Python中的十大免費(fèi)圖像處理工具

作者：佚名 2021-08-11 10:30:26

本文主要介紹了一些簡(jiǎn)單易懂最常用的 Python 圖像處理庫(kù)。

當(dāng)今世界充滿了各種數(shù)據(jù)，而圖像是其中高的重要組成部分。然而，若想其有所應(yīng)用，我們需要對(duì)這些圖像進(jìn)行處理。圖像處理是分析和操縱數(shù)字圖像的過程，旨在提高其質(zhì)量或從中提取一些信息，然后將其用于某些方面。

圖像處理中的常見任務(wù)包括顯示圖像，基本操作（如裁剪、翻轉(zhuǎn)、旋轉(zhuǎn)等），圖像分割，分類和特征提取，圖像恢復(fù)和圖像識(shí)別等。Python 之成為圖像處理任務(wù)的最佳選擇，是因?yàn)檫@一科學(xué)編程語(yǔ)言日益普及，并且其自身免費(fèi)提供許多最先進(jìn)的圖像處理工具。

讓我們看一下用于圖像處理任務(wù)的一些常用 Python 庫(kù)。

scikit Image

scikit-image 是一個(gè)基于 numpy 數(shù)組的開源 Python 包。它實(shí)現(xiàn)了用于研究、教育和工業(yè)應(yīng)用的算法和實(shí)用程序。即使是對(duì)于那些剛接觸 Python 的人，它也是一個(gè)相當(dāng)簡(jiǎn)單的庫(kù)。此庫(kù)代碼質(zhì)量非常高并已經(jīng)過同行評(píng)審，是由一個(gè)活躍的志愿者社區(qū)編寫的。

用法舉例：圖像過濾、模版匹配

可使用“skimage”來(lái)導(dǎo)入該庫(kù)。大多數(shù)功能都能在子模塊中找到。

import matplotlib.pyplot as plt  
%matplotlib inline  
from skimage import data,filters  
image = data.coins()  
# ... or any other NumPy array!  
edges = filters.sobel(image)  
plt.imshow(edges, cmap='gray')

模版匹配（使用 match_template 函數(shù)）

Numpy

Numpy 是 Python 編程的核心庫(kù)之一，支持?jǐn)?shù)組結(jié)構(gòu)。圖像本質(zhì)上是包含數(shù)據(jù)點(diǎn)像素的標(biāo)準(zhǔn) Numpy 數(shù)組。因此，通過使用基本的 NumPy 操作——例如切片、脫敏和花式索引，可以修改圖像的像素值。可以使用 skimage 加載圖像并使用 matplotlib 顯示。

用法舉例：使用 Numpy 來(lái)對(duì)圖像進(jìn)行脫敏處理

import numpy as np  
from skimage import data  
import matplotlib.pyplot as plt  
%matplotlib inline  
image = data.camera()  
type(image)  
numpy.ndarray #Image is a numpy array  
mask = image < 87  
image[mask]=255  
plt.imshow(image, cmap='gray')

Scipy

scipy 是 Python 的另一個(gè)核心科學(xué)模塊，就像 Numpy 一樣，可用于基本的圖像處理和處理任務(wù)。值得一提的是，子模塊 scipy.ndimage 提供了在 n 維 NumPy 數(shù)組上運(yùn)行的函數(shù)。該軟件包目前包括線性和非線性濾波、二進(jìn)制形態(tài)、B 樣條插值和對(duì)象測(cè)量等功能。

用法舉例：使用 SciPy 的高斯濾波器對(duì)圖像進(jìn)行模糊處理

from scipy import misc,ndimage  
face = misc.face()  
blurred_face = ndimage.gaussian_filter(face, sigma=3)  
very_blurred = ndimage.gaussian_filter(face, sigma=5)  
#Results  
plt.imshow(<image to be displayed>)

PIL/ Pillow

PIL (Python Imaging Library) 是一個(gè)免費(fèi)的 Python 編程語(yǔ)言庫(kù)，它增加了對(duì)打開、處理和保存許多不同圖像文件格式的支持。然而，它的發(fā)展停滯不前，其最后一次更新還是在 2009 年。幸運(yùn)的是， PIL 有一個(gè)正處于積極開發(fā)階段的分支 Pillow，它非常易于安裝。Pillow 能在所有主要操作系統(tǒng)上運(yùn)行并支持 Python 3。該庫(kù)包含基本的圖像處理功能，包括點(diǎn)操作、使用一組內(nèi)置卷積內(nèi)核進(jìn)行過濾以及顏色空間轉(zhuǎn)換。

用法舉例：使用 ImageFilter 增強(qiáng) Pillow 中的圖像

from PIL import Image, ImageFilter  
#Read image  
im = Image.open( 'image.jpg' )  
#Display image  
im.show()  
from PIL import ImageEnhance  
enh = ImageEnhance.Contrast(im)  
enh.enhance(1.8).show("30% more contrast")

