Come posso convertire qualsiasi immagine in un'immagine con palette a 4 colori usando la libreria di imaging Python?

Question

Ho un dispositivo che supporta la grafica a 4 colori (molto simile alla CGA ai vecchi tempi).

Volevo usare PIL per leggere l'immagine e convertirla usando il mio 4- tavolozza dei colori (di rosso, verde, giallo, nero), ma non riesco a capire se sia possibile. Ho trovato alcuni post dell'archivio delle mailing list che sembrano suggerire che altre persone hanno provato a farlo e non ci sono riusciti.

Un semplice esempio di pitone sarebbe molto apprezzato!

Punti bonus se aggiungi qualcosa che converte l'immagine in una stringa di byte in cui ogni byte rappresenta 4 pixel di dati (con ogni due bit che rappresentano un colore da 0 a 3)

Answer 1

Primo: la tua palette di quattro colori (nero, verde, rosso, giallo) ha no componente blu. Quindi, devi accettare che l'immagine di output difficilmente si avvicina all'immagine di input, a meno che non ci sia un componente blu con cui iniziare.

Prova questo codice:

import Image

def estimate_color(c, bit, c_error):
    c_new= c -  c_error
    if c_new > 127:
        c_bit= bit
        c_error= 255 - c_new
    else:
        c_bit= 0
        c_error= -c_new
    return c_bit, c_error

def image2cga(im):
    "Produce a sequence of CGA pixels from image im"
    im_width= im.size[0]
    for index, (r, g, b) in enumerate(im.getdata()):
        if index % im_width == 0: # start of a line
            r_error= g_error= 0
        r_bit, r_error= estimate_color(r, 1, r_error)
        g_bit, g_error= estimate_color(g, 2, g_error)
        yield r_bit|g_bit

def cvt2cga(imgfn):
    "Convert an RGB image to (K, R, G, Y) CGA image"
    inp_im= Image.open(imgfn) # assume it's RGB
    out_im= Image.new("P", inp_im.size, None)
    out_im.putpalette( (
        0, 0, 0,
        255, 0, 0,
        0, 255, 0,
        255, 255, 0,
    ) )
    out_im.putdata(list(image2cga(inp_im)))
    return out_im

if __name__ == "__main__":
    import sys, os

    for imgfn in sys.argv[1:]:
        im= cvt2cga(imgfn)
        dirname, filename= os.path.split(imgfn)
        name, ext= os.path.splitext(filename)
        newpathname= os.path.join(dirname, "cga-%s.png" % name)
        im.save(newpathname)

Questo crea un'immagine della palette PNG con solo le prime quattro voci della palette impostate sui colori. Questa immagine di esempio:

diventa

È banale prendere l'output di image2cga (produce una sequenza di valori 0-3) e impacchettare ogni quattro valori in un byte.

Se hai bisogno di aiuto su ciò che fa il codice, chiedi e ti spiegherò.

EDIT1: non reinventare la ruota

Certo, risulta che ero troppo entusiasta e & # 8212; come Thomas ha scoperto & # 8212; il metodo Image.quantize può prendere un'immagine della tavolozza come argomento e fare la quantizzazione con risultati molto migliori rispetto al mio metodo ad hoc sopra:

def cga_quantize(image):
    pal_image= Image.new("P", (1,1))
    pal_image.putpalette( (0,0,0, 0,255,0, 255,0,0, 255,255,0) + (0,0,0)*252)
    return image.convert("RGB").quantize(palette=pal_image)

EDIT1, cont: impacchetta i pixel in byte

Per "valore aggiunto", ecco il codice che segue per produrre la stringa compressa (4 pixel per byte):

import itertools as it

# setup: create a map with tuples [(0,0,0,0)‥(3,3,3,3)] as keys
# and values [chr(0)‥chr(255)], because PIL does not yet support
# 4 colour palette images

TUPLE2CHAR= {}

# Assume (b7, b6) are pixel0, (b5, b4) are pixel1…
# Call it "big endian"

KEY_BUILDER= [
    (0, 64, 128, 192), # pixel0 value used as index
    (0, 16, 32, 48), # pixel1
    (0, 4, 8, 12), # pixel2
    (0, 1, 2, 3), # pixel3
]
# For "little endian", uncomment the following line
## KEY_BUILDER.reverse()

