Python圖像處理庫PIL中圖像格式轉換（二）

 二、其他不同模式轉換爲“RGB”模式

模式“RGB”爲24位彩色圖像，它的每個像素用24個bit表示，分別表示紅色、綠色和藍色三個通道。

在PIL中，對於彩色圖像，open後都會轉換爲“RGB”模式，然後該模式可以轉換爲其他模式，比如“1”、“L”、“P”和“RGBA”，這幾種模式也可以轉換爲“RGB”模式。

1、 模式“1”轉換爲模式“RGB”

模式“RGB”轉換爲模式“1”以後，像素點變成黑白兩種點，要麼是0，要麼是255。而從模式“1”轉換成“RGB”時，“RGB”的三個通道都是模式“1”的像素值的拷貝。

例子：

>>> from PILimport Image

>>> lena =Image.open("D:\\Code\\Python\\test\\img\\lena.jpg")

>>> lena_1 =lena.convert("1")

>>> lena_1_rgb =lena_1.convert("RGB")

>>> lena.getpixel((0,0))

(197, 111, 78)

>>>lena_1.getpixel((0,0))

255

>>>lena_1_rgb.getpixel((0,0))

(255, 255, 255)

2、 模式“L”轉換爲模式“RGB”

模式“RGB”轉換爲模式“L”以後，像素值爲[0,255]之間的某個數值。而從模式“L”轉換成“RGB”時，“RGB”的三個通道都是模式“L”的像素值的拷貝。

例子：

>>> from PIL import Image

>>> lena = Image.open("D:\\Code\\Python\\test\\img\\lena.jpg")

>>> lena_L =lena.convert("L")

>>> lena_L_rgb =lena_L.convert("RGB")

>>>lena.getpixel((0,0))

(197, 111, 78)

>>>lena_L.getpixel((0,0))

132

>>>lena_rgb.getpixel((0,0))

(132, 132, 132)

 

3、 模式“P”轉換爲模式“RGB”

模式“RGB”轉換爲模式“P”以後，像素值爲[0,255]之間的某個數值，但它爲調色板的索引值，其最終還是彩色圖像。從模式“P”轉換成“RGB”時，“RGB”的三個通道會變成模式“P”的像素值索引的彩色值。

例子：

>>> from PIL import Image

>>> lena =Image.open("D:\\Code\\Python\\test\\img\\lena.jpg")

>>> lena_P =lena.convert("P")

>>> lena_P_rgb =lena_P.convert("RGB")

>>>lena.getpixel((0,0))

(197, 111, 78)

>>>lena_P.getpixel((0,0))

62

>>>lena_P_rgb.getpixel((0,0))

(204, 102, 51)

4、 模式“RGBA”轉換爲模式“RGB”

模式“RGB”轉換爲模式“RGBA”以後，圖像從三通道變成了四通道，其R、G、B三個通道的數值沒有變化，新增的alpha通道均爲255，表示不透明。從模式“RGBA”轉換成“RGB”時，“RGB”的三個通道又變回原來的數值。

例子：

>>> from PILimport Image

>>> lena =Image.open("D:\\Code\\Python\\test\\img\\lena.jpg")

>>> lena_RGBA =lena.convert("RGBA")

>>> lena_RGBA_rgb= lena_RGBA.convert("RGB")

>>>lena.getpixel((0,0))

(197, 111, 78)

>>>lena_RGBA.getpixel((0,0))

(197, 111, 78, 255)

>>>lena_RGBA_rgb.getpixel((0,0))

(197, 111, 78)

5、 模式“CMYK”轉換爲模式“RGB”

模式“RGB”轉換爲模式“CMYK”以後，圖像從三通道變成了四通道，其C、M、Y三個通道的數值是通過之前的公式計算得到，K通道被直接賦值爲0。

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

從模式“CMYK”轉換成“RGB”時，“RGB”的三個通道又變回原來的數值，這是無損的轉換。

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

例子：

>>> from PIL import Image

>>> lena =Image.open("D:\\Code\\Python\\test\\img\\lena.jpg")

>>> lena_CMYK =lena.convert("CMYK")

>>> lena_CMYK_rgb= lena_CMYK.convert("RGB")

>>>lena.getpixel((0,0))

(197, 111, 78)

>>>lena_CMYK.getpixel((0,0))

(58, 144, 177, 0)

>>>lena_CMYK_rgb.getpixel((0,0))

(197, 111, 78)

6、 模式“YCbCr”轉換爲模式“RGB”

模式“RGB”轉換爲模式“YCbCr”，通常都是使用下面的公式計算，但PIL中並沒有嚴格按照這個公式進行轉換。

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

從模式“YCbCr”轉換成“RGB”時，通常是按照下面的公式計算，但PIL中並沒有嚴格按照這個公式進行轉換。

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)

