如何从一个 numpy 的 float32 数组创建一个 pygame 表面？

Question

我有一段代码可以使用

my_surface = pygame.image.load('some_image.png')

这将返回一个 pygame 表面。 我想在其他地方使用相同的代码，而是传入一个 numpy 数组。 （实际上，我将有一个 if 语句来确定我们是否有一个数组或一个图像路径。在任何一种情况下，该函数都必须返回相同类型的对象，一个 pygame 表面。它已经可以使用上面的代码。现在，如果脚本的使用方式不同，我必须添加另一种生成相同对象的方法。）我尝试使用

my_surface = pygame.pixelcopy.make_surface(my_array)

但问题是这个函数需要一个整数数组。 我的数组是一个 float32。 我可以通过像这样传递数组来强制它通过

(my_array*10000).astype(int)

但是当我稍后显示它时，它看起来像垃圾（想象一下我的惊讶）。 所以我的问题是，我们如何从一个 numpy 浮点数组优雅地创建一个 pygame 表面？

Answer 1

将数据范围转换为范围[0-255]，数据大小必须为mxn或mxnx3

pygame.init()
display = pygame.display.set_mode((350, 350))
x = np.arange(0, 300)
y = np.arange(0, 300)
X, Y = np.meshgrid(x, y)
Z = X + Y
Z = 255*Z/Z.max()
surf = pygame.surfarray.make_surface(Z)

running = True

while running:
    for event in pygame.event.get():
        if event.type == pygame.QUIT:
            running = False
    display.blit(surf, (0, 0))
    pygame.display.update()
pygame.quit()

如果你想要灰度：

import pygame
import numpy as np


def gray(im):
    im = 255 * (im / im.max())
    w, h = im.shape
    ret = np.empty((w, h, 3), dtype=np.uint8)
    ret[:, :, 2] = ret[:, :, 1] = ret[:, :, 0] = im
    return ret

pygame.init()
display = pygame.display.set_mode((350, 350))
x = np.arange(0, 300)
y = np.arange(0, 300)
X, Y = np.meshgrid(x, y)
Z = X + Y
Z = 255 * Z / Z.max()
Z = gray(Z)
surf = pygame.surfarray.make_surface(Z)

running = True

while running:
    for event in pygame.event.get():
        if event.type == pygame.QUIT:
            running = False
    display.blit(surf, (0, 0))
    pygame.display.update()
pygame.quit()

Answer 2

为简单起见，假设您只有值 [0,1]，否则最好将值截断到固定范围，以便通过某个浮点值（例如 0,5）始终具有相同的颜色输出。
我将以简单的水平渐变作为输入示例：

W = 300
H = 200
# generate simple gradient in float
F0 = numpy.linspace(0, 1, num = W)
F = numpy.tile(F0, (H, 1))

现在有几种方法可以显示它。 在这种情况下，我可能会在 8 位表面上显示它。 在这种情况下，您需要使用它来定义 Pygame 格式的调色板：

def make_palette (C1, C2):
    palR = numpy.linspace(C1[0], C2[0], num = 256, dtype = "uint8")
    palG = numpy.linspace(C1[1], C2[1], num = 256, dtype = "uint8")
    palB = numpy.linspace(C1[2], C2[2], num = 256, dtype = "uint8")
    return zip(palR,palG,palB)

这将数据从数组复制到表面：

def put_arr(Dest, Src):                 
    buf = Dest.get_buffer()
    buf.write(Src.tostring(), 0)

现在在程序的开头初始化与数组大小相同的表面并应用调色板：

I_surf = pygame.Surface((W, H), 0, 8)           # Pygame surface 
C1 = (0,0,250)
C2 = (250,0,0)
palRGB = make_palette (C1, C2)
I_surf.set_palette(palRGB)

在主循环中，您有类似的内容：

I = numpy.rint( F*255 ).astype("uint8")
put_arr(I_surf, I)
...
DISPLAY.blit(I_surf, (100, 100))

注意数组和表面的类型，在这种情况下它们都必须是 8 位。
如果一切正常，您必须在窗口中看到：

Answer 3

这是 eyllanesc 答案的补充，因为我发现答案的示例很有帮助，但是如果您想更新图像，可以稍微优化它们。

主要的优化是使用 8 位数组，并使用surfarray.blit_array代替blit和display.flip代替display.update 。 （后两者要求显示和数组的大小相同。）

然而，差异并不大 - 下面的代码在没有优化的情况下让我获得了大约 15 fps 和 20-21 fps。 基于 OpenGL 的方法会快得多，但我不知道一个方便的库。

import pygame
import numpy as np
from pygame import surfarray

from timeit import default_timer as timer

pygame.init()

w = 1000
h = 800

display = pygame.display.set_mode((w, h))

img = np.zeros((w,h,3),dtype=np.uint8)


init_time = timer()
frames_displayed = 0

running = True
while running:
    for event in pygame.event.get():
        if event.type == pygame.QUIT:
            running = False

    # updating the image
    for i in range(100):
        img[np.random.randint(w),np.random.randint(h)] = np.random.randint(255,size=3,dtype=np.uint8)

    surfarray.blit_array(display, img)
    pygame.display.flip()

    frames_displayed+=1


print("average frame rate:", frames_displayed/(timer()-init_time), "fps")

pygame.quit()

Answer 4

假设您有一个 OpenCV 图像（这是一个 Numpy ndarray）。 要使用 pygame 加载它，我必须执行以下操作：

# I suppose that the image source is a camera of something else, so we already have it as a numpy array.
# Convert the numpy image into a pygame.Surface
pygame_img = pygame.image.frombuffer(your_image.tostring(), your_image.shape[1::-1], "RGB")
your_screen.blit(pygame_img, (pos_x, pos_y))