文章目录

• 图像手绘效果的实现
• 图像的数组表示
• 图像的变换
• 图像的手绘效果

图像手绘效果的实现

图像的数组表示

图像一般使用RGB色彩模式，即每个像素点的颜色由红( R)、绿(G)、蓝(B)组成。
RGB三个颜色通道的变化和叠加得到各种颜色，其中

• R 红色，取值范围，0‐255
• G 绿色，取值范围，0‐255
• B 蓝色，取值范围，0‐255

RGB形成的颜色包括了人类视力所能感知的所有颜色。

PIL库是一个具有强大图像处理能力的第三方库
在命令行下的安装方法： pip install pillow

from PIL import Image

Image是PIL库中代表一个图像的类（对象）

In [1]: from PIL import Image
In [2]: import numpy as np

In [3]: im = np.array(Image.open('d:/ylde.png'))

In [4]: print(im.shape,im.dtype)
(1080, 1920, 3) uint8

图像是一个三维数组，维度分别是高度、宽度和像素RGB值

图像的变换

图像RGB3通道补值（负片）（最大值255 - 原值）：

In [6]: b = [255,255,255] - im

In [7]: im1 = Image.fromarray(b.astype('uint8'))

In [8]: im1.save('d:/ylde1.png')

convert('L')

将彩色图变为灰度值图，RGB变为灰度值（二维）：

In [8]: im1.save('d:/ylde1.png')

In [9]: c = np.array(Image.open('d:/ylde.png').convert('L'))

In [10]: d = 255 - c # 底片

In [11]: im = Image.fromarray(d.astype('uint8'))

In [12]: im.save('d:/ylde2.png')

灰度值进行区间压缩：

In [13]: e = (100/255)*c + 150 # 区间变换

In [14]: im = Image.fromarray(e.astype('uint8'))

In [15]: im.save('d:/ylde3.png')

像素平方：

In [16]: f = 255*(c/255)**2 # 像素平方

In [17]: im = Image.fromarray(f.astype('uint8'))

In [18]: im.save('d:/ylde4.png')

图像的手绘效果

灰度即图像的明暗变化，梯度值

grad

表示灰度的变化率，故可以通过调整像素梯度值改变其明暗变化。
立体效果由添加虚拟深度值

depth

实现。可通过调节

depth

改变手绘深浅。

模拟虚拟光源，计算角度

from PIL import Imageimport numpy as np

a = np.asarray(Image.open('d:/ylde.png').convert('L')).astype('float')

depth = 10.                      # (0-100)
grad = np.gradient(a)            #取图像灰度的梯度值
grad_x, grad_y = grad            #grad是数据对，将其分别赋给gradx,grady（分别取横纵图像梯度值）
grad_x = grad_x*depth/100.		# 添加深度对于灰度的影响，归一化
grad_y = grad_y*depth/100.
A = np.sqrt(grad_x**2 + grad_y**2 + 1.)
uni_x = grad_x/A
uni_y = grad_y/A
uni_z = 1./A

vec_el = np.pi/2.2                   # 光源的俯视角度，弧度值
vec_az = np.pi/4.                    # 光源的方位角度，弧度值
dx = np.cos(vec_el)*np.cos(vec_az)   #光源对x 轴的影响
dy = np.cos(vec_el)*np.sin(vec_az)   #光源对y 轴的影响
dz = np.sin(vec_el)              #光源对z 轴的影响

b = 255*(dx*uni_x + dy*uni_y + dz*uni_z)     #光源归一化
b = b.clip(0,255)				# 避免越界

im = Image.fromarray(b.astype('uint8'))  #重构图像
im.save('d:/ylde_fin.png')