摘要：接下來的學(xué)習(xí)筆記本人都將使用來代替。庫中提供的很多圖像操作都是分別作用于某個(gè)通道的數(shù)據(jù)。是最流行的開源色彩管理庫之一。目前只支持在增加和。模塊支持從圖像對(duì)象創(chuàng)建或的對(duì)象，方便被使用和顯示。模塊對(duì)圖像或指定區(qū)域的每個(gè)通道進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，包括等。

《Programming Computer Vision with Python》是一本介紹計(jì)算機(jī)視覺底層基本理論和算法的入門書，通過這本收可以學(xué)到有關(guān)對(duì)象識(shí)別、基于內(nèi)容的圖像搜索、光學(xué)字符識(shí)別、光流法、跟蹤、三維重建、立體成像、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)、姿態(tài)估計(jì)、全景創(chuàng)建、圖像分割、降噪、圖像分組等技術(shù)的實(shí)現(xiàn)原理。
英文版PDF下載：https://it-ebooks.info/book/836/
中文版介紹：http://book.douban.com/subject/25906843/

先介紹基本的圖像處理，包括圖像的讀取、轉(zhuǎn)換、縮放、導(dǎo)數(shù)計(jì)算、畫圖和保存，這些知識(shí)將為后面內(nèi)容的學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。
作者選擇Python編寫例子，并使用一個(gè)叫PIL(Python Imaging Library)的第三方圖像處理庫。這里特別指出的是：PIL庫開發(fā)不活躍，并且很久沒更新了，所以有人基于它fork了另一個(gè)分支叫Pillow，Pillow保持與PIL相似的使用接口，解決了許多Bug，并同時(shí)兼容Python2和Python3，目前開發(fā)狀態(tài)活躍。接下來的學(xué)習(xí)筆記本人都將使用Pillow來代替PIL。

以Ubuntu系統(tǒng)為例：

#安裝python開發(fā)工具及包管理工具
sudo apt-get install python-dev python-pip 

#安裝一些需要支持的圖像格式開發(fā)包
sudo apt-get install libjpeg-dev libpng-dev libtiff-dev 

#安裝Pillow圖像處理庫
sudo pip install pillow  

Pillow主要包含了對(duì)各種圖像模式、圖像格式、顏色、過濾器的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（對(duì)象）表示，實(shí)現(xiàn)了對(duì)圖像模式轉(zhuǎn)換、格式轉(zhuǎn)換、過濾器應(yīng)用、常規(guī)圖像處理操作、圖像數(shù)據(jù)算術(shù)運(yùn)算、2D畫圖等功能，以模塊、類對(duì)外提供。
首先，先了解一下Pillow庫使用的一些基本概念：

Bands（圖像通道）
圖像的通道即圖像像素的組成部分，跟Channel應(yīng)該是同一個(gè)概念。比如RGB圖像有3個(gè)通道分別為紅、綠、藍(lán)。二值圖像和灰度圖像只有1個(gè)通道。PNG圖像有4個(gè)通道分別為R、G、B和alpha。庫中提供的很多圖像操作都是分別作用于某個(gè)通道的數(shù)據(jù)。

Modes（圖像模式）
圖像模式定義了像素的類型和位深，Pillow支持以下模式：

1 (1-bit pixels, black and white, stored with one pixel per byte)

L (8-bit pixels, black and white)

P (8-bit pixels, mapped to any other mode using a color palette)

RGB (3x8-bit pixels, true color)

RGBA (4x8-bit pixels, true color with transparency mask)

CMYK (4x8-bit pixels, color separation)

YCbCr (3x8-bit pixels, color video format)

LAB (3x8-bit pixels, the Lab color space)

HSV (3x8-bit pixels, Hue, Saturation, Value color space)

I (32-bit signed integer pixels)

F (32-bit floating point pixels)

模塊概覽
Pillow的功能劃分為許多模塊，我們簡(jiǎn)單過一下這些模塊的功能，以便在看到作者的示例代碼時(shí)，可以快速知道這些代碼功能在Pillow哪些模塊中提供。因?yàn)樽髡呤褂玫腜IL庫已經(jīng)過時(shí)，我們得用新的Pillow庫來重寫和改進(jìn)代碼。

Image模塊
提供了一個(gè)叫Image的類來表示圖像，以下提到的PIL圖像指的就是此類的對(duì)象。Image對(duì)象可以使用Image.new、Image.fromarray、Image.frombytes、Image.frombuffer等方法來構(gòu)造，也可以open一張圖片來構(gòu)造。Image類提供了一些對(duì)圖像進(jìn)行簡(jiǎn)單處理的方法（如：convert、copy、crop、filter、resize、rotate、save、show、transform等）和圖像的基本屬性/信息。以下代碼示例打開一張圖片，旋轉(zhuǎn)45度后顯示出來：

from PIL import Image
im = Image.open("bride.jpg")
im.rotate(45).show()