# python2.6 has itertools.product, but for compatibility purposes
# let's do it verbosely:
for ix0, px0 in enumerate(KEY_BUILDER[0]):
    for ix1, px1 in enumerate(KEY_BUILDER[1]):
        for ix2, px2 in enumerate(KEY_BUILDER[2]):
            for ix3, px3 in enumerate(KEY_BUILDER[3]):
                TUPLE2CHAR[ix0,ix1,ix2,ix3]= chr(px0+px1+px2+px3)

# Another helper function, copied almost verbatim from itertools docs
def grouper(n, iterable, padvalue=None):
    "grouper(3, 'abcdefg', 'x') --> ('a','b','c'), ('d','e','f'), ('g','x','x')"
    return it.izip(*[it.chain(iterable, it.repeat(padvalue, n-1))]*n)

# now the functions
def seq2str(seq):
    """Takes a sequence of [0..3] values and packs them into bytes
    using two bits per value"""
    return ''.join(
        TUPLE2CHAR[four_pixel]
        for four_pixel in grouper(4, seq, 0))

# and the image related function
# Note that the following function is correct,
# but is not useful for Windows 16 colour bitmaps,
# which start at the *bottom* row…
def image2str(img):
    return seq2str(img.getdata())

Answer 2

John, ho trovato anche quel primo link, ma non mi ha aiutato direttamente con il problema. Mi ha fatto sembrare più approfondito nel quantizzare.

Me ne sono inventato ieri prima di andare a letto:

import sys

import PIL
import Image

PALETTE = [
    0,   0,   0,  # black,  00
    0,   255, 0,  # green,  01
    255, 0,   0,  # red,    10
    255, 255, 0,  # yellow, 11
] + [0, ] * 252 * 3

# a palette image to use for quant
pimage = Image.new("P", (1, 1), 0)
pimage.putpalette(PALETTE)

# open the source image
image = Image.open(sys.argv[1])
image = image.convert("RGB")

# quantize it using our palette image
imagep = image.quantize(palette=pimage)

# save
imagep.save('/tmp/cga.png')

TZ.TZIOY, la tua soluzione sembra funzionare secondo gli stessi principi. Complimenti, avrei dovuto smettere di lavorarci e aspettare la tua risposta. Il mio è un po 'più semplice, anche se sicuramente non più logico del tuo. PIL è complicato da usare. Il tuo spiega cosa sta succedendo per farlo.

Answer 3

import sys
import PIL
from PIL import Image

def quantizetopalette(silf, palette, dither=False):
    """Convert an RGB or L mode image to use a given P image's palette."""

    silf.load()

    # use palette from reference image
    palette.load()
    if palette.mode != "P":
        raise ValueError("bad mode for palette image")
    if silf.mode != "RGB" and silf.mode != "L":
        raise ValueError(
            "only RGB or L mode images can be quantized to a palette"
            )
    im = silf.im.convert("P", 1 if dither else 0, palette.im)
    # the 0 above means turn OFF dithering
    return silf._makeself(im)

if __name__ == "__main__":
    import sys, os

for imgfn in sys.argv[1:]:
    palettedata = [ 0, 0, 0, 0, 255, 0, 255, 0, 0, 255, 255, 0,] 
    palimage = Image.new('P', (16, 16))
    palimage.putpalette(palettedata + [0, ] * 252 * 3)
    oldimage = Image.open(sys.argv[1])
    newimage = quantizetopalette(oldimage, palimage, dither=False)
    dirname, filename= os.path.split(imgfn)
    name, ext= os.path.splitext(filename)
    newpathname= os.path.join(dirname, "cga-%s.png" % name)
    newimage.save(newpathname)

Per coloro che non desideravano il dithering per ottenere colori solidi. ho modificato: Converti l'immagine in una tavolozza specifica usando PIL senza dithering con le due soluzioni in questo thread. Anche se questo thread è vecchio, alcuni di noi vogliono tali informazioni. Kudios