Python 图像处理库综述：从 PIL 到 OpenCV，视觉技术核心工具解析

当今世界充满了各种各样的数据，而图像作为其中的重要组成部分之一，其处理变得愈发重要。图像处理是分析和操纵数字图像的过程，旨在提高图像质量、提取信息并将其应用于各种领域。

Python 在图像处理任务中日益成为首选语言，因为它不仅广泛普及，而且提供了许多先进的图像处理工具，而且大多数是免费的。

本文思维导图：

下面将介绍一些常用的 Python 图像处理库：

1. scikit-image

scikit-image 是一个基于 NumPy 数组的开源 Python 包，实现了用于研究、教育和工业应用的图像处理算法和实用程序。它的代码质量高，经过同行评审，并由一个活跃的志愿者社区编写。常见的应用包括图像过滤和模板匹配。

<code>from skimage import data, filters import matplotlib.pyplot as plt image = data.coins() edges = filters.sobel(image) plt.imshow(edges, cmap='gray') plt.show()</code>

2. NumPy

NumPy 是 Python 编程的核心库之一，支持数组结构。图像本质上是包含像素数据点的标准 NumPy 数组，因此可以利用 NumPy 的基本操作对图像像素值进行修改。常用于图像的基本处理操作。

<code>import numpy as np from skimage import data import matplotlib.pyplot as plt image = data.camera() mask = image < 87 image[mask] = 255 plt.imshow(image, cmap='gray') plt.show()</code>

3. Scipy

Scipy 是另一个核心科学模块，类似于 NumPy，可用于基本的图像处理任务。其子模块 scipy.ndimage 提供了在 n 维 NumPy 数组上运行的函数，包括滤波、形态学操作等功能。

<code>from scipy import misc, ndimage face = misc.face() blurred_face = ndimage.gaussian_filter(face, sigma=3) plt.imshow(blurred_face) plt.show()</code>

4. PIL/ Pillow

PIL（Python Imaging Library）是一个免费的 Python 库，用于处理许多不同图像文件格式。然而，PIL 的发展已经停滞，幸运的是，有一个名为 Pillow 的积极开发的分支，它易于安装且适用于 Python 3。Pillow 包含基本的图像处理功能，例如点操作、过滤和颜色空间转换。

<code>from PIL import Image, ImageEnhance image = Image.open('image.jpg') image.show() enhancer = ImageEnhance.Contrast(image) enhanced_image = enhancer.enhance(1.8) enhanced_image.show()</code>

5. OpenCV-Python

OpenCV 是计算机视觉应用中最广泛使用的库之一，而 OpenCV-Python 是其 Python API。它具有速度快、易编码和部署等优点，可用于执行计算密集型计算机视觉程序。

<code>import cv2 image = cv2.imread('image.jpg') gray_image = cv2.cvtColor(image, cv2.COLOR_BGR2GRAY) cv2.imshow('Gray Image', gray_image) cv2.waitKey(0) cv2.destroyAllWindows()</code>

6. SimpleCV

SimpleCV 是一个用于构建计算机视觉应用程序的开源框架，使得机器视觉变得简单，即使是对初学者也可以轻松编写简单的机器视觉测试。

7. Mahotas

Mahotas 是用于 Python 的另一个计算机视觉和图像处理库，它包含传统的图像处理功能和现代的计算机视觉功能，易于使用且速度快。

8. SimpleITK

SimpleITK 是一个建立在 ITK 之上的简化层，旨在促进其在快速原型设计和教育中的使用。它支持一般的图像过滤、图像分割和配准等任务。

9. pgmagick

pgmagick 是 GraphicsMagick 图像处理系统的 Python 包装器，支持大量图像格式的读写和操作。

10. Pycairo

Pycairo 是图形库 cairo 的 Python 绑定，用于绘制矢量图形。

这些是常用的 Python 图像处理库，每个库都有其独特的优势和适用场景，根据具体需求选择最适合的库进行图像处理任务。