Python电子教案7-1文件和数据格式化

图像的过滤和增强
北京鸟巢图片的轮廓效果
图像的过滤和增强
• ImageEnhance类提供了更高级的图像增强需求，它提供调整色彩度 、亮度、对比度、锐化等功能，如表7.11所示。
图像的过滤和增强
• 微实例7.4：图像的对比度增强。 • 增强图像的对比度为初始的20倍。代码如下，程序执行效果如图7.6 所示。
文件概述
• 二进制文件直接由比特0和比特1组成，没有统一字符编码，文件内部数据的组 织格式与文件用途有关。二进制是信息按照非字符但特定格式形成的文件，例如 ，png格式的图片文件、avi格式的视频文件。二进制文件和文本文件最主要的区 别在于是否有统一的字符编码。二进制文件由于没有统一字符编码，只能当作字 节流，而不能看作是字符串。 • 无论文件创建为文本文件或者二进制文件，都可以用“文本文件方式”和“二 进制文件方式”打开，但打开后的操作不同。
• Image类有4个处理图片的常用属性，如表7.5所示。 •
• 查看已经读取图像文件的属性如下
PIL库Image类解析
• Image还能读取序列类图像文件，包括GIF,FLI,FLC,TIFF等格式文件 。open()方法打开一个图像时自动加载序列中的第一帧，使用seek()和 tell()方法可以在不同帧之间移动，如表7.6所示。
文件的打开关闭
• 打开模式用于控制使用何种方式打开文件，open()函数提供7种基本 的打开模式，如表7.1所示
文件的打开关闭
打开模式使用字符串方式表示，根据字符串定义，单引号或者双引号均可。上述打开模式中，‘r’ 、‘w’、‘x’、‘b’可以和‘b’、‘t’、‘+’组合使用，形成既表达读写又表达文件模式的方式。 例如，open()函数默认采用'rt'(文本只读)模式，读入程序所在目录中7.1.txt文件： textfile = open('7.1.txt', 'r') 或 textfile = open('7.1.txt') 读取一个二进制文件，如一个图片、一段视频或者一段音乐文件，需要使用文件打开模式'rb'。例 如，打开一个名为'music.mp3'的音频文件： binfile = open('music.mp3', 'rb') 文件使用结束后要用close()方法关闭，释放文件的使用授权，该方法的使用方式如下： <变量名>.close()
PIL库Image类解析
• 在PIL中，任何一个图像文件都可以用Image对象表示。表7.4给出了 Image类的图像读取和创建方法。
PIL库Image类解析
• 通过Image打开图像文件时，图像的栅格数据不会被直接解码或者 加载，程序只是读取了图像文件头部的元数据信息，这部分信息标识 了图像的格式、颜色、大小等。因此，打开一个文件会十分迅速，与 图像的存储和压缩方式无关。 • 要加载一个图像文件，最简单的形式如下，之后所有操作对im起作 用
文件的读写
程序执行结果如下：
PIL库的使用
PIL库概述
• PIL（Python Image Library）库是Python语言的第三方库，需要通过 pip工具安装，Python安装第三方库的详细方法请见8.6节。安装PIL库 的方法如下，需要注意，安装库的名字是pillow。
• PIL库支持图像存储、显示和处理，它能够处理几乎所有图片格式， 可以完成对图像的缩放、剪裁、叠加以及向图像添加线条、图像和文 字等操作。
PIL库Image类解析
• 生成"birdnest.jpg"图像的缩略图，代码如下（续上一个IDLE指令） ，鸟巢图片及其缩略图如图7.2所示。其中（128，128）是缩略图的尺 寸。
北京鸟巢图片及其缩略图
PIL库Image类解析
• Image类可以缩放和旋转图像，方法如表7.8所示，其中，rotate()方 法以逆时针旋转的角度值作为参数来旋转图像。
PIL库Image类解析
• 微实例7.1：GIF文件图像提取。 • 对一个GIF格式动态文件，提取其中各帧图像，并保存为文件。
PIL库Image类解析
