如何在Python中將plot另存為黑白png文件

Question

我正在嘗試將matplotlib plot 保存為黑白png文件，然后能夠將圖像作為numpy數組打開。 問題是我得到的array由每個像素的 4 個值組成，而不是只有 1 個（因為我的圖像是黑白的）

這是我的代碼：

import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np
# To generate my image
text = 'Text'
plt.text(0.4, 0.4, text)
plt.axis('off')

plt.savefig(f'Image.png', dpi=100)

這給了我這個形象：

但是，當我使用此代碼將其作為array打開時：

import numpy as np
import matplotlib.image as ima
image = ima.imread(f'Image.png')
print(image)

我得到這樣的東西：

array([[[1., 1., 1., 1.],
        [1., 1., 1., 1.],
        [1., 1., 1., 1.],
        ...,
        [1., 1., 1., 1.],
        [1., 1., 1., 1.],
        [1., 1., 1., 1.]],

       [[1., 1., 1., 1.],
        [1., 1., 1., 1.],
        [1., 1., 1., 1.],
        ...,
        [1., 1., 1., 1.],
        [1., 1., 1., 1.],
        [1., 1., 1., 1.]],

       ...,

       [[1., 1., 1., 1.],
        [1., 1., 1., 1.],
        [1., 1., 1., 1.],
        ...,
        [1., 1., 1., 1.],
        [1., 1., 1., 1.],
        [1., 1., 1., 1.]]], dtype=float32)

而不是這樣的：

array([[1, 1, 1, ..., 1, 1, 1],
       [1, 1, 1, ..., 1, 1, 1],
       ...,
       [1, 1, 1, ..., 0, 0, 0, ..., 1, 1, 1],
       ...,
       [1, 1, 1, ..., 1, 1, 1], dtype=float32)

我已經考慮過通過創建一個新數組來使用for loop手動完成它，該數組采用每個像素的第一個值（由 4 個值組成），但它可能不是最佳的......

因此，有沒有辦法正確地做到這一點？

Answer 1

這里有幾個問題：

• plt.save fig()在 RGBA 色彩空間中保存，即 3 個 RGB 通道和一個 alpha/透明通道，因此你得到 4 個通道
• 其次，PNG 無法存儲浮點數，因此您實際上將存儲 8 位或 16 位無符號整數

您可以像當前一樣保存為 PNG，然后使用OpenCV （或PIL或其他）將圖像讀取為灰度圖像，以獲取 0..255 范圍內的單個通道，如下所示：

import numpy as np
import cv2

# Load a single channel greyscale image
na = cv2.imread('Image.png', cv2.IMREAD_GRAYSCALE)
print(na.shape)     # prints (480,640)
print(im.max())     # prints 255

---

如果你不想引入OpenCV ，你可以寫成raw格式，即 8 位數據的每個像素 4 個樣本 (RGBA)。 那看起來像這樣：

...
...your existing code
... 
plt.savefig(f'Image.raw', dpi=100)

# Now read back into Numpy array
na = np.fromfile('Image.raw', dtype=np.uint8).reshape((480,640,4))

# Choose first channel as they should be all the same
im = na[..., 0]

---

請注意，無需寫入磁盤來保存和讀取文件 - 您可以寫入 memory 緩沖區：

from io import BytesIO

# Get a memory buffer
buffer = BytesIO()
# Save as PNG into memory buffer
plt.savefig(buffer, dpi=100)

您現在在 memory 中有一個 PNG 編碼的圖像：

print(buffer.getvalue()[:20])

Output：

b'\x89PNG\r\n\x1a\n\x00\x00\x00\rIHDR\x00\x00\x02\x80'