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使用 PIL 将 RGBA PNG 转换为 RGB

我正在使用 PIL 将使用 Django 上传的透明 PNG 图像转换为 JPG 文件。输出看起来坏了。

源文件

https://i.stack.imgur.com/I2uNe.png

代码

Image.open(object.logo.path).save('/tmp/output.jpg', 'JPEG')

或者

Image.open(object.logo.path).convert('RGB').save('/tmp/output.png')

结果

两种方式,生成的图像如下所示:

https://i.stack.imgur.com/rmlPz.png

有没有办法来解决这个问题?我想要在透明背景曾经是白色背景的地方。

解决方案

感谢出色的答案,我想出了以下函数集合:

import Image
import numpy as np


def alpha_to_color(image, color=(255, 255, 255)):
    """Set all fully transparent pixels of an RGBA image to the specified color.
    This is a very simple solution that might leave over some ugly edges, due
    to semi-transparent areas. You should use alpha_composite_with color instead.

    Source: http://stackoverflow.com/a/9166671/284318

    Keyword Arguments:
    image -- PIL RGBA Image object
    color -- Tuple r, g, b (default 255, 255, 255)

    """ 
    x = np.array(image)
    r, g, b, a = np.rollaxis(x, axis=-1)
    r[a == 0] = color[0]
    g[a == 0] = color[1]
    b[a == 0] = color[2] 
    x = np.dstack([r, g, b, a])
    return Image.fromarray(x, 'RGBA')


def alpha_composite(front, back):
    """Alpha composite two RGBA images.

    Source: http://stackoverflow.com/a/9166671/284318

    Keyword Arguments:
    front -- PIL RGBA Image object
    back -- PIL RGBA Image object

    """
    front = np.asarray(front)
    back = np.asarray(back)
    result = np.empty(front.shape, dtype='float')
    alpha = np.index_exp[:, :, 3:]
    rgb = np.index_exp[:, :, :3]
    falpha = front[alpha] / 255.0
    balpha = back[alpha] / 255.0
    result[alpha] = falpha + balpha * (1 - falpha)
    old_setting = np.seterr(invalid='ignore')
    result[rgb] = (front[rgb] * falpha + back[rgb] * balpha * (1 - falpha)) / result[alpha]
    np.seterr(**old_setting)
    result[alpha] *= 255
    np.clip(result, 0, 255)
    # astype('uint8') maps np.nan and np.inf to 0
    result = result.astype('uint8')
    result = Image.fromarray(result, 'RGBA')
    return result


def alpha_composite_with_color(image, color=(255, 255, 255)):
    """Alpha composite an RGBA image with a single color image of the
    specified color and the same size as the original image.

    Keyword Arguments:
    image -- PIL RGBA Image object
    color -- Tuple r, g, b (default 255, 255, 255)

    """
    back = Image.new('RGBA', size=image.size, color=color + (255,))
    return alpha_composite(image, back)


def pure_pil_alpha_to_color_v1(image, color=(255, 255, 255)):
    """Alpha composite an RGBA Image with a specified color.

    NOTE: This version is much slower than the
    alpha_composite_with_color solution. Use it only if
    numpy is not available.

    Source: http://stackoverflow.com/a/9168169/284318

    Keyword Arguments:
    image -- PIL RGBA Image object
    color -- Tuple r, g, b (default 255, 255, 255)

    """ 
    def blend_value(back, front, a):
        return (front * a + back * (255 - a)) / 255

    def blend_rgba(back, front):
        result = [blend_value(back[i], front[i], front[3]) for i in (0, 1, 2)]
        return tuple(result + [255])

    im = image.copy()  # don't edit the reference directly
    p = im.load()  # load pixel array
    for y in range(im.size[1]):
        for x in range(im.size[0]):
            p[x, y] = blend_rgba(color + (255,), p[x, y])

    return im

def pure_pil_alpha_to_color_v2(image, color=(255, 255, 255)):
    """Alpha composite an RGBA Image with a specified color.

    Simpler, faster version than the solutions above.

    Source: http://stackoverflow.com/a/9459208/284318

    Keyword Arguments:
    image -- PIL RGBA Image object
    color -- Tuple r, g, b (default 255, 255, 255)

    """
    image.load()  # needed for split()
    background = Image.new('RGB', image.size, color)
    background.paste(image, mask=image.split()[3])  # 3 is the alpha channel
    return background

表现

简单的非合成 alpha_to_color 函数是最快的解决方案,但会留下难看的边框,因为它不处理半透明区域。

纯 PIL 和 numpy 合成解决方案都给出了很好的结果,但 alpha_composite_with_color(8.93 毫秒)比 pure_pil_alpha_to_color(79.6 毫秒)快得多。 如果您的系统上可以使用 numpy,那就可以了。(更新:新的纯 PIL 版本是所有提到的解决方案中最快的。)

