Python 3 PIL：将 3 元组的 Numpy 数组转换为 HSV 中的图像

Question

我正在尝试编写在 Python 3 中制作 Mandelbrot 分形图像的代码。该代码在不使用 numpy 数组的情况下工作，但速度很慢。为了加快速度，我尝试使用 numpy 和 numba。

在 PIL 中对 3 元组的 numpy 数组使用 Image.fromarray() 时，生成的图像是一系列垂直线，而不是预期的 Mandelbrot 图像。 经过一些研究，我认为问题出在数据类型上，并且可能与有符号整数和无符号整数有关。如果我为 numpy 数组中的 HSV 值存储整数而不是 3 个元组，我可以让事情正常工作。不幸的是，这给出了一个黑白图像，我想要一个彩色图像。 另一个奇怪的事情是，每次运行代码时，代码生成的图像都会略有变化。我不确定这是一个相关的还是单独的问题。 这是代码，经过调整以删除 mandelbrot 生成器并简单地创建一个渐变图像，显示了问题：

from PIL import Image, ImageDraw
from numba import jit
import numpy as np 

@jit
def simple_image(width,height):
    n3 = np.empty((width, height), dtype=object)
    for i in range(width):
        for j in range(height):
            n3[i, j] = (min(j, 255), 255, 255)
    return n3 

arr = simple_image(800, 600) 

im = Image.new('HSV', (800, 600), (0, 0, 0))
im = Image.fromarray(arr.astype(object), mode='HSV')
im.convert('RGB').save('output.png', 'PNG')

这是生成的图像。 Vertical Lines

当我对代码进行一些更改以便它存储整数并创建黑白图像时，它可以工作：

from PIL import Image, ImageDraw
from numba import jit
import numpy as np 

@jit
def simple_image(width,height):
    n3 = np.empty((width, height))
    for i in range(width):
        for j in range(height):
            n3[i, j] = min(j, 255)
    return n3 

arr = simple_image(800, 600) 

im = Image.new('HSV', (800, 600), (0, 0, 0))
im = Image.fromarray(arr)
im.convert('RGB').save('output.png', 'PNG')

Answer 1

感谢hpaulj 的建议，这是回答问题的代码。 numpy 数组从 3 元组的 2d 数组更改为具有长度为 3 的第三维的 3d 数组。dtype 在两个地方设置为 'uint8'。

from PIL import Image, ImageDraw
from numba import jit
import numpy as np 

@jit
def white_image(width,height):
    n3 = np.empty((width, height, 3), dtype='uint8')
    for i in range(width):
        for j in range(height):
            n3[i, j, 0] = min(j, 255)
            n3[i, j, 1] = 255
            n3[i, j, 2] = 255
    return n3 

arr = white_image(800, 600) 

im = Image.new('HSV', (800, 600), (0, 0, 0))
im = Image.fromarray(arr.astype('uint8'), mode='HSV')
im.convert('RGB').save('output.png', 'PNG')