ImageChops模塊
提供了一些對(duì)圖像顏色通道的算術(shù)運(yùn)算，Chops為Channel Operations的縮寫，這些運(yùn)算通常是對(duì)兩幅圖像進(jìn)行的，并返回一幅處理后的圖像，大部分操作目前只支持8-bit通道。

ImageColor模塊
包含一個(gè)顏色表和一個(gè)從CSS3表示的顏色到RGB顏色的轉(zhuǎn)換器，主要用于方便構(gòu)造Image對(duì)象，即PIL.Image.new(mode, size, color=0)的color參數(shù)支持以下形式：

16進(jìn)制的顏色表示，如#rgb, #rrggbb

rgb函數(shù)，如rgb(255,0,0), rgb(100%, 0%, 100%)

HSL（色相、飽和、亮度）函數(shù)，如hsl(0,100%,100%），色相取值為0到360，飽和度和亮度取值為0%到100%

常規(guī)的HTML顏色名字，如red, Red

ImageCms模塊
提供對(duì)LittleCMS2色彩管理引擎的支持。Little CMS是最流行的開源色彩管理庫之一。

ImageDraw模塊
提供簡(jiǎn)單的2D畫圖功能，比如畫點(diǎn)、畫線、畫矩形、多邊形、文本、弧形、橢圓等，支持字體設(shè)置。

ImageEnhance模塊
提供一些類用于圖像增強(qiáng)操作，比如邊緣銳化、色彩平衡、對(duì)比度和亮度調(diào)節(jié)等。

ImageFile模塊
提供圖像文件的打開和保存，另外，還提供了一個(gè)Parser類，用于支持對(duì)圖片邊讀邊解碼（比如圖片邊從網(wǎng)絡(luò)上下載邊解碼的情景）。

ImageFilter模塊
預(yù)定義了一些過濾器，可以在Image.filter(filter)中作為參數(shù)使用：

BLUR（模糊效果）

CONTOUR（輪廓）

DETAIL（細(xì)節(jié)）

EDGE_ENHANCE（邊緣加強(qiáng)）

EDGE_ENHANCE_MORE（邊緣加強(qiáng)）

EMBOSS（浮雕效果）

FIND_EDGES（查找邊緣）

SMOOTH（使光滑）

SMOOTH_MORE（使光滑）

SHARPEN（銳化）

ImageFont模塊
定義了類ImageFont表示位圖字體（點(diǎn)陣字體），字體對(duì)象可以作為參數(shù)傳給ImageDraw.Draw.text(xy, text, fill=None, font=None, anchor=None)以指定的字體畫文本。
PIL使用自有格式存儲(chǔ)位圖字體，從1.1.4開始，支持TrueType和OpenType字體。

ImageGrab模塊
從屏幕截圖或從剪貼板獲取圖像，得到Image對(duì)象。目前只支持OSX（在3.0增加）和Windows。

ImageMath模塊
只提供了一個(gè)函數(shù)ImageMath.eval用于對(duì)圖像表達(dá)式（image expressions）進(jìn)行求值，這些表達(dá)式可以是對(duì)圖像數(shù)據(jù)每個(gè)bit的位運(yùn)算（&、|、^、~），也可以是內(nèi)置的一些運(yùn)算，比如對(duì)圖像的每個(gè)像素求絕對(duì)值、轉(zhuǎn)換圖像模式、轉(zhuǎn)float或int等。

ImageMorph模塊
提供圖像形態(tài)操作。

ImageOp模塊
提供一些可直接使用的圖像處理操作，如自動(dòng)調(diào)節(jié)對(duì)比度、自動(dòng)裁邊等。

ImagePalette模塊
提供調(diào)色板類，其中的方法都被標(biāo)記為experimental，文檔不詳。

ImagePath模塊
用于存儲(chǔ)和操作2維向量數(shù)據(jù)。Path對(duì)象可傳入ImageDraw模塊的相關(guān)方法。

ImageQt模塊
支持從PIL圖像對(duì)象創(chuàng)建PyQt4或PyQt5的QImage對(duì)象，方便被Qt使用和顯示。

ImageSequence模塊
支持枚舉出一個(gè)image sequence（圖像系統(tǒng)，如fli動(dòng)畫文件）的所有幀。

ImageStat模塊
對(duì)圖像或指定區(qū)域的每個(gè)通道進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，包括count、sum、min/max等。

ImageTk模塊
支持從PIL圖像對(duì)象創(chuàng)建Tkinter（Python的GUI庫）的BitmapImage和PhotoImage對(duì)象。

ImageWin模塊
支持在Windows平臺(tái)上創(chuàng)建和顯示圖像，可與PythonWin和其它UI庫一起使用，為這些工具庫提供Windows設(shè)備上下文或windows句柄的訪問。

最后給出一個(gè)簡(jiǎn)單的示例，把書的彩色封面圖像轉(zhuǎn)為灰度圖像并顯示出來：

from PIL import Image
pil_im = Image.open("cover.png").convert("L")
pil_im.show()

效果如下：

下一個(gè)筆記將介紹另外幾個(gè)圖像處理相關(guān)的庫。