如何在不使用外部模块的情况下在 Python 中打开/创建图像

Question

我有一个 python 脚本，它使用 OpenCV 打开一个图像文件（.png 或 .ppm），然后将所有 RGB 值加载到一个多维 Python 数组（或列表）中，仅在 Python 数组上执行一些逐像素计算（此阶段根本不使用 OpenCV），然后使用新创建的数组（包含新的 RGB 值）再次使用 OpenCV 写入新的图像文件（此处为.png）。此脚本中根本不使用 Numpy。该程序运行良好。

问题是如何在不使用任何外部库的情况下做到这一点，无论它们是否用于图像处理（例如 OpenCV、Numpy、Scipy、Pillow 等）。总而言之，我需要使用简单的 Python 内部模块来： 1. 打开图像并读取 RGB 值和 2. 从预先计算的 RGB 值写入新图像。为此，我将使用 Pypy 而不是 CPython，以加快速度。 注意：如果重要的话，我使用的是 Windows 10。

Answer 1

你可以在没有 OpenCV 或 numpy 或任何讨厌你的东西的情况下编写这样的PPM 文件：-

import array
width,height = 800,600

PPMheader = 'P6\n' +str(width) + ' ' +str(height) + '\n255\n'

# Create and fill a red PPM image
image = array.array('B', [255, 0, 0] * width * height)

# Save as PPM image
with open('result.ppm', 'wb') as f:
   f.write(bytearray(PPMheader, 'ascii'))
   image.tofile(f)

---

我也编写了一个非常简单的 PPM 阅读器 - 它只读取与上面编写的文件匹配的 24 位 P6 PPM 文件。我想它可以充实处理 cmets、16 位数据和灰度数据，但这是一个开始：

#!/usr/local/bin/python3
import array

def ppmread(filename):
    with open(filename, 'rb') as f:
        # Read first line - expecting "P6"
        line = f.readline().decode('latin-1')
        if not line.startswith('P6'):
           print("ERROR: Expected PPM file to start with P6")
           return False

        # Read second line - expecting "width height"
        line = f.readline().decode('latin-1')
        dims = line.split()
        width,height=int(dims[0]),int(dims[1])

        # Read third line - expecting "255"
        line = f.readline().decode('latin-1')
        if not line.startswith('255'):
           print("ERROR: Expected 8-bit PPM with MAXVAL=255")
           return False

        image= f.read(width*height*3)

ppmread('test.ppm')

---

在终端中使用 ImageMagick 将 PPM 转换为 PNG 或 JPEG：

convert result.ppm -auto-level image.png

或者：

convert result.ppm -resize 1024x768 image.jpg

同样，在终端中使用 ImageMagick 将 JPEG 转换为 PPM：

convert image.jpg -depth 8 image.ppm

Answer 2

使用简单的 .ppm 文件很简单：你有三行文本（P6、“宽度高度”、255），然后你有3*width*height RGB 字节。只要您不需要更复杂的 .ppm 格式变体，您就可以分别用 5 行代码编写加载程序和保存程序。

Answer 3

基于各种输入（对 Mark Setchell 的代码 sn-ps 表示敬意），现在我能够读取 rgb 值，然后逐像素处理它们，然后编写一个新的图像文件，所有这些都无需使用任何外部图书馆。当我开始这一切时，我将 CPython 与 OpenCV 和 Numpy 一起使用，运行时间不少于 60 分钟。然后我在没有 Numpy 或 OpenCV 的情况下重新编写了代码并使用 Pypy 运行它：只花了两分钟就完成了！尽管与原始 jpg 相比，ppm 文件的大小非常大。 Mark 解决了 write-ppm 部分。他还提出了一种自动处理可变标题的方法（对我来说很奢侈......）。这描述了我的过程，只显示了 read-ppm 部分（我相信它可以进一步清理）：

# have image file as png, bmp, jpg etc. and open in GIMP.
# from GIMP, export the image file as myPicture.ppm (use ASCII option, not RAW).
# examine the header of the ppm file to find the exact locations of the width, height and maxvalue. Used Notepad.

# Python code
# BEGIN read the ppm image
h_ind=9; w_ind=8; mval_ind=10 #indexes for height, width, maxval in the ppm header
with open('myPicture.ppm','r') as ppm: # open the ppm file
    data=ppm.read()
values=data.split()
for i in range(mval_ind,len(values)):
    values[i]=int(values[i]) # convert rgb data from string to int for later numeric processing
height=int(values[h_ind]); width=int(values[w_ind]); mval=int(values[mval_ind]) # read height, width, maxvalue
rgb0 = [tuple(values[i:i+3]) for i in range(mval_ind+1, len(values), 3)] # contains all rgb values as integers
# END read the ppm image

Answer 4

您可以像打开文本文件一样打开图像文件。只需适应 .png 图像的约定即可。

对于 PNG，请查看 https://fr.wikipedia.org/wiki/Portable_Network_Graphics 并相应地读取块