python下tiff图像的读取和保存方法

对比测试 scipy.misc 和 PIL.Image 和 libtiff.TIFF 三个库

---

测试两类输入矩阵：

1. (读取图像) 读入uint8、uint16、float32的lena.tif
2. (生成矩阵) 使用numpy产生随机矩阵，float64的mat

import numpy as np
from scipy import misc
from PIL import Image
from libtiff import TIFF 
#
# 读入已有图像,数据类型和原图像一致
tif32 = misc.imread('.\test\lena32.tif') #
tif16 = misc.imread('.\test\lena16.tif') #
tif8  = misc.imread('.\test\lena8.tif')  #
# 产生随机矩阵,数据类型float64
np.random.seed(12345)
flt = np.random.randn(512, 512)          #
# 转换float64矩阵type,为后面作测试
z8 = (flt.astype(np.uint8))              #
z16 = (flt.astype(np.uint16))            #
z32 = (flt.astype(np.float32))           # 

①对图像和随机矩阵的存储

# scipy.misc『不论输入数据是何类型，输出图像均为uint8』
misc.imsave('.\test\lena32_scipy.tif', tif32)   #--> 8bit(tif16和tif8同)

misc.imsave('.\test\\randmat64_scipy.tif', flt) #--> 8bit
misc.imsave('.\test\\randmat8_scipy.tif', z8)   #--> 8bit(z16和z32同)

# PIL.Image『8位16位输出图像与输入数据类型保持一致，64位会存成32位』
Image.fromarray(tif32).save('.\test\lena32_Image.tif') #--> 32bit
Image.fromarray(tif16).save('.\test\lena16_Image.tif') #--> 16bit
Image.fromarray(tif8).save('.\test\lena8_Image.tif')   #--> 8bit

Image.fromarray(flt).save('.\test\\randmat_Image.tif') #--> 32bit(flt.min~flt.max)
im = Image.fromarray(flt.astype(np.float32))                      
im.save('.\test\\randmat32_Image.tif')                 #--> 32bit(灰度值范围同上)
#『uint8和uint16类型转换,会使输出图像灰度变换到255和65535』
im = Image.frombytes('I;16', (512, 512), flt.tostring())
im.save('.\test\\randmat16_Image1.tif')                #--> 16bit(0~65535)
im = Image.fromarray(flt.astype(np.uint16))                      
im.save('.\test\\randmat16_Image2.tif')                #--> 16bit(0~65535)
im = Image.fromarray(flt.astype(np.uint8))                      
im.save('.\test\\randmat8_Image.tif')                  #--> 8bit(0~255)

# libtiff.TIFF『输出图像与输入数据类型保持一致』
tif = TIFF.open('.\test\\randmat_TIFF.tif', mode='w') 
tif.write_image(flt, compression=None)
tif.close() #float64可以存储,但因BitsPerSample=64,一些图像软件不识别
tif = TIFF.open('.\test\\randmat32_TIFF.tif', mode='w') 
tif.write_image(flt.astype(np.float32), compression=None)
tif.close() #--> 32bit(flt.min~flt.max)
#『uint8和uint16类型转换,会使输出图像灰度变换到255和65535』
tif = TIFF.open('.\test\\randmat16_TIFF.tif', mode='w') 
tif.write_image(flt.astype(np.uint16), compression=None)
tif.close() #--> 16bit(0~65535,8位则0~255)

②图像或矩阵归一化对存储的影响

# 『使用scipy,只能存成uint8』
z16Norm = (z16-np.min(z16))/(np.max(z16)-np.min(z16))  #
z32Norm = (z32-np.min(z32))/(np.max(z32)-np.min(z32))
scipy.misc.imsave('.\test\\randmat16_norm_scipy.tif', z16Norm)  #--> 8bit(0~255)

# 『使用Image,归一化后变成np.float64 直接转8bit或16bit都会超出阈值,要*255或*65535』
# 『如果没有astype的位数设置,float64会直接存成32bit』
im = Image.fromarray(z16Norm)
im.save('.\test\\randmat16_norm_Image.tif')       #--> 32bit(0~1)
im = Image.fromarray(z16Norm.astype(np.float32))
im.save('.\test\\randmat16_norm_to32_Image.tif')  #--> 32bit(灰度范围值同上)
im = Image.fromarray(z16Norm.astype(np.uint16))
im.save('.\test\\randmat16_norm_to16_Image.tif')  #--> 16bit(0~1)超出阈值
im = Image.fromarray(z16Norm.astype(np.uint8))
im.save('.\test\\randmat16_norm_to8_Image.tif')   #--> 8bit(0~1)超出阈值

im = Image.fromarray((z16Norm*65535).astype(np.uint16))
im.save('.\test\\randmat16_norm_to16_Image1.tif') #--> 16bit(0~65535)
im = Image.fromarray((z16Norm*255).astype(np.uint16))
im.save('.\test\\randmat16_norm_to16_Image2.tif') #--> 16bit(0~255)
im = Image.fromarray((z16Norm*255).astype(np.uint8))
im.save('.\test\\randmat16_norm_to8_Image2.tif')  #--> 8bit(0~255)
# 『使用TIFF结果同Image』

③TIFF读取和存储多帧tiff图像

#tiff文件解析成图像序列：读取tiff图像
def tiff_to_read(tiff_image_name):  
    tif = TIFF.open(tiff_image_name, mode = "r")  
    im_stack = list()
    for im in list(tif.iter_images()):  
        im_stack.append(im)
    return  
    #根据文档,应该是这样实现,但测试中不管是tif.read_image还是tif.iter_images读入的矩阵数值都有问题
  
#图像序列保存成tiff文件：保存tiff图像   
def write_to_tiff(tiff_image_name, im_array, image_num):
    tif = TIFF.open(tiff_image_name, mode = 'w') 
    for i in range(0, image_num):  
        im = Image.fromarray(im_array[i])
        #缩放成统一尺寸  
        im = im.resize((480, 480), Image.ANTIALIAS)  
        tif.write_image(im, compression = None)     
    out_tiff.close()  
    return   

补充：libtiff 读取多帧tiff图像
因为（单帧）TIFF.open().read_image()和（多帧）TIFF.open().iter_images()有问题，故换一种方式读

from libtiff import TIFFfile
tif = TIFFfile('.\test\lena32-3.tif')
samples, _ = tif.get_samples()