例子：

>>> from PILimport Image

>>> lena =Image.open("D:\\Code\\Python\\test\\img\\lena.jpg")

>>> lena_YCbCr =lena.convert("YCbCr")

>>> lena_YCbCr_rgb= lena_YCbCr.convert("RGB")

>>>lena.getpixel((0,0))

(197, 111, 78) 

>>>lena_YCbCr.getpixel((0,0))

(132, 97, 173)

>>>lena_YCbCr_rgb.getpixel((0,0))

(195, 110, 77)

7、 模式“I”轉換爲模式“RGB”

模式“RGB”轉換爲模式“I”，將三通道變成了單通道，使用下面的公式計算獲得像素值：

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

從模式“I”轉換成“RGB”時，“RGB”的三個通道都是模式“I”的像素值的拷貝。

例子：

>>> from PILimport Image

>>> lena =Image.open("D:\\Code\\Python\\test\\img\\lena.jpg")

>>> lena_I =lena.convert("I")

>>> lena_I_rgb =lena_I.convert("RGB")

>>>lena.getpixel((0,0))

(197, 111, 78)

>>>lena_I.getpixel((0,0))

132

>>>lena_I_rgb.getpixel((0,0))

(132, 132, 132)

8、 模式“F”轉換爲模式“RGB”

模式“RGB”轉換爲模式“F”，將彩色圖像變成了32位浮點灰色圖像。在PIL中，從模式“RGB”轉換爲“F”模式是按照下面的公式轉換的：

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

從模式“F”轉換成“RGB”時，“RGB”的三個通道都是模式“F”的像素值整數部分的拷貝。

例子：

>>> from PILimport Image

>>> lena =Image.open("D:\\Code\\Python\\test\\img\\lena.jpg")

>>> lena_F =lena.convert("F")

>>> lena_F_rgb =lena_F.convert("RGB")

>>>lena.getpixel((0,0))

(197, 111, 78)

>>> lena_F.getpixel((0,0))

132.95199584960938

>>>lena_F_rgb.getpixel((0,0))

(132, 132, 132)

三、調色板圖像的轉換

在PIL中，將“RGB”圖像轉換爲“P”模式圖像時，有對應的convert()函數定義，如下：

im.convert(“P”,**options) ⇒ image

這個定義將模式固定爲“P”，後面可以帶幾個可選參數。它們分別爲：dither，palette和colors。

參數dither用於控制顏色抖動。默認是FLOYDSTEINBERG，不使能該功能，則賦值爲NONE。

參數palette用於控制調色板的產生。默認是WEB，這是標準的216色的“web palette”。要使用優化的調色板，則賦值爲ADAPTIVE。

參數colors用於控制調色板顏色數目。當參數palette爲ADAPTIVE時，colors數值表示調色板的顏色數目。默認是最大值，即256種顏色。

使用默認值，將“RGB”轉換爲“P”模式圖像後如下：

參數dither默認爲FLOYDSTEINBERG；如果不開啓顏色抖動功能，則賦值爲NONE。其轉換結果如下：

參數palette默認是WEB。要使用優化的調色板，則賦值爲ADAPTIVE。其轉換結果爲：

當參數palette爲ADAPTIVE時，colors數值表示調色板的顏色數目。默認值爲256。當colors設置爲10時，其轉換結果爲：

         上述轉換代碼如下：

>>> from PILimport Image

>>> lena =Image.open("D:\\Code\\Python\\test\\img\\lena.jpg")

>>> lena_P_dither= lena.convert("P", dither = Image.NONE)

>>> lena_P_palette= lena.convert("P", palette = Image.ADAPTIVE)

>>>lena_P_palette_colors = lena.convert("P", palette = Image.ADAPTIVE,colors = 10)

四、帶矩陣的模式轉換

模式轉換函數convert()的第三種定義如下：

im.convert(mode,matrix) ⇒ image

這種定義只適合將一個“RGB”圖像轉換爲“L”或者“RGB”圖像，不能轉換爲其他模式的圖像。變量matrix爲4或者16元組。

例子：下面的例子將一個RGB圖像（根據ITU-R709線性校準，使用D65亮度）轉換到CIE XYZ顏色空間：

>>>from PIL import Image

>>> lena =Image.open("D:\\Code\\Python\\test\\img\\lena.jpg")

>>> lena.mode

'RGB'

>>> 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)

 

圖像lena_L如下：

圖像lena_rgb如下：

 

五、小結

PIL中對圖像格式及模式的轉換，相對都是非常簡潔。用戶可以根據自己的需求，將圖像轉換爲目標模式，進而進行各種處理。對於不同的圖像處理目的，需要選擇在哪種模式上設計圖像算法，設計什麼樣的算法，這個是一個極爲關鍵的問題。希望之後的學習中，能夠有比較深刻的認識。

（完）