$ python -m timeit "import Image; from apps.front import utils; i = Image.open(u'logo.png'); i2 = utils.alpha_to_color(i)"
10 loops, best of 3: 4.67 msec per loop
$ python -m timeit "import Image; from apps.front import utils; i = Image.open(u'logo.png'); i2 = utils.alpha_composite_with_color(i)"
10 loops, best of 3: 8.93 msec per loop
$ python -m timeit "import Image; from apps.front import utils; i = Image.open(u'logo.png'); i2 = utils.pure_pil_alpha_to_color(i)"
10 loops, best of 3: 79.6 msec per loop
$ python -m timeit "import Image; from apps.front import utils; i = Image.open(u'logo.png'); i2 = utils.pure_pil_alpha_to_color_v2(i)"
10 loops, best of 3: 1.1 msec per loop
为了更快一点,我相信可以在不改变结果的情况下从 pure_pil_alpha_to_color_v2 中删除 im = image.copy()。 (当然,在将 im 的后续实例更改为 image 之后。)
@unutbu 啊,当然:) 谢谢。

Y
Yuji 'Tomita' Tomita

这是一个更简单的版本 - 不确定它的性能如何。很大程度上基于我在构建对 sorl 缩略图的 RGBA -> JPG + BG 支持时发现的一些 django 片段。

from PIL import Image

png = Image.open(object.logo.path)
png.load() # required for png.split()

background = Image.new("RGB", png.size, (255, 255, 255))
background.paste(png, mask=png.split()[3]) # 3 is the alpha channel

background.save('foo.jpg', 'JPEG', quality=80)

结果@80%

https://i.stack.imgur.com/jaVG7.jpg

https://i.stack.imgur.com/9IsAI.jpg


看起来您的版本是最快的:pastebin.com/mC4Wgqzv 谢谢!不过,关于您的帖子有两件事: png.load() 命令似乎是不必要的,第 4 行应该是 background = Image.new("RGB", png.size, (255, 255, 255))
恭喜您弄清楚如何使 paste 进行适当的混合。
@DaniloBargen,啊!确实它缺少大小,但 split 方法需要 load 方法。听到它实际上很快/和/简单,真是太棒了!
此代码对我造成了错误:tuple index out of range。我通过关注另一个问题(stackoverflow.com/questions/1962795/…)解决了这个问题。我必须先将 PNG 转换为 RGBA,然后对其进行切片:alpha = img.split()[-1] 然后在背景蒙版上使用它。
background.paste(image, mask=image.getchannel('A')) - 像素范围问题稍微好一点。并且可能适用于其他一些模式,例如 LA
s
shuuji3

通过使用 Image.alpha_composite,Yuji 'Tomita' Tomita 的解决方案变得更加简单。如果 png 没有 Alpha 通道,此代码可以避免 tuple index out of range 错误。

from PIL import Image

png = Image.open(img_path).convert('RGBA')
background = Image.new('RGBA', png.size, (255, 255, 255))

alpha_composite = Image.alpha_composite(background, png)
alpha_composite.save('foo.jpg', 'JPEG', quality=80)

这对我来说是最好的解决方案,因为我所有的图像都没有 alpha 通道。
当我使用此代码时,png对象的模式仍然是“RGBA”
@logic1976 在保存之前只需输入一个 .convert("RGB")
u
unutbu

透明部分大多具有 RGBA 值 (0,0,0,0)。由于 JPG 没有透明度,所以 jpeg 值设置为 (0,0,0),即黑色。

在圆形图标周围,有非零 RGB 值的像素,其中 A = 0。因此它们在 PNG 中看起来是透明的,但在 JPG 中看起来很有趣。

您可以使用 numpy 将 A == 0 的所有像素设置为 R = G = B = 255,如下所示:

import Image
import numpy as np

FNAME = 'logo.png'
img = Image.open(FNAME).convert('RGBA')
x = np.array(img)
r, g, b, a = np.rollaxis(x, axis = -1)
r[a == 0] = 255
g[a == 0] = 255
b[a == 0] = 255
x = np.dstack([r, g, b, a])
img = Image.fromarray(x, 'RGBA')
img.save('/tmp/out.jpg')

https://i.stack.imgur.com/4ciZO.jpg

请注意,徽标还有一些半透明像素,用于平滑文字和图标周围的边缘。保存到 jpeg 会忽略半透明度,使生成的 jpeg 看起来很锯齿。

使用 imagemagick 的 convert 命令可以获得更好的质量结果:

convert logo.png -background white -flatten /tmp/out.jpg

https://i.stack.imgur.com/Qi8d0.jpg

要使用 numpy 进行质量更好的混合,您可以使用 alpha compositing

import Image
import numpy as np

def alpha_composite(src, dst):
    '''
    Return the alpha composite of src and dst.

