Python中的十大免費圖像處理工具
本文主要介紹了一些簡單易懂最常用的 Python 圖像處理庫。
當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，若想其有所應用，我們需要對這些圖像進行處理。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包括顯示圖像，基本操作（如裁剪、翻轉、旋轉等），圖像分割，分類和特征提取，圖像恢復和圖像識別等。Python 之成為圖像處理任務的最佳選擇，是因為這一科學編程語言日益普及，并且其自身免費提供許多最先進的圖像處理工具。
讓我們看一下用于圖像處理任務的一些常用 Python 庫。
scikit Image
scikit-image 是一個基于 numpy 數(shù)組的開源 Python 包。 它實現(xiàn)了用于研究、教育和工業(yè)應用的算法和實用程序。 即使是對于那些剛接觸 Python 的人，它也是一個相當簡單的庫。 此庫代碼質(zhì)量非常高并已經(jīng)過同行評審，是由一個活躍的志愿者社區(qū)編寫的。
用法舉例：圖像過濾、模版匹配
可使用“skimage”來導入該庫。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 編程的核心庫之一，支持數(shù)組結構。 圖像本質(zhì)上是包含數(shù)據(jù)點像素的標準 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 來對圖像進行脫敏處理
- 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 的另一個核心科學模塊，就像 Numpy 一樣，可用于基本的圖像處理和處理任務。值得一提的是，子模塊 scipy.ndimage 提供了在 n 維 NumPy 數(shù)組上運行的函數(shù)。 該軟件包目前包括線性和非線性濾波、二進制形態(tài)、B 樣條插值和對象測量等功能。
用法舉例：使用 SciPy 的高斯濾波器對圖像進行模糊處理
- 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) 是一個免費的 Python 編程語言庫，它增加了對打開、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。幸運的是， PIL 有一個正處于積極開發(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)上運行并支持 Python 3。該庫包含基本的圖像處理功能，包括點操作、使用一組內(nèi)置卷積內(nèi)核進行過濾以及顏色空間轉換。
用法舉例：使用 ImageFilter 增強 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（開源計算機視覺庫，Open Source Computer Vision Library）是計算機視覺應用中使用最廣泛的庫之一。OpenCV-Python 是 OpenCV 的 python API。OpenCV-Python 不僅速度快（因為后臺由用 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)行計算密集型計算機視覺程序的絕佳選擇。
用法舉例：使用 Pyramids 創(chuàng)建一個名為'Orapple'的新水果的功能
SimpleCV
SimpleCV 也是用于構建計算機視覺應用程序的開源框架。 通過它可以訪問如 OpenCV 等高性能的計算機視覺庫，而無需首先了解位深度、文件格式或色彩空間等。學習難度遠遠小于 OpenCV，并且正如他們的標語所說，“ 它使計算機視覺變得簡單 ”。支持 SimpleCV 的一些觀點是：
- 即使是初學者也可以編寫簡單的機器視覺測試
- 攝像機、視頻文件、圖像和視頻流都可以交互操作
用法舉例
Mahotas
Mahotas 是另一個用于 Python 的計算機視覺和圖像處理庫。 它包含傳統(tǒng)的圖像處理功能（如濾波和形態(tài)學操作）以及用于特征計算的更現(xiàn)代的計算機視覺功能（包括興趣點檢測和局部描述符）。 該接口使用 Python，適用于快速開發(fā)，但算法是用 C++ 實現(xiàn)的，并且針對速度進行了優(yōu)化。Mahotas 庫運行很快，它的代碼很簡單，（對其它庫的）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 庫使用簡單的代碼來完成工作。 對于“ 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) 是一個開源的跨平臺系統(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 是一個建立在 ITK 之上的簡化層，旨在促進其在快速原型設計、教育以及腳本語言中的使用。SimpleITK 是一個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。SimpleITK 本身是用 C++ 編寫的，但可用于包括 Python 在內(nèi)的大量編程語言。
這里有大量說明了如何使用 SimpleITK 進行教育和研究活動的 Jupyter notebook。notebook 中演示了如何使用 SimpleITK 進行使用 Python 和 R 編程語言的交互式圖像分析。
用法舉例
下面的動畫是使用 SimpleITK 和 Python 創(chuàng)建的可視化的嚴格 CT / MR 配準過程。
pgmagick
pgmagick 是 GraphicsMagick 庫基于 Python 的包裝器。GraphicsMagick 圖像處理系統(tǒng)有時被稱為圖像處理的瑞士軍刀。它提供了強大而高效的工具和庫集合，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 cairo 的一組 python 綁定。Cairo 是一個用于繪制矢量圖形的 2D 圖形庫。 矢量圖形很有趣，因為它們在調(diào)整大小或進行變換時不會降低清晰度。Pycairo 庫可以從 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
以上就是一些免費的優(yōu)秀圖像處理 Python 庫。有些很知名，你可能已經(jīng)知道或者用過，有些可能對你來說還是新的。那正好現(xiàn)在就上手操作一下，試一試吧！
