Python 图片转字符画

Python 图片转字符画

一、课程介绍

1. 课程来源

原创

2. 内容简介

本课程讲述怎样使用 Python 将图片转为字符画

3. 前置课程

Python编程语言

Linux 基础入门（新版）

Vim编辑器

4. 课程知识点

本节实验中我们将实践以下知识：

1. Linux 命令行操作
2. Python 基础
3. pillow 库的使用
4. argparse 库的使用（参考教程）

二、实验原理

字符画是一系列字符的组合，我们可以把字符看作是比较大块的像素，一个字符能表现一种颜色（暂且这么理解吧），字符的种类越多，可以表现的颜色也越多，图片也会更有层次感。

问题来了，我们是要转换一张彩色的图片，这么这么多的颜色，要怎么对应到单色的字符画上去？这里就要介绍灰度值的概念了。

灰度值：指黑白图像中点的颜色深度，范围一般从0到255，白色为255，黑色为0，故黑白图片也称灰度图像

我们可以使用灰度值公式将像素的 RGB 值映射到灰度值：

gray ＝ 0.2126 * r + 0.7152 * g + 0.0722 * b

这样就好办了，我们可以创建一个不重复的字符列表，灰度值小（暗）的用列表开头的符号，灰度值大（亮）的用列表末尾的符号。

三、实验步骤

PIL 是一个 Python 图像处理库，是本课程使用的重要工具，安装 pillow（PIL）库：

$ sudo apt-get update
$ sudo apt-get install python-dev
$ sudo apt-get install libtiff5-dev libjpeg8-dev zlib1g-dev 
libfreetype6-dev liblcms2-dev libwebp-dev tcl8.6-dev tk8.6-dev python-tk
$ sudo pip install pillow

首先获取实验用图片

$ wget http://labfile.oss.aliyuncs.com/courses/370/ascii_dora.png

创建 ascii.py 文件进行编辑

$ vi ascii.py

首先导入必要的库，argparse 库是用来管理命令行参数输入的

from PIL import Image
import argparse

下面是我们的字符画所使用的字符集，一共有 70 个字符，字符的种类与数量可以自己根据字符画的效果反复调试

ascii_char = list("$@B%8&WM#*oahkbdpqwmZO0QLCJUYXzcvunxrjft/|()1{}[]?-_+~<>i!lI;:,"^`'. ")

下面是RGB值转字符的函数：

def get_char(r,g,b,alpha = 256):
    if alpha == 0:
        return ' '
    length = len(ascii_char)
    gray = int(0.2126 * r + 0.7152 * g + 0.0722 * b)

    unit = (256.0 + 1)/length
    return ascii_char[int(gray/unit)]

完整参考代码：

from PIL import Image
import argparse

#命令行输入参数处理
parser = argparse.ArgumentParser()

parser.add_argument('file')     #输入文件
parser.add_argument('-o', '--output')   #输出文件
parser.add_argument('--width', type = int, default = 80) #输出字符画宽
parser.add_argument('--height', type = int, default = 80) #输出字符画高

#获取参数
args = parser.parse_args()

IMG = args.file
WIDTH = args.width
HEIGHT = args.height
OUTPUT = args.output

ascii_char = list("$@B%8&WM#*oahkbdpqwmZO0QLCJUYXzcvunxrjft/|()1{}[]?-_+~<>i!lI;:,"^`'. ")

# 将256灰度映射到70个字符上
def get_char(r,g,b,alpha = 256):
    if alpha == 0:
        return ' '
    length = len(ascii_char)
    gray = int(0.2126 * r + 0.7152 * g + 0.0722 * b)

    unit = (256.0 + 1)/length
    return ascii_char[int(gray/unit)]

if __name__ == '__main__':

    im = Image.open(IMG)
    im = im.resize((WIDTH,HEIGHT), Image.NEAREST)

    txt = ""

    for i in range(HEIGHT):
        for j in range(WIDTH):
            txt += get_char(*im.getpixel((j,i)))
        txt += '
'

    print txt

    #字符画输出到文件
    if OUTPUT:
        with open(OUTPUT,'w') as f:
            f.write(txt)
    else:
        with open("output.txt",'w') as f:
            f.write(txt)

