刷”。

四种标准颜色是：C：Cyan = 青色，又称为‘天蓝色’或是‘湛蓝’M：Magenta = 品红色，又称为‘洋红色’；Y：Yellow = 黄色；K：Key Plate(blacK) = 定位套版色（黑色）。

“RGB”转换为“CMYK”的公式如下：

C = 255 - R
M = 255 - G
Y = 255 - B

6、模式“YCbCr”

模式“YCbCr”为24位彩色图像，它的每个像素用24个bit表示。YCbCr其中Y是指亮度分量，Cb指蓝色色度分量，而Cr指红色色度分量。人的肉眼对视频的Y分量更敏感，因此在通过对色度分量进行子采样来减少色度分量后，肉眼将察觉不到的图像质量的变化。

模式“RGB”转换为“YCbCr”的公式如下：

Y= 0.257*R+0.504*G+0.098*B+16
Cb = -0.148*R-0.291*G+0.439*B+128
Cr = 0.439*R-0.368*G-0.071*B+128

7、模式“I”

模式“I”为32位整型灰色图像，它的每个像素用32个bit表示，0表示黑，255表示白，(0,255)之间的数字表示不同的灰度。在PIL中，从模式“RGB”转换为“I”模式是按照下面的公式转换的：

I = R * 299/1000 + G * 587/1000 + B * 114/1000

模式“I”与模式“L”的结果是完全一样，只是模式“L”的像素是8bit，而模式“I”的像素是32bit。

8、模式“F”

模式“F”为32位浮点灰色图像，它的每个像素用32个bit表示，0表示黑，255表示白，(0,255)之间的数字表示不同的灰度。在PIL中，从模式“RGB”转换为“F”模式是按照下面的公式转换的：

F = R * 299/1000+ G * 587/1000 + B * 114/1000

4.2 其他不同模式转换为“RGB”模式

模式“RGB”为24位彩色图像，它的每个像素用24个bit表示，分别表示红色、绿色和蓝色三个通道。

在PIL中，对于彩色图像，open后都会转换为“RGB”模式，然后该模式可以转换为其他模式，比如“1”、“L”、“P”和“RGBA”，这几种模式也可以转换为“RGB”模式。

示例：lena_1_rgb =lena_1.convert("RGB")

1、 模式“1”转换为模式“RGB”

模式“RGB”转换为模式“1”以后，像素点变成黑白两种点，要么是0，要么是255。而从模式“1”转换成“RGB”时，“RGB”的三个通道都是模式“1”的像素值的拷贝。

2、 模式“L”转换为模式“RGB”

模式“RGB”转换为模式“L”以后，像素值为[0,255]之间的某个数值。而从模式“L”转换成“RGB”时，“RGB”的三个通道都是模式“L”的像素值的拷贝。

3、 模式“P”转换为模式“RGB”

模式“RGB”转换为模式“P”以后，像素值为[0,255]之间的某个数值，但它为调色板的索引值，其最终还是彩色图像。从模式“P”转换成“RGB”时，“RGB”的三个通道会变成模式“P”的像素值索引的彩色值。

4、 模式“RGBA”转换为模式“RGB”

模式“RGB”转换为模式“RGBA”以后，图像从三通道变成了四通道，其R、G、B三个通道的数值没有变化，新增的alpha通道均为255，表示不透明。从模式“RGBA”转换成“RGB”时，“RGB”的三个通道又变回原来的数值。

5、 模式“CMYK”转换为模式“RGB”

模式“RGB”转换为模式“CMYK”以后，图像从三通道变成了四通道，其C、M、Y三个通道的数值是通过之前的公式计算得到，K通道被直接赋值为0。

C = 255 - R
M = 255 - G
Y = 255 - B
K = 0

从模式“CMYK”转换成“RGB”时，“RGB”的三个通道又变回原来的数值，这是无损的转换。

R = 255 - C
G = 255 - M
B = 255 - Y

6、 模式“YCbCr”转换为模式“RGB”
模式“RGB”转换为模式“YCbCr”，通常都是使用下面的公式计算，但PIL中并没有严格按照这个公式进行转换。
Y= 0.257*R+0.564*G+0.098*B+16
Cb = -0.148*R-0.291*G+0.439*B+128
Cr = 0.439*R-0.368*G-0.071*B+128
从模式“YCbCr”转换成“RGB”时，通常是按照下面的公式计算，但PIL中并没有严格按照这个公式进行转换。
R= 1.164*(Y-16)+1.596*(Cr-128)
G = 1.164*(Y-16)-0.392*(Cb-128)-0.813*(Cr-128)
B = 1.164*(Y-16)+2.017*(Cb-128)

