如何为普通pgm格式编写PIL图像滤镜？

Question

我该如何为Python图像库编写一个过滤器，以处理pgm纯ASCII格式（P2）呢？这里的问题是，基本的PIL过滤器假设每个像素的字节数是固定的。

我的目标是用Image.open()打开feep.pgm文件。你可以查看这个链接了解更多信息：http://netpbm.sourceforge.net/doc/pgm.html，或者看下面的内容。

另一种解决方案是找到其他文档齐全的ASCII灰度格式，这种格式被PIL和所有主要的图形程序支持。有什么建议吗？

feep.pgm：

P2
# feep.pgm
24 7
15
0  0  0  0  0  0  0  0  0  0  0  0  0  0  0  0  0  0  0  0  0  0  0  0
0  3  3  3  3  0  0  7  7  7  7  0  0 11 11 11 11  0  0 15 15 15 15  0
0  3  0  0  0  0  0  7  0  0  0  0  0 11  0  0  0  0  0 15  0  0 15  0
0  3  3  3  0  0  0  7  7  7  0  0  0 11 11 11  0  0  0 15 15 15 15  0
0  3  0  0  0  0  0  7  0  0  0  0  0 11  0  0  0  0  0 15  0  0  0  0
0  3  0  0  0  0  0  7  7  7  7  0  0 11 11 11 11  0  0 15  0  0  0  0
0  0  0  0  0  0  0  0  0  0  0  0  0  0  0  0  0  0  0  0  0  0  0  0

编辑：谢谢你的回答，确实有效…… 但是我需要一个可以使用Image.open()的解决方案。大多数Python程序都使用PIL来处理图形（可以在谷歌上搜索：python image open）。所以，我需要能够为PIL注册一个过滤器。这样，我就可以使用任何依赖于PIL的软件。我现在主要考虑的是依赖于scipy、pylab等的程序。

编辑 好吧，我想我明白了。下面是pgm2pil.py的封装代码：

import Image
import numpy

def pgm2pil(filename):

    try:
        inFile = open(filename)

        header = None
        size = None
        maxGray = None
        data = []

        for line in inFile:
            stripped = line.strip()

            if stripped[0] == '#': 
                continue
            elif header == None: 
                if stripped != 'P2': return None
                header = stripped
            elif size == None:
                size = map(int, stripped.split())
            elif maxGray == None:
                maxGray = int(stripped)
            else:
                for item in stripped.split():
                    data.append(int(item.strip()))

        data = numpy.reshape(data, (size[1],size[0]))/float(maxGray)*255
        return numpy.flipud(data)

    except:
        pass

    return None

def imageOpenWrapper(fname):
    pgm = pgm2pil(fname)
    if pgm is not None:
        return Image.fromarray(pgm)
    return origImageOpen(fname)

origImageOpen = Image.open
Image.open = imageOpenWrapper

对misha的回答稍作升级。Image.open必须保存，以防止出现无尽的循环。如果pgm2pil返回None，封装器会调用pgm2pil，而pgm2pil又返回None，这样就会一直循环下去……

下面是测试函数（feep_false.pgm是一个格式错误的pgm文件，比如"P2"变成了"FOO"，而lena.pgm就是那个图像文件）：

import pgm2pil
import pylab

try:
    pylab.imread('feep_false.pgm')
except IOError:
    pass
else:
    raise ValueError("feep_false should fail")

pylab.subplot(2,1,1)
a = pylab.imread('feep.pgm')
pylab.imshow(a)

pylab.subplot(2,1,2)
b = pylab.imread('lena.png')
pylab.imshow(b)

pylab.show()

Answer 1

我现在处理这个问题的方法是通过numpy库：

1. 把图片读入一个二维的numpy数组。其实你不一定要用numpy，但我发现它比普通的Python二维数组更容易使用。
2. 用PIL.Image.fromarray把这个二维的numpy数组转换成PIL.Image对象。

如果你坚持要用PIL.Image.open，你可以写一个包装函数，先尝试加载PGM文件（通过查看文件头）。如果是PGM格式，就按照上面的步骤加载图片；如果不是，就交给PIL.Image.open处理。

这里有一段我用来把PBM图片转换成numpy数组的代码。

import re
import numpy

def pbm2numpy(filename):
    """
    Read a PBM into a numpy array.  Only supports ASCII PBM for now.
    """
    fin = None
    debug = True

    try:
        fin = open(filename, 'r')

        while True:
            header = fin.readline().strip()
            if header.startswith('#'):
                continue
            elif header == 'P1':
                break
            elif header == 'P4':
                assert False, 'Raw PBM reading not implemented yet'
            else:
                #
                # Unexpected header.
                #
                if debug:
                    print 'Bad mode:', header
                return None

        rows, cols = 0, 0
        while True:
            header = fin.readline().strip()
            if header.startswith('#'):
                continue

            match = re.match('^(\d+) (\d+)$', header)
            if match == None:
                if debug:
                    print 'Bad size:', repr(header)
                return None

            cols, rows = match.groups()
            break

        rows = int(rows)
        cols = int(cols)

        assert (rows, cols) != (0, 0)

        if debug:
            print 'Rows: %d, cols: %d' % (rows, cols)

        #
        # Initialise a 2D numpy array 
        #
        result = numpy.zeros((rows, cols), numpy.int8)

        pxs = []

        # 
        # Read to EOF.
        # 
        while True:
            line = fin.readline().strip()
            if line == '':
                break

            for c in line:
                if c == ' ':
                    continue

                pxs.append(int(c))

        if len(pxs) != rows*cols:
            if debug:
                print 'Insufficient image data:', len(pxs)
            return None

        for r in range(rows):
            for c in range(cols):
                #
                # Index into the numpy array and set the pixel value.
                #
                result[r, c] = pxs[r*cols + c]

        return result

    finally:
        if fin != None:
            fin.close()
        fin = None

    return None

你可能需要稍微修改一下这段代码，以适应你的需求，主要是：

• 处理P2（ASCII，灰度）格式，而不是P1（ASCII，二值）。
• 如果不使用numpy，可以用其他的容器。普通的Python二维数组也可以正常工作。

编辑

下面是我处理包装函数的方法：

def pgm2pil(fname):
    #
    # This method returns a PIL.Image.  Use pbm2numpy function above as a
    # guide.  If it can't load the image, it returns None.
    #
    pass
    
def wrapper(fname):
    pgm = pgm2pil(fname)

    if pgm is not None:
        return pgm
    return PIL.Image.open(fname)

#
# This is the line that "adds" the wrapper
#
PIL.Image.open = wrapper

我没有写pgm2pil，因为它会和pgm2numpy非常相似。唯一的区别是它把结果存储在PIL.Image中，而不是numpy数组里。我也没有测试这个包装代码（抱歉，最近有点忙），但这是一种比较常见的方法，所以我认为它应该能工作。

现在，听起来你想让其他使用PIL加载图片的应用程序也能处理PGM格式。使用上面的方法是可以做到的，但你需要确保在第一次调用PIL.Image.open之前添加这个包装代码。你可以通过把包装代码添加到PIL的源代码中来确保这一点（如果你有权限的话）。