Python và 16 bit PGM

Question

Tôi có hình ảnh PGM 16 bit mà tôi đang cố gắng đọc bằng Python. Dường như (?) Như PIL không hỗ trợ định dạng này?

import Image 
im = Image.open('test.pgm') 
im.show() 

Hiển thị gần đúng hình ảnh nhưng không đúng. Có các dải tối trong suốt và img được báo cáo là có mode=L. Tôi nghĩ điều này liên quan đến câu hỏi ban đầu tôi có về 16-bit TIFF files. Là 16-bit hiếm hoi mà PIL chỉ không hỗ trợ nó? Bất kỳ lời khuyên nào về cách tôi có thể đọc các tệp PGM 16 bit bằng Python, sử dụng PIL hoặc một thư viện chuẩn khác hoặc mã được phát triển tại nhà?

Answer 1

Sau đây chỉ phụ thuộc vào numpy để tải hình ảnh, có thể là 8-bit hoặc PGM/PPM thô 16 bit. Tôi cũng hiển thị một vài cách khác nhau để xem hình ảnh. Người sử dụng PIL (import Image) yêu cầu dữ liệu đầu tiên được chuyển đổi thành 8-bit.

#!/usr/bin/python2 -u 

from __future__ import print_function 
import sys, numpy 

def read_pnm_from_stream(fd): 
    pnm = type('pnm',(object,),{}) ## create an empty container 
    pnm.header = fd.readline() 
    pnm.magic = pnm.header.split()[0] 
    pnm.maxsample = 1 if (pnm.magic == 'P4') else 0 
    while (len(pnm.header.split()) < 3+(1,0)[pnm.maxsample]): s = fd.readline() ; pnm.header += s if (len(s) and s[0] != '#') else '' 
    pnm.width, pnm.height = [int(item) for item in pnm.header.split()[1:3]] 
    pnm.samples = 3 if (pnm.magic == 'P6') else 1 
    if (pnm.maxsample == 0): pnm.maxsample = int(pnm.header.split()[3]) 
    pnm.pixels = numpy.fromfile(fd, count=pnm.width*pnm.height*pnm.samples, dtype='u1' if pnm.maxsample < 256 else '>u2') 
    pnm.pixels = pnm.pixels.reshape(pnm.height,pnm.width) if pnm.samples==1 else pnm.pixels.reshape(pnm.height,pnm.width,pnm.samples) 
    return pnm 

if __name__ == '__main__': 

## read image 
# src = read_pnm_from_stream(open(filename)) 
    src = read_pnm_from_stream(sys.stdin) 
# print("src.header="+src.header.strip(), file=sys.stderr) 
# print("src.pixels="+repr(src.pixels), file=sys.stderr) 

## write image 
    dst=src 
    dst.pixels = numpy.array([ dst.maxsample-i for i in src.pixels ],dtype=dst.pixels.dtype) ## example image processing 
# print("dst shape: "+str(dst.pixels.shape), file=sys.stderr) 
    sys.stdout.write(("P5" if dst.samples==1 else "P6")+"\n"+str(dst.width)+" "+str(dst.height)+"\n"+str(dst.maxsample)+"\n"); 
    dst.pixels.tofile(sys.stdout) ## seems to work, I'm not sure how it decides about endianness 

## view using Image 
    import Image 
    viewable = dst.pixels if dst.pixels.dtype == numpy.dtype('u1') else numpy.array([ x>>8 for x in dst.pixels],dtype='u1') 
    Image.fromarray(viewable).show() 

## view using scipy 
    import scipy.misc 
    scipy.misc.toimage(dst.pixels).show() 

---

Cách sử dụng ghi chú

• tôi cuối cùng đã tìm ra "làm thế nào nó quyết định về endianness" - nó thực sự lưu trữ các hình ảnh trong bộ nhớ lớn-endian (chứ không phải là mẹ đẻ). Đề án này có thể làm chậm quá trình xử lý ảnh không tầm thường - mặc dù các vấn đề hiệu suất khác với Python có thể làm giảm bớt mối quan tâm này với một tầm thường (xem bên dưới).

• Tôi đã đặt câu hỏi liên quan đến mối quan tâm cuối cùng here. Tôi cũng gặp phải một số rắc rối thú vị liên quan đến tính cuối cùng với điều này bởi vì tôi đã thử nghiệm bằng cách xử lý trước hình ảnh với pnmdepth 65535, điều này không tốt (vì chính nó) để kiểm tra độ tin cậy vì các byte thấp và cao có thể kết thúc giống nhau (tôi không thông báo ngay vì print(array) kết quả đầu ra thập phân). Tôi cũng nên áp dụng pnmgamma để tự khắc phục sự nhầm lẫn.

• Vì Python quá chậm, numpy cố gắng là lén lút thông minh về cách ứng dụng hoạt động nhất định (xem broadcasting). Quy tắc đầu tiên của ngón tay cái cho hiệu quả với numpy là để lặp lại xử lý gọn gàng cho bạn (hoặc đặt cách khác don't write your own for loops). Điều thú vị trong đoạn mã ở trên là nó chỉ tuân theo quy tắc này khi thực hiện "xử lý hình ảnh mẫu", và do đó hiệu suất của dòng đó có sự phụ thuộc cao vào các tham số được gán cho reshape.

• Tiếp theo lớn numpy endianness bí ẩn: Tại sao newbyteorder() dường như return an array, khi nó documented để trả về một dtype. Điều này có liên quan nếu bạn muốn chuyển đổi thành người bản ngữ cuối cùng với dst.pixels=dst.pixels.byteswap(True).newbyteorder().

• gợi ý về porting để Python 3: binary input with an ASCII text header, read from stdin

Answer 2

Bạn cần một chế độ "L;16"; tuy nhiên có vẻ như PIL có chế độ là "L" được mã hóa cứng thành File.c khi tải PGM. Bạn sẽ phải write your own decoder nếu bạn muốn có thể đọc PGM 16 bit.

Tuy nhiên, hỗ trợ hình ảnh 16-bit vẫn có vẻ flaky:

>>> im = Image.fromstring('I;16', (16, 16), '\xCA\xFE' * 256, 'raw', 'I;16') 
>>> im.getcolors() 
Traceback (most recent call last): 
    File "<stdin>", line 1, in <module> 
    File "/usr/lib/python2.6/dist-packages/PIL/Image.py", line 866, in getcolors 
    return self.im.getcolors(maxcolors) 
ValueError: image has wrong mode 

Tôi nghĩ PIL có khả năng đọc hình ảnh với 16 bit, nhưng thực sự lưu trữ và thao tác chúng vẫn còn thực nghiệm.

>>> im = Image.fromstring('L', (16, 16), '\xCA\xFE' * 256, 'raw', 'L;16') 
>>> im 
<Image.Image image mode=L size=16x16 at 0x27B4440> 
>>> im.getcolors() 
[(256, 254)] 

Xem, nó chỉ giải thích giá trị 0xCAFE như 0xFE, mà không phải là chính xác đúng.

Answer 3

Đây là trình đọc phổ biến PNM/PAM dựa trên NumPy và chức năng không có giấy tờ trong PyPNG.

def read_pnm(filename, endian='>'): 
    fd = open(filename,'rb') 
    format, width, height, samples, maxval = png.read_pnm_header(fd) 
    pixels = numpy.fromfile(fd, dtype='u1' if maxval < 256 else endian+'u2') 
    return pixels.reshape(height,width,samples) 

Tất nhiên viết định dạng hình ảnh này thường không yêu cầu sự hỗ trợ của một thư viện ...