• 微实例7.1展示了一种采用try…except编写程序的方法，通过seek() 方法和save()方法配合提取GIF图像格式的每一帧，并保存为文件。 • Image类的图像转换和保存方法如表7.7所示。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
PIL库Image类解析
• Image类能够对每个像素点或者一幅RGB图像的每个通道单独进行 操作，如表7.9所示。split()方法能够将RGB图像各颜色通道提取出来 ，merge()方法能够将各独立通道再合成一幅新的图像。
PIL库Image类解析
• 微实例7.2：图像的颜色交换。 • 交换图像中的颜色。可以通过分离RGB图片的三个颜色通道实现 颜色交换。代码如下，程序执行效果如图7.3所示，夜色下的北京鸟巢 变成了蓝色！
第7章 文件和数据格式化
文件的使用
文件概述
• 文件是一个存储在辅助存储器上的数据序列，可以包含任何数据内容。概念上 ，文件是数据的集合和抽象，类似地，函数是程序的集合和抽象。用文件形式组 织和表达数据更有效也更为灵活。文件包括两种类型：文本文件和二进制文件。 • 文本文件一般由单一特定编码的字符组成，如UTF-8编码，内容容易统一展示 和阅读。大部分文本文件都可以通过文本编辑软件或文字处理软件创建、修改和 阅读。由于文本文件存在编码，所以，它也可以被看作是存储在磁盘上的长字符 串，例如一个txt格式的文本文件。
图像的过滤和增强
• 利用Image类的filter()方法可以使用ImageFilter类，使用方式如下： • Image.filter(ImageFilter.fuction)
• 微实例7.3：图像的轮廓获取。 • 获取图像的轮廓，代码如下，程序执行效果如图7.5所示，北京鸟巢 变得更加抽象、更具想象空间！
文件概述
• 微实例7.1：理解文本文件和二进制文件的区别。 • 首先，用文本编辑器生成一个包含“中国是个伟大国家！”的txt格式文本文件 ，命名为7.1.txt。分别用文本文件方式和二进制文件方式读入，并打印输出效果 ，代码如下：
文件概述
• 输出结果为：
• 可以看到，采用文本方式读入文件，文件经过编码形成字符串，打 印出有含义的字符；采用二进制方式打开文件，文件被解析为字节（ byte）流。由于存在编码，字符串中的一个字符由2个字节表示。
PIL库Image类解析
• 其中，birdnest.jpg是一张鸟巢的夜景图像，存储在D:\pycodes目录中 ，如图7.2所示。在使用IDLE交互方式处理图片文件时，建议采用文 件的全路径；如果使用Python文件形式，建议采用相对路径，将文件 和程序放到一个目录中，例如：
PIL库Image类解析
文件的打开关闭
• Python通过解释器内置的open()函数打开一个文件，并实现该文件 与一个程序变量的关联，open()函数格式如下：
• <变量名> = open(<文件名>, <打开模式>) • • open()函数有两个参数：文件名和打开模式。文件名可以是文件 的实际名字，也可以是包含完整路径的名字
文件的读写
• 当文件被打开后，根据打开方式不同可以对文件进行相应的读写操作。注意， 当文件以文本文件方式打开时，读写按照字符串方式，采用当前计算机上使用的 编码或指定编码；当文件以二进制文件方式打开时，读写按照字节流方式。
•
Python提供4个常用的文件内容读取方法
文件的读写
• 微实例7.2：文本文件逐行打印。 • 用户输入文件路径，以文本文件方式读入文件内容并逐行打印，代码如下：
图像的过滤和增强
北京鸟巢图片的20倍对比度增强效果
•
树立质量法制观念、提高全员质量意 识。20. 10.1720 .10.17Saturda y, October 17, 2020
PIL库Image类解析
