Python編程利用Numpy和PIL庫將圖片轉(zhuǎn)化為手繪

更新時間：2021年09月26日 16:44:48 作者：Dragon少年

這篇文章主要介紹了Python編程利用Numpy和PIL庫將一張圖片轉(zhuǎn)化為手繪風(fēng)格，文中附含詳細(xì)實(shí)現(xiàn)的示例代碼，有需要的朋友可以借鑒參考下

主要采用的技術(shù)點(diǎn)

Python + Numpy + PIL

在正文代碼開始前，大家先看看最初原圖和轉(zhuǎn)換手繪風(fēng)圖片前后對比。

在這里插入圖片描述

當(dāng)然了，我先查了手繪的三個基本特點(diǎn)：

圖片可單通道灰度圖
邊緣線條較重可當(dāng)成黑色，相同或相近像素值趨向白色
光源效果下，灰度變化類似于人類視覺的遠(yuǎn)近

下面開始介紹，手繪照實(shí)現(xiàn)步驟：

讀取圖片，轉(zhuǎn)化為數(shù)組

因?yàn)橐獙D像的像素計(jì)算，可以先把圖片先轉(zhuǎn)化為數(shù)組。代碼如下：

depth = 10.  # (0-100)
grad = np.gradient(a)  # 取圖像灰度的梯度值
grad_x, grad_y = grad  # 分別取橫縱圖像梯度值
grad_x = grad_x * depth / 100.
grad_y = grad_y * depth / 100.

計(jì)算 x,y,z 軸梯度值，歸一化

照片對邊緣區(qū)域更側(cè)重，計(jì)算梯度是定位圖片邊緣部分最有效方式，用灰度變化來模擬圖片遠(yuǎn)近效果，depth 表示預(yù)設(shè)深度，z 軸默認(rèn)梯度為 1。

depth = 10.  # (0-100)
grad = np.gradient(a)  # 取圖像灰度的梯度值
grad_x, grad_y = grad  # 分別取橫縱圖像梯度值
grad_x = grad_x * depth / 100.
grad_y = grad_y * depth / 100.

對梯度值進(jìn)行歸一化操作

A = np.sqrt(grad_x ** 2 + grad_y ** 2 + 1.)
uni_x = grad_x / A
uni_y = grad_y / A
uni_z = 1. / A

加入光源效果

根據(jù)光源不同的入射角度，對x,y,z 各軸上的梯度值有不同程度的影響，添加一個模擬光源，放置在斜上方，與 x , y 分別形成兩個夾角，最后用正弦余弦函數(shù)計(jì)算出新的像素值。

vec_el = np.pi / 2.2  # 光源的俯視角度,弧度值
vec_az = np.pi / 4.  # 光源的方位角度,弧度值
dx = np.cos(vec_el) * np.cos(vec_az)  # 光源對 x軸的影響
dy = np.cos(vec_el) * np.sin(vec_az)  # 光源對 y軸的影響
dz = np.sin(vec_el)  # 光源對z 軸的影響

b = 255 * (dx * uni_x + dy * uni_y + dz * uni_z)  # 光源歸一化,8 255
b = b.clip(0, 255)# 對像素值低于0，高于255部分做截斷處理