    Parameters:
    src -- PIL RGBA Image object
    dst -- PIL RGBA Image object

    The algorithm comes from http://en.wikipedia.org/wiki/Alpha_compositing
    '''
    # http://stackoverflow.com/a/3375291/190597
    # http://stackoverflow.com/a/9166671/190597
    src = np.asarray(src)
    dst = np.asarray(dst)
    out = np.empty(src.shape, dtype = 'float')
    alpha = np.index_exp[:, :, 3:]
    rgb = np.index_exp[:, :, :3]
    src_a = src[alpha]/255.0
    dst_a = dst[alpha]/255.0
    out[alpha] = src_a+dst_a*(1-src_a)
    old_setting = np.seterr(invalid = 'ignore')
    out[rgb] = (src[rgb]*src_a + dst[rgb]*dst_a*(1-src_a))/out[alpha]
    np.seterr(**old_setting)    
    out[alpha] *= 255
    np.clip(out,0,255)
    # astype('uint8') maps np.nan (and np.inf) to 0
    out = out.astype('uint8')
    out = Image.fromarray(out, 'RGBA')
    return out            

FNAME = 'logo.png'
img = Image.open(FNAME).convert('RGBA')
white = Image.new('RGBA', size = img.size, color = (255, 255, 255, 255))
img = alpha_composite(img, white)
img.save('/tmp/out.jpg')

https://i.stack.imgur.com/RBBhD.jpg


谢谢,这个解释很有意义:)
@DaniloBargen,您是否注意到转换的质量很差?此解决方案不考虑部分透明度。
@MarkRansom:是的。你知道怎么解决吗?
它需要基于 alpha 值的完全混合(白色)。我一直在寻找 PIL 寻找一种自然的方式来做到这一点,但我一无所获。
很棒的问题伙伴+很棒的答案。谢谢你,我真的学到了很多。
M
Mark Ransom

这是纯 PIL 中的解决方案。

def blend_value(under, over, a):
    return (over*a + under*(255-a)) / 255

def blend_rgba(under, over):
    return tuple([blend_value(under[i], over[i], over[3]) for i in (0,1,2)] + [255])

white = (255, 255, 255, 255)

im = Image.open(object.logo.path)
p = im.load()
for y in range(im.size[1]):
    for x in range(im.size[0]):
        p[x,y] = blend_rgba(white, p[x,y])
im.save('/tmp/output.png')

谢谢,这很好用。但 numpy 解决方案似乎要快得多:pastebin.com/rv4zcpAV (numpy: 8.92ms, pil: 79.7ms)
似乎还有另一个更快的纯 PIL 版本。查看新答案。
@DaniloBargen,谢谢-我很高兴看到更好的答案,如果您没有引起我的注意,我就不会这样做。
I
Ignacio Vazquez-Abrams

它没有坏。它完全按照您的指示行事;这些像素是完全透明的黑色。您将需要遍历所有像素并将完全透明的像素转换为白色。


谢谢。但在蓝色圆圈周围有蓝色区域。那些是半透明的区域吗?有没有办法我也可以解决这些问题?
u
user1098761
import numpy as np
import PIL

def convert_image(image_file):
    image = Image.open(image_file) # this could be a 4D array PNG (RGBA)
    original_width, original_height = image.size

    np_image = np.array(image)
    new_image = np.zeros((np_image.shape[0], np_image.shape[1], 3)) 
    # create 3D array

    for each_channel in range(3):
        new_image[:,:,each_channel] = np_image[:,:,each_channel]  
        # only copy first 3 channels.

    # flushing
    np_image = []
    return new_image

S
Simba
from PIL import Image
 
def fig2img ( fig ):
    """
    @brief Convert a Matplotlib figure to a PIL Image in RGBA format and return it
    @param fig a matplotlib figure
    @return a Python Imaging Library ( PIL ) image
    """
    # put the figure pixmap into a numpy array
    buf = fig2data ( fig )
    w, h, d = buf.shape
    return Image.frombytes( "RGBA", ( w ,h ), buf.tostring( ) )

def fig2data ( fig ):
    """
    @brief Convert a Matplotlib figure to a 4D numpy array with RGBA channels and return it
    @param fig a matplotlib figure
    @return a numpy 3D array of RGBA values
    """
    # draw the renderer
    fig.canvas.draw ( )
 
    # Get the RGBA buffer from the figure
    w,h = fig.canvas.get_width_height()
    buf = np.fromstring ( fig.canvas.tostring_argb(), dtype=np.uint8 )
    buf.shape = ( w, h, 4 )
 
    # canvas.tostring_argb give pixmap in ARGB mode. Roll the ALPHA channel to have it in RGBA mode
    buf = np.roll ( buf, 3, axis = 2 )
    return buf

def rgba2rgb(img, c=(0, 0, 0), path='foo.jpg', is_already_saved=False, if_load=True):
    if not is_already_saved:
        background = Image.new("RGB", img.size, c)
        background.paste(img, mask=img.split()[3]) # 3 is the alpha channel

        background.save(path, 'JPEG', quality=100)   
        is_already_saved = True
    if if_load:
        if is_already_saved:
            im = Image.open(path)
            return np.array(im)
        else:
            raise ValueError('No image to load.')