作者 | 劉早起
來源 | 早起Python
聖誕節快到了，每年一到聖誕節就會有很多人的頭像上多了一頂小紅帽
那麼你有想過如何用Python去實現嗎？
如果你嘗試去搜索，會發現網上教程一大堆，但是由於大多數人都將聖誕帽位置固定了，所以放上自己的圖片後，要不就是聖誕帽偏移了，要不就是帽子比頭還大，代碼也不知道在哪裏改，無從下手。
因此，本文將手把手教你如何用Python爲你的微信頭像添加一頂聖誕帽，並結合PySimpleGUI，做成一個帶有GUI的小程序，先看效果：
本次主要分爲兩個部分講解：
用opencv對頭像添加聖誕帽
結合PySimpleGUI製作人性化聖誕帽添加軟件
主要涉及的Python模塊有：
PIL
PySimpleGUI
cv2
os
在開始之前，你需要使用pip對相關依賴庫進行安裝
pip install pillow #這是對模塊PTL的安裝pip install opencv-python #這是對cv2的安裝pip install os pip install PySimpleGui
利用opencv對頭像處理
本文用到的聖誕帽，是.png格式的，如下
爲了識別照片，我們需要安裝一個OpenCV的內置人臉識別插件，安裝步驟：
用瀏覽器打開網址opencv.org---進入Releases---下載對應版本的OpenCV（一定要記住存放這個插件的路徑！！！後面要用到）
和以前一樣，我們先看本節全部代碼，然後進行講解????
import cv2from PIL import ImagepersonPath = '3.jpg' #頭像hatPath = 'sheng.png' #聖誕帽personImg = cv2.imread(personPath)face_haar = cv2.CascadeClassifier('haarcascade_frontalface_default.xml')#存放的絕對路徑faces = face_haar.detectMultiScale(personImg, 1.1,5)personImg = Image.open(personPath)personImg = personImg.convert('RGBA')hatImg = Image.open(hatPath)hatImg = hatImg.convert('RGBA')for face_x,face_y,face_w,face_h in faces: face_x -= face_w-180 face_y += face_h-250 face_w *= 1 face_h *= 1 hatImg = hatImg.resize((face_w, face_h)) bg = (face_x, face_y - face_h + 100 , face_x + face_w, face_y + 100 ) personImg.paste(hatImg, bg, mask = hatImg)#將調整好的帽子貼上去personImg.save('addHat.png')
下面對代碼進行講解。
首先，引入兩個模塊，用cv2.imread(personPath)來讀取相對路徑下的圖片。
“cv2.imread('圖像路徑','讀取方式')：默認爲cv2.imread_color以彩色圖像模式讀取。
cv2.CascadeClassifier('分類器的路徑')：簡單來說就是做人臉檢測的一個必備方面，專業名詞叫做級聯分類器。這個分類器到目前版本容納了Haar特徵器和LBP特徵分類器兩個分類器。這次我們使用常規用的Harr特徵器”
Haar特徵分類器就是一個xml文件，是OpenCV官方訓練好的檢測器，它能反應圖像的灰度變化，以像素分模塊求差值的一種特徵。下面我們講講它的路徑
在我們準備工作中我們在OpenCV的官網下載了人臉識別的插件。
以安裝在D盤爲例，Harr特徵分類器就在我們的：
D:\opencv\opencv\sources\data\haarcascades\haarcascade_frontalface_default.xml
注意：在第6行代碼中，我們調用這個特徵器的路徑最好使用絕對路徑！上述代碼只是演示
關鍵代碼就是：
detectMultiScale(image,scaleFactor,minNeighbors)。
檢驗出圖片中的所有人臉，並以向量類型保存各個人臉的位置和大小，最後用矩形Rect類表示，該函數由分類器((也就是上述的Haar特徵分類器))的對象進行調用。
其中參數如下：
“image是我們要做人臉檢測的圖片。
scaleFactor表示在前後兩次相繼的掃描中，搜索窗口的比例係數。默認爲1.1即每次搜索窗口依次擴大10%;
minNeighbors表示構成檢測目標的相鄰矩形的最小個數(默認爲3個)。”
而後就是我們常見的用Pillow模塊打開兩張圖片，不過這次的打開方式是以RGBA模式打開，即四通道模式（A指透明度）。
最後一個for循環就是讀取用cv2解析出來的帽子faces參數，這裏有趣的一點是，cv2做人臉識別後，會在兩眼之間畫一條線，並以中間爲原點，做x和y軸建立座標系。最後調節Pillow解析出來的帽子x和y位置，擺到人頭上方。所有這個方法對正臉敏感，對側臉不太友好。
personImg.save('addHat.png')表示存儲添加聖誕帽後的照片。
GUI框架整合
現在我們在上一節的基礎上，將聖誕帽添加與GUI框架進行整合，還是先上代碼之後拆分講解