输入以下命令运行脚本查看实验效果

$ python ascii.py ascii_dora.png

注意，不同的环境中显示的效果可能不尽相同

终端显示的字体是不是等宽字体，终端显示的行高和行宽，输入输出的图像宽高等等，这些都会影响显示效果

getpixel : 返回指定位置的像素，如果所打开的图像是多层次的图片，那这个方法就返回一个元组。

im.getpixel( xy ) => value or tuple

本实验中的函数，我的理解是，图片模式应该是RGBA:4元素元组， 而且：def get_char(r,g,b,alpha = 256)，这个函数里边也是4个参数。

然后，说下我对这个程序的理解： txt += get_char(im.getpixel((j,i))) 这个函数，首先调用了im.getpixel函数，im.getpixel的参数是（j,i）。（j,i）其实是图片的横纵坐标。通过调用这个函数，把图片的横纵坐标上的颜色，分割成了(r,g,b,alpha)这个四个参数，然后调用get_char这个函数。 再说下get_char这个函数是怎么运行的。 def get_char(r,g,b,alpha = 256): if alpha == 0: //如果alpha等于0，也就是判断图片现在是不是没有了。 return ' ' length = len(ascii_char)//就是上边那一串字符串的长度 gray = int(0.2126 r + 0.7152 g + 0.0722 b) //灰度的计算公式

unit = (256.0 + 1)/length
return ascii_char[int(gray/unit)]  //其实这个就是gray*length/257，这个公式相当于按照灰度，在那串字符串中选一个字母。。。


为了下次看到能够有更深的印象，我对程序做一下注释：

from PIL import Image #从PIL模块中引入Image这个类
import argparse #引入argparse这个模块。argparse 库是用来管理命令行参数输入的

############################################################

1：import argparse

2：parser = argparse.ArgumentParser()

3：parser.add_argument()

4：parser.parse_args()

解释：首先导入该模块；然后创建一个解析对象；

然后向该对象中添加你要关注的命令行参数和选项

，每一个add_argument方法对应一个你要关注的参数或选项；

最后调用parse_args()方法进行解析；解析成功之后即可使用

###################################

#命令行输入参数处理
parser = argparse.ArgumentParser()

parser.add_argument('file')     #输入文件
parser.add_argument('-o', '--output')   #输出文件
parser.add_argument('--width', type = int, default = 80) #输出字符画宽
parser.add_argument('--height', type = int, default = 80) #输出字符画高

#获取参数
args = parser.parse_args()

IMG = args.file
WIDTH = args.width
HEIGHT = args.height
OUTPUT = args.output

#定义一个ascii的列表，其实就是让图片上的灰度与字符对应
ascii_char = list("$@B%8&WM#*oahkbdpqwmZO0QLCJUYXzcvunxrjft/|()1{}[]?-_+~<>i!lI;:,"^`'. ")

# 将256灰度映射到70个字符上
def get_char(r,g,b,alpha = 256): #这个调用跟im.getpixel函数有关，这个函数是根据图片的横纵坐标，把图片解析成r,g,b,alpha(灰度），有关的四个参数，所以这里输入参数是四个

    if alpha == 0: #如果灰度是0，说明这里没有图片
        return ' '
    length = len(ascii_char) #计算这些字符的长度
    gray = int(0.2126 * r + 0.7152 * g + 0.0722 * b) #把图片的RGB值转换成灰度值

    unit = (256.0 + 1)/length #257/length
    return ascii_char[int(gray/unit)] #这个相当于是选出了灰度与哪个字符对应。

if __name__ == '__main__': #如果是本程序调用，则执行以下程序

    im = Image.open(IMG) #打开图片
    im = im.resize((WIDTH,HEIGHT), Image.NEAREST) #更改图片的显示比例

    txt = "" #txt初始值为空

    for i in range(HEIGHT): #i代表纵坐标
        for j in range(WIDTH): #j代表横坐标
            txt += get_char(*im.getpixel((j,i))) #把图片按照横纵坐标解析成r,g,b以及alpha这几个参数，然后调用get_char函数，把对应的图片转换成灰度值，把对应值得字符存入txt中
        txt += '
' #每行的结尾处，自动换行

    print txt #在界面打印txt文件

    #字符画输出到文件
    if OUTPUT:
        with open(OUTPUT,'w') as f: #文件输出
            f.write(txt)
    else:
        with open("output.txt",'w') as f: #文件输出
            f.write(txt)