Python 3 PIL：將 3 元組的 Numpy 數組轉換為 HSV 中的圖像

Question

我正在嘗試編寫代碼來制作 Python 3 中的 Mandelbrot 分形圖像。該代碼在不使用 numpy arrays 的情況下工作，但速度很慢。 為了加快速度，我嘗試使用 numpy 和 numba。

在 PIL 中的 Image.fromarray() 中使用 numpy 數組的 3 元組時，生成的圖像是一系列垂直線，而不是預期的 Mandelbrot 圖像。 經過一些研究，我認為問題出在數據類型上，並且可能與有符號整數和無符號整數有關。 如果我在 numpy 數組中存儲 HSV 值的整數而不是 3 個元組，我可以讓事情正常工作。 不幸的是，這給出了一個黑白圖像，我想要一個彩色圖像。 另一個奇怪的事情是，每次運行代碼時，代碼生成的圖像都會略有變化。 我不確定這是一個相關的還是單獨的問題。 這是代碼，經過調整以刪除 mandelbrot 生成器並簡單地創建一個漸變圖像，它顯示了問題：

from PIL import Image, ImageDraw
from numba import jit
import numpy as np 

@jit
def simple_image(width,height):
    n3 = np.empty((width, height), dtype=object)
    for i in range(width):
        for j in range(height):
            n3[i, j] = (min(j, 255), 255, 255)
    return n3 

arr = simple_image(800, 600) 

im = Image.new('HSV', (800, 600), (0, 0, 0))
im = Image.fromarray(arr.astype(object), mode='HSV')
im.convert('RGB').save('output.png', 'PNG')

這是生成的圖像。 垂直線

當我對代碼進行一些更改以存儲整數並創建黑白圖像時，它可以工作：

from PIL import Image, ImageDraw
from numba import jit
import numpy as np 

@jit
def simple_image(width,height):
    n3 = np.empty((width, height))
    for i in range(width):
        for j in range(height):
            n3[i, j] = min(j, 255)
    return n3 

arr = simple_image(800, 600) 

im = Image.new('HSV', (800, 600), (0, 0, 0))
im = Image.fromarray(arr)
im.convert('RGB').save('output.png', 'PNG')

Answer 1

這是由於hpaulj的建議而回答問題的代碼。 numpy數組從3元組的2d數組更改為三維尺寸為3的3d數組。dtype在兩個位置設置為'uint8'。

from PIL import Image, ImageDraw
from numba import jit
import numpy as np 

@jit
def white_image(width,height):
    n3 = np.empty((width, height, 3), dtype='uint8')
    for i in range(width):
        for j in range(height):
            n3[i, j, 0] = min(j, 255)
            n3[i, j, 1] = 255
            n3[i, j, 2] = 255
    return n3 

arr = white_image(800, 600) 

im = Image.new('HSV', (800, 600), (0, 0, 0))
im = Image.fromarray(arr.astype('uint8'), mode='HSV')
im.convert('RGB').save('output.png', 'PNG')

Answer 2

這個問題正在解決一個特定於將 numba 與 PIL 一起使用的問題

如果有人從谷歌那里被引導到這篇文章，尋找一種從數組創建 HSV 圖像的簡單方法，這里有一個修改后的解決方案，它刪除了使用 numba 所特別需要的東西：

from PIL import Image, ImageDraw
import numpy as np 

def color_image(width,height):
    img = np.empty((height, width, 3), dtype='uint8')
    for y in range(height):
        for x in range(width):
            img[y, x, 0] = int(255*x/width)
            img[y, x, 1] = int(255*y/height)
            img[y, x, 2] = 255
    return img 

arr = color_image(800, 600) 

im = Image.fromarray(arr, mode='HSV')