• 其中，save()方法有两个参数：文件名filename和图像格式format。如果调用时 不指定保存格式， • 如微实例7.1，PIL将自动根据文件名filename后缀存储图像；如果指定格式， 则按照格式存储。 • 搭配采用open()和save()方法可以实现图像的格式转换，例如，将png格式转 换为jpg格式，代码如下。需要注意，Image类的save()方法主要用于保存文件到硬 盘，PIL库还提供了功能更强的格式转换方法
PIL库Image类解析
被改变颜色的北京鸟巢图片
PIL库Image类解析
• 操作图像的每个像素点需要通过函数实现，采用lambda函数和 point()方法搭配使用，例子如下，显示效果如图7.4所示
PIL库Image类解析
去掉光线的北京鸟巢图片
图像的过滤和增强
• PIL库的ImageFilter类和ImageEnhance类提供了过滤和增强的方法。 • ImageFilter类共提供10种预定义图像过滤方法，如表7.10所示。
• 程序首先提示用户输入一个文件名，然后打开文件并赋值给文件对象变量fo。 文件的全部内容通过fo.readlines()方法读入到一个列表中，列表的每个元素是文件 一行的内容，然后通过for…in方式遍历列表，处理每行内容。
文件的读写
• 上述代码尽管完成了微实例7.2的要求，但存在一些缺点：当读入 文件非常大时，一次性将内容读取到列表中会占用很多内存，影响程 序执行速度。一个合理的方法是逐行读入内容到内存，并逐行处理。 这可以通过一个简单的方法解决。Python将文件本身作为一个行序列 ，遍历文件的所有行可以直接这样完成
文件的打开关闭
• Python对文本文件和二进制文件采用统一的操作步骤，即“打开-操作-关闭” ，如图7.1所示。
文件的打开关闭
• 操作系统中的文件默认处于存储状态，首先需要将其打开，使得当 前程序有权操作这个文件，打开不存在的文件可以创建文件。打开后 的文件处于占用状态，此时，另一个进程不能操作这个文件。可以通 过一组方法读取文件的内容或向文件写入内容，此时，文件作为一个 数据对象存在，采用<a>.<b>()方式进行操作。操作之后需要将文件关 闭，关闭将释放对文件的控制使文件恢复存储状态，此时，另一个进 程将能够操作这个文件。
文件的读写
如果程序需要逐行处理文件内容，建议采用上述代码中2-5行组成的格式，如下： fo = open(fname, "r") for line in fo: # 处理一行数据 fo.close()
文件的读写
• Python提供3个与文件内容写入有关的方法，如表7.3所示。
• 微实例7.3：向文件写入一个列表。 • 向文件写一个列表类型，并打印输出结果，代码如下：
文件的读写
>>>请输入要写入的文件: test.txt >>>
文件的读写
• 可以看到，程序并没有输出写入的列表内容。在WriteFileAList1.py程序同目录 找到test.txt文件，打开可以看到其中的内容是：
• 列表ls内容被写入文件，但为何5-7行代码没有将这些内容打印出来呢？这是因 为文件写入内容后，当前文件操作指针在写入内容的后面，5-7行代码从这个 指针开始向后读入并打印内容，被写入的内容却在指针前面，因此未能被打印 出来。为此，可以在写入文件后增加一条代码fo.seek(0)将文件操作指针返回到 文件开始，即可显示写入的内容，代码如下。
PIL库概述
• PIL库主要可以完成图像归档和图像处理两方面功能需求： 图像归档：对图像进行批处理、生成图像预览、图像格式转换等； 图像处理：图像基本处理、像素处理、颜色处理等。 • 根据功能不同，PIL库共包括21个与图片相关的类，这些类可以被看作是子库 或PIL库中的模块，子库列表如下。 • Image、ImageChops、ImageColor、ImageCrackCode、ImageDraw、 • ImageEnhance、ImageFile、ImageFileIO、ImageFilter、ImageFont、 • ImageGL、ImageGrab、Imagemath、ImageOps、ImagePalette、ImagePath、 • ImageQt、ImageSequence、ImageStat、ImageTk、ImageWin