在 R 中更改图像像素颜色并保存图像

Question

我有数百个小（300x300 像素）纯黑白 PNG 图像。我想将它们转换为 R 中不同的两种颜色并将它们再次保存为 PNG。 （首先，我想实际反转它们：全黑到白，全白到黑 - 但后来我需要其他颜色，例如黑色到红色和白色到绿色等）这看起来很简单，但无论我尝试什么，我都会运行遇到问题。

例如，最简单的解决方案似乎是在基础 R 中使用 as.raster 和 png 包（至少用于阅读）：

img = readPNG(newfile) # read black (background) and white (figure) image
img <- as.raster(img) 
img_white = img
img_white[img_white == "#000000"] <- 'red' # temporarily convert back to red as placeholder
img_white[img_white == "#FFFFFF"] <- '#000000' # convert white to black
img_white[img_white == "red"] <- '#FFFFFF' # convert originally black to white

（顺便说一下，我需要一个占位符，因为目标颜色与其他原色相同 - 但那不是重点。）

所以这很好用，我可以用plot(img_white) 绘制它，但令人难以置信的是，我找不到自动将图像保存为文件的方法。我试过了，例如writePNG、writeRaster、writeGDAL，但由于类错误或格式错误或类似原因，它们都会给出各种错误消息。 （我也尝试了各种转换都没有成功。）

除其他外，我还尝试了imager 包，它在处理图像后很好地保存了图像，但我找不到在整个图像中转换单个指定颜色的方法。

总而言之，我愿意接受任何可能的解决方案，只要它提供完整的工作代码即可。我不太关心我需要使用什么包，但如果可能的话，我更喜欢尽可能简单的代码，因此尽可能少的包。

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解决方案：

根据 Allan Cameron 的回答，我写了这个函数：

change_cols = function(replace_black, replace_white, theimg) {
    r_b = col2rgb(replace_black) / 255
    r_w = col2rgb(replace_white) / 255
    theimg[theimg == 1] <- 2
    for (i in 1:3) {
        theimg[,,i][theimg[,,i] == 0] <- r_b[i]
    }
    for (i in 1:3) {
        theimg[,,i][theimg[,,i] == 2] <- r_w[i]
    }
    return(theimg)
}

那么就这么简单：

img = readPNG(newfile)
newimg = change_cols("#FF0000", "#00FF00", img)
writePNG(newimg, "fileout.png")

（另请参阅 Allan Cameron 的转换 raster 对象的函数。）

Answer 1

您需要将 PNG 编写为数值数组，就像加载它时一样。由于您只有黑白图像，因此手动交换黑白图像应该不是问题（它们的值黑色 = 0，白色 = 1）。

您只需将其转换为栅格即可进行绘图：

library(png)
newfile = "~/face.png"
img = readPNG(newfile) # read black (background) and white (figure) image
img_white = 1-img

现在

plot(raster::as.raster(img))

和

plot(raster::as.raster(img_white))

或者如果您想反转单个通道（在本例中为红色）：

img[,,1] <- 1 - img[,,1]
plot(raster::as.raster(img))

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编辑

在 OP 进一步 cmets 之后，我认为通过编写一个接受光栅对象并将其保存为 PNG 文件的函数来得出这个答案是合理的：

save_raster_as_PNG <- function(raster_object, path) 
{
  if(class(raster_object) != "raster") stop("This is not a raster object.")
  dims        <- dim(raster_object)
  red         <- as.numeric(paste0("0x", substr(raster_object, 2 , 3)))/255
  dim(red)    <- rev(dims)
  green       <- as.numeric(paste0("0x", substr(raster_object, 4 , 5)))/255
  dim(green)  <- rev(dims)
  blue        <- as.numeric(paste0("0x", substr(raster_object, 6 , 7)))/255
  dim(blue)   <- rev(dims)
  result      <- numeric(3 * dims[1] * dims[2])
  dim(result) <- c(dims, 3)
  result[,,1] <- t(red)
  result[,,2] <- t(blue)
  result[,,3] <- t(green)

  tryCatch(png::writePNG(result, path), error = function(e) stop(e))
  cat("Raster successfully saved to", path.expand(path))
}

img <- raster::as.raster(img)
save_raster_as_PNG(img, "~/face3.png")
# Raster successfully saved to C:/Users/AllanCameron/SO/R/face3.png