7、 模式“I”转换为模式“RGB”

模式“RGB”转换为模式“I”，将三通道变成了单通道，使用下面的公式计算获得像素值：

I = R * 299/1000+ G * 587/1000 + B * 114/1000

从模式“I”转换成“RGB”时，“RGB”的三个通道都是模式“I”的像素值的拷贝。

8、 模式“F”转换为模式“RGB”

模式“RGB”转换为模式“F”，将彩色图像变成了32位浮点灰色图像。在PIL中，从模式“RGB”转换为“F”模式是按照下面的公式转换的：

F = R * 299/1000+ G * 587/1000 + B * 114/1000

从模式“F”转换成“RGB”时，“RGB”的三个通道都是模式“F”的像素值整数部分的拷贝。

4.3 带矩阵的模式转换

im.convert(mode,matrix) ⇒ image

这种定义只适合将一个“RGB”图像转换为“L”或者“RGB”图像，不能转换为其他模式的图像。变量matrix为4或者16元组。

示例：

rgb2xyz= (  
  
             0.412453,0.357580, 0.180423, 0,  
  
                       0.212671,0.715160, 0.072169, 0,  
  
                       0.019334,0.119193, 0.950227, 0 )  
   
lena_L = lena.convert("L", rgb2xyz)  
  
lena_rgb = lena.convert("RGB", rgb2xyz)  

　　

5、滤波

ImageFilter类中预定义了如下滤波方法：

• BLUR：模糊滤波

• CONTOUR：轮廓滤波

• DETAIL：细节滤波

• EDGE_ENHANCE：边界增强滤波

• EDGE_ENHANCE_MORE：边界增强滤波（程度更深）

• EMBOSS：浮雕滤波

• FIND_EDGES：寻找边界滤波

• SMOOTH：平滑滤波

• SMOOTH_MORE：平滑滤波（程度更深）

• SHARPEN：锐化滤波

• GaussianBlur(radius=2)：高斯模糊

>radius指定平滑半径。

• UnsharpMask(radius=2, percent=150, threshold=3)：反锐化掩码滤波

>radius指定模糊半径；

>percent指定反锐化强度（百分比）;

>threshold控制被锐化的最小亮度变化。

• Kernel(size, kernel, scale=None, offset=0)：核滤波

当前版本只支持核大小为3x3和5x5的核大小，且图像格式为“L”和“RGB”的图像。

>size指定核大小（width, height）；

>kernel指定核权值的序列；

>scale指定缩放因子；

>offset指定偏移量，如果使用，则将该值加到缩放后的结果上。

• RankFilter(size, rank)：排序滤波

>size指定滤波核的大小；

>rank指定选取排在第rank位的像素，若大小为0，则为最小值滤波；若大小为size * size / 2则为中值滤波；若大小为size * size - 1则为最大值滤波。

• MedianFilter(size=3)：中值滤波

>size指定核的大小

• MinFilter(size=3)：最小值滤波器

>size指定核的大小

• MaxFilter(size=3)：最大值滤波器

>size指定核的大小

• ModeFilter(size=3)：波形滤波器

选取核内出现频次最高的像素值作为该点像素值，仅出现一次或两次的像素将被忽略，若没有像素出现两次以上，则保留原像素值。

>size指定核的大小

例：

img_blur = img.filter(ImageFilter.BLUR)
img_median = img.filter(ImageFilter.MedianFilter(5))

6、注意事项

save()可保存处理后的图片，如果未经处理，保存后的图像占用的空间(字节数)一般也与原图像不一样，可能经过了压缩。