如何使用PIL读取原始图像？

Question

我有一张原始图像，其中每个像素对应于一个16位无符号整数。我正在尝试使用PIL Image.fromstring()函数读取，代码如下：

if __name__ == "__main__":
    if (len(sys.argv) != 4):
        print 'Error: missing input argument'
        sys.exit()

    file = open(sys.argv[1], 'rb')
    rawData = file.read()
    file.close()

    imgSize = (int(sys.argv[2]), int(sys.argv[3]))

    # Use the PIL raw decoder to read the data.
    #   - the 'F;16' informs the raw decoder that we are reading a little endian, unsigned integer 16 bit data.
    img = Image.fromstring('L', imgSize, rawData, 'raw', 'F;16')

    im.save('out.png')

PIL文档中提到fromstring()函数的第一个参数是'mode'，但是在查看文档和谷歌搜索后，我没有找到关于该参数真正含义的详细信息（我认为它与颜色空间或类似的东西有关）。是否有人知道我可以在哪里找到更详细的fromstring()函数参考以及mode参数的含义？

- Alceu Costa

Answer 1

具体文档在http://effbot.org/imagingbook/concepts.htm：

模式

图像的模式定义了图像中像素的类型和深度。当前版本支持以下标准模式：

• 1（1位像素，黑白，每字节存储一个像素）
• L（8位像素，灰度）
• P（8位像素，通过调色板映射到任何其他模式）
• RGB（3x8位像素，真彩色）
• RGBA（4x8位像素，带有透明掩码的真彩色）
• CMYK（4x8位像素，颜色分离）
• YCbCr（3x8位像素，彩色视频格式）
• I（32位有符号整数像素）
• F（32位浮点像素）

PIL 还提供了对一些特殊模式的有限支持，包括 LA （带有 alpha 通道的 L），RGBX（带填充的真彩色）和 RGBa（带预乘 alpha 的真彩色）。

- Katriel

Answer 2

Image.frombuffer(mode, size, data) => image

(PIL 1.1.4中新增). 使用标准的“raw”解码器，从字符串或缓冲区对象中的像素数据创建图像内存。对于某些模式，图像内存将与原始缓冲区共享内存（这意味着对原始缓冲区对象的更改会反映在图像中）。并非所有模式都可以共享内存；支持的模式包括“L”、“RGBX”、“RGBA”和“CMYK”。对于其他模式，此函数的行为类似于调用fromstring函数。

我不确定“L”代表什么，但“RGBA”代表红-绿-蓝-Alpha，所以我认为RGBX等同于RGB（编辑：经过测试这并不是真的）？ CMYK是一种颜色空间，代表青色-洋红-黄色-开尔文。当然，我假设如果您了解PIL，也了解颜色空间。如果没有，Wikipedia有一篇很棒的文章。

关于它的真正含义（如果这还不够清楚）：像素值将在每个颜色空间中以不同的方式编码。在常规RGB中，每个像素有3个字节-0-254、0-254、0-254。对于Alpha，您需要为每个像素添加另一个字节。如果您将RGB图像解码为RGBA，则最终会将右侧第一个像素旁边的R像素读取为alpha，这意味着您将获得G像素作为R值。这将根据您的图像大小而放大，但它确实会使您的颜色变得奇怪。类似地，尝试将CMYK编码的图像读取为RGB（或RGBA）将使您的图像看起来非常不像它应该的样子。例如，尝试使用此图像进行操作：

i = Image.open('image.png')
imgSize = i.size
rawData = i.tostring()
img = Image.fromstring('L', imgSize, rawData)
img.save('lmode.png')
img = Image.fromstring('RGB', imgSize, rawData)
img.save('rgbmode.png')
img = Image.fromstring('RGBX', imgSize, rawData)
img.save('rgbxmode.jfif')
img = Image.fromstring('RGBA', imgSize, rawData)
img.save('rgbamode.png')
img = Image.fromstring('CMYK', imgSize, rawData)
img.save('rgbamode.tiff')

你会看到不同的模式有什么不同 - 尝试使用各种输入图像：带alpha通道的png、不带alpha通道的png、bmp、gif和jpeg。实际上，这是一项有趣的实验。

- Wayne Werner

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我认为“L”代表亮度，比如灰度图像。CMYK代表青色、品红色、黄色和黑色（请参阅此Wikipedia文章）。 - martineau

我不是完全确定，但从我测试的结果来看，当使用“L”模式时，图像将保存为二进制图像（黑白），每个像素占用一个字节，而不是像“1”模式中一样占用1位。 - Alceu Costa

8位RGB（A / X）和CMYK组件通常范围从0-255或0x00-0xFF，而不是0-254。 - martineau

Answer 3

如果其他方法都失败了，你总是可以阅读源代码。对于PIL来说，下载链接在这里。

你没有明确说明16位无符号整数中的像素数据格式是什么，但我猜它类似于RRRRRGGGGGGBBBBBB（5位红色，6位绿色，5位蓝色）或RRRRRGGGGGBBBBBA（5位红色，5位绿色，5位蓝色，1位Alpha或透明度）。我自己快速查看了一些源代码后并没有看到对这些格式的支持，但无法确定是否有支持。

在与PIL下载相同的网页上，他们提到可以将问题发送到Python Image SIG邮件列表，并提供了一个链接。这可能比在这里询问更好。

希望这有所帮助。

- martineau

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我读取的图像是灰度的。因此，每个像素都表示为16位无符号整数值。katrielalex找到的文档很有用。然而，PIL对保存这些16位灰度图像的支持非常有限。我认为我将不得不坚持使用matlab来完成这个任务... - Alceu Costa

由于16位比你的眼睛可以区分的灰度级别要多得多，因此你可以在Python中轻松将其即时转换为更常见的8位灰度图像，而不会有任何视觉损失。 - martineau

Answer 4

这是一个旧问题，但这可能会在未来帮助某人。原始代码片段的一个问题是，在Image.fromstring('L', imgSize, rawData, 'raw', 'F;16')中，F;16部分仅适用于'F'模式。

这对我有效：

image = Image.fromstring('F', imgSize, rawData, 'raw', 'F;16')
image.convert('L').save('out.png')

- matiasg