import PySimpleGUI as sgimport os.pathsg.change_look_and_feel("BrightColors")file_list_column = [ [sg.Submit('Go',tooltip='按下面的要素添加聖誕帽',size=(15, 1)), sg.Cancel(size=(15, 1))], [ sg.Text("圖片位置"), sg.In(size=(25, 1), enable_events=True, key="-FOLDER-"), sg.FolderBrowse('瀏覽'), ], [ sg.Text("帽子寬度"), sg.In(size=(25, 1), enable_events=True, key="hat-w"), ], [ sg.Text("帽子高度"), sg.In(size=(25, 1), enable_events=True, key="hat-h"), ], [ sg.Text("帽子橫移"), sg.In(size=(25, 1), enable_events=True, key="hat-x"), ], [ sg.Text("帽子縱移"), sg.In(size=(25, 1), enable_events=True, key="hat-y"), ], [ sg.Listbox( values=[], enable_events=True, size=(40, 20), key="-FILE LIST-" ) ],]image_viewer_column = [ [sg.Text("從左邊圖片列表中選擇一張圖片:",size=(60, 1),key = "notice")], [sg.Text("左邊的四個參數調節是在上面的參數基礎上進行加減乘除；其中寬度和高度調試單位爲個位數(需要大於0且是整數),橫縱移動調試單位可任意調",size=(50, 3), key="-TOUT-")], [sg.Image(key="-IMAGE-")],]layout = [ [ sg.Column(file_list_column), sg.VSeperator(), sg.Column(image_viewer_column), ]]window = sg.Window("聖誕帽添加軟件", layout)while True: event, values = window.read()if event == "Cancel" or event == sg.WIN_CLOSED:breakif event == "-FOLDER-": folder = values["-FOLDER-"]try: file_list = os.listdir(folder)except: file_list = [] fnames = [ ffor f in file_listif os.path.isfile(os.path.join(folder, f))and f.lower().endswith((".jpg", ".png")) ] window["-FILE LIST-"].update(fnames)elif event == "-FILE LIST-":try: filename = os.path.join( values["-FOLDER-"], values["-FILE LIST-"][0] ) window["-TOUT-"].update(filename)except:passelif event== "Go" : personPath = filename''' 聖誕帽添加部分 ''' window["notice"].update() window["-IMAGE-"].update(filename='addHat.png')window.close()
代碼解析，這裏強烈建議讀者結合GUI進階篇中的圖片查看器講解一起看。當然在做PySimpleGUI之前繼續嘮叨基本步驟：
“Import Create some widgets Create the window Create the event loop”
這裏我們layout的擺放思路如下：一個聖誕帽添加鍵、一個退出程序鍵、4個文本框來調節圖片中的聖誕帽、一個列表箱子裝路徑下的所有圖片、一個圖片顯示框、幾條用於提示用戶的文本框。按照這個思路，我們就有了while循環上面的代碼編寫。
接着是loop事件循環：這裏我們以Go鍵促發聖誕帽添加，所以我們以這個按鈕爲第一個主if元素。
在按鈕Go促發前我們需要進行兩個判斷：
“一是文本框沒有輸入任何東西、
二是文本框輸入的東西。如果是前者，我們直接調動添加聖誕帽的程序(默認參數)並且在圖片上方顯示4個參數(x,y,w,h)，即座標和帽子大小。”
如果是後者的話，我們會讓添加聖誕帽程序中的4個參數在原基礎上加減乘除用戶輸入的數字，並在圖片上方顯示最終的4個參數。
最終效果如下
打包
最後簡單講一下如何將上面的程序打包爲exe格式，讓沒有Python環境的用戶也能使用，首先下載pyinstaller模塊
pip install pyinstaller
如果你的上述項目代碼文件命名爲：hat.py。那麼你要用下面命令在cmd窗口進行打包
pyinstaller hat.py
打包過程會有點慢。成功後，在py文件所在文件夾找到一個dist的子文件夾。進去之後，找到pachong.exe文件並運行它即可。文件夾裏附帶了很多文件，你可以刪除它。
最後早起也將源碼和打包後的程序提供給大家下載，你可以在公衆號「早起Python」後臺回覆聖誕即可。
因爲打包後的exe較大(200多M)，爲了方便大家從Python腳本中使用，你必須按照本文開頭提示的安裝對應模塊與下載插件，如果有問題的話，相信下面的tips可以幫到你。
“如果不打包的話，先把聖誕帽的圖片(png格式)和代碼程序放在相同路徑下。
進到軟件後先點擊瀏覽按鈕選擇圖片存儲路徑（注意：路徑內不能出現中文，只能英文+數字，這可能是因爲Python中的OpenCV庫的bug）。完畢後就可以看到下方所在文件夾的全部.jpg和.png文件。點擊一個你想要添加聖誕帽的圖片，在按Go按鈕，在右邊的圖片框中就會刷新已經代碼帽子的頭像！同時，在程序的路徑下也會有這張圖片的.jpg格式文件。
圖片框中除了圖片還有4個參數，4個參數的作用就是調節帽子大小和位置。因爲每張圖片不同，所以帽子會出現大小不一、偏移的情況。而後，你就需要在左邊的4個輸入框中輸入參數來調試（4個輸入框是在原參數基礎上進行數乘運算），以達到帽子的最佳效果，如果超出範圍，命令框會提示錯誤。輸入後還是一樣按Go鍵，結束按Cancel鍵。”
以上就是本文的分享，你可以在本文的基礎上進行修改來實現不同的效果。
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