OpenCV-Python

OpenCV（開源計(jì)算機(jī)視覺庫(kù)，Open Source Computer Vision Library）是計(jì)算機(jī)視覺應(yīng)用中使用最廣泛的庫(kù)之一。OpenCV-Python 是 OpenCV 的 python API。OpenCV-Python 不僅速度快（因?yàn)楹笈_(tái)由用 C / C ++ 編寫的代碼組成），也易于編碼和部署（由于前端的 Python 包裝器）。這使其成為執(zhí)行計(jì)算密集型計(jì)算機(jī)視覺程序的絕佳選擇。

用法舉例：使用 Pyramids 創(chuàng)建一個(gè)名為'Orapple'的新水果的功能

SimpleCV

SimpleCV 也是用于構(gòu)建計(jì)算機(jī)視覺應(yīng)用程序的開源框架。通過它可以訪問如 OpenCV 等高性能的計(jì)算機(jī)視覺庫(kù)，而無(wú)需首先了解位深度、文件格式或色彩空間等。學(xué)習(xí)難度遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于 OpenCV，并且正如他們的標(biāo)語(yǔ)所說(shuō)，“ 它使計(jì)算機(jī)視覺變得簡(jiǎn)單 ”。支持 SimpleCV 的一些觀點(diǎn)是：

即使是初學(xué)者也可以編寫簡(jiǎn)單的機(jī)器視覺測(cè)試
攝像機(jī)、視頻文件、圖像和視頻流都可以交互操作

用法舉例

Mahotas

Mahotas 是另一個(gè)用于 Python 的計(jì)算機(jī)視覺和圖像處理庫(kù)。它包含傳統(tǒng)的圖像處理功能（如濾波和形態(tài)學(xué)操作）以及用于特征計(jì)算的更現(xiàn)代的計(jì)算機(jī)視覺功能（包括興趣點(diǎn)檢測(cè)和局部描述符）。該接口使用 Python，適用于快速開發(fā)，但算法是用 C++ 實(shí)現(xiàn)的，并且針對(duì)速度進(jìn)行了優(yōu)化。Mahotas 庫(kù)運(yùn)行很快，它的代碼很簡(jiǎn)單，（對(duì)其它庫(kù)的）依賴性也很小。建議閱讀他們的官方文檔以了解更多內(nèi)容。

用法舉例

Mahotas 庫(kù)使用簡(jiǎn)單的代碼來(lái)完成工作。對(duì)于“ 尋找 Wally ”的問題，Mahotas 完成的得很好，而且代碼量非常小。

SimpleITK

ITK (Insight Segmentation and Registration Toolkit) 是一個(gè)開源的跨平臺(tái)系統(tǒng)，為開發(fā)人員提供了一整套用于圖像分析的軟件工具。其中， SimpleITK 是一個(gè)建立在 ITK 之上的簡(jiǎn)化層，旨在促進(jìn)其在快速原型設(shè)計(jì)、教育以及腳本語(yǔ)言中的使用。SimpleITK 是一個(gè)包含大量組件的圖像分析工具包，支持一般的過濾操作、圖像分割和配準(zhǔn)。SimpleITK 本身是用 C++ 編寫的，但可用于包括 Python 在內(nèi)的大量編程語(yǔ)言。

這里有大量說(shuō)明了如何使用 SimpleITK 進(jìn)行教育和研究活動(dòng)的 Jupyter notebook。notebook 中演示了如何使用 SimpleITK 進(jìn)行使用 Python 和 R 編程語(yǔ)言的交互式圖像分析。

用法舉例

下面的動(dòng)畫是使用 SimpleITK 和 Python 創(chuàng)建的可視化的嚴(yán)格 CT / MR 配準(zhǔn)過程。

pgmagick

pgmagick 是 GraphicsMagick 庫(kù)基于 Python 的包裝器。GraphicsMagick 圖像處理系統(tǒng)有時(shí)被稱為圖像處理的瑞士軍刀。它提供了強(qiáng)大而高效的工具和庫(kù)集合，支持超過 88 種主要格式圖像的讀取、寫入和操作，包括 DPX，GIF，JPEG，JPEG-2000，PNG，PDF，PNM 和 TIFF 等重要格式。

用法舉例：圖片縮放、邊緣提取

圖片縮放

邊緣提取

Pycairo

Pycairo 是圖形庫(kù) cairo 的一組 python 綁定。Cairo 是一個(gè)用于繪制矢量圖形的 2D 圖形庫(kù)。矢量圖形很有趣，因?yàn)樗鼈冊(cè)谡{(diào)整大小或進(jìn)行變換時(shí)不會(huì)降低清晰度。Pycairo 庫(kù)可以從 Python 調(diào)用 cairo 命令。

用法：Pycairo 可以繪制線條、基本形狀和徑向漸變