Python图像处理库PIL中图像格式转换（二）

 二、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。

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。

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”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。

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”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。

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”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。

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”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

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”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)

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”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。

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”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。

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、调色板图像的转换

在PIL中，将“RGB”图像转换为“P”模式图像时，有对应的convert()函数定义，如下：

im.convert(“P”,**options) ⇒ image

这个定义将模式固定为“P”，后面可以带几个可选参数。它们分别为：dither，palette和colors。

参数dither用于控制颜色抖动。默认是FLOYDSTEINBERG，不使能该功能，则赋值为NONE。

参数palette用于控制调色板的产生。默认是WEB，这是标准的216色的“web palette”。要使用优化的调色板，则赋值为ADAPTIVE。

参数colors用于控制调色板颜色数目。当参数palette为ADAPTIVE时，colors数值表示调色板的颜色数目。默认是最大值，即256种颜色。

使用默认值，将“RGB”转换为“P”模式图像后如下：

参数dither默认为FLOYDSTEINBERG；如果不开启颜色抖动功能，则赋值为NONE。其转换结果如下：

参数palette默认是WEB。要使用优化的调色板，则赋值为ADAPTIVE。其转换结果为：

当参数palette为ADAPTIVE时，colors数值表示调色板的颜色数目。默认值为256。当colors设置为10时，其转换结果为：

         上述转换代码如下：

>>> 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、带矩阵的模式转换

模式转换函数convert()的第三种定义如下：

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。

例子：下面的例子将一个RGB图像（根据ITU-R709线性校准，使用D65亮度）转换到CIE XYZ颜色空间：

>>>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)

 

图像lena_L如下：

图像lena_rgb如下：

 

五、小结

PIL中对图像格式及模式的转换，相对都是非常简洁。用户可以根据自己的需求，将图像转换为目标模式，进而进行各种处理。对于不同的图像处理目的，需要选择在哪种模式上设计图像算法，设计什么样的算法，这个是一个极为关键的问题。希望之后的学习中，能够有比较深刻的认识。

（完）