探究图像处理工具PIL和OpenCV的读写异同

2023-09-16 20:38:21

PIL.Image.open和cv2.imread的异同

PIL.Image.open和cv2.imread是Python中两个常用的图像处理函数，它们分别属于PIL和OpenCV库。这两个函数都用于读取图像文件，并将图像数据加载到内存中。然而，这两个函数在使用上存在一些差异。

1.通道顺序

最大的差异之一是这两个函数对图像通道顺序的处理方式不同。PIL.Image.open读入的图像数据是RGB顺序，即红色、绿色和蓝色通道。而cv2.imread读入的图像数据是BGR顺序，即蓝色、绿色和红色通道。这是因为OpenCV库是基于C++开发的，而C++语言中的图像数据是BGR顺序。

这种通道顺序的差异可能会导致一些问题。例如，如果您使用PIL.Image.open读取一张图像，然后使用cv2.imshow函数显示这张图像，您可能会看到图像的颜色看起来不对。这是因为cv2.imshow函数期望图像数据是BGR顺序，而PIL.Image.open读入的图像数据是RGB顺序。

2.颜色通道的显示效果

另一个差异是这两个函数对图像颜色通道的显示效果不同。PIL.Image.open读入的图像数据是RGB顺序，因此红色通道会显示为红色，绿色通道会显示为绿色，蓝色通道会显示为蓝色。而cv2.imread读入的图像数据是BGR顺序，因此蓝色通道会显示为蓝色，绿色通道会显示为绿色，红色通道会显示为红色。

这种颜色通道的显示效果差异可能会导致一些问题。例如，如果您使用PIL.Image.open读取一张图像，然后使用cv2.cvtColor函数将这张图像转换为灰度图像，您可能会看到灰度图像的颜色看起来不对。这是因为cv2.cvtColor函数期望图像数据是BGR顺序，而PIL.Image.open读入的图像数据是RGB顺序。

3.像素格式

这两个函数还支持不同的像素格式。PIL.Image.open支持多种像素格式，包括RGB、RGBA、L、P等。而cv2.imread只支持BGR、BGRA、GRAY、RGB、RGBA、YUV420等几种像素格式。

这种像素格式的差异可能会导致一些问题。例如，如果您使用PIL.Image.open读取一张具有透明通道的图像，然后使用cv2.imwrite函数将这张图像写入文件，您可能会发现透明通道丢失了。这是因为cv2.imwrite函数只支持BGR、BGRA、GRAY、RGB、RGBA、YUV420等几种像素格式，而没有透明通道。

4.读写速度

在读写速度方面，PIL.Image.open和cv2.imread也存在一些差异。一般来说，cv2.imread的读写速度比PIL.Image.open更快。这是因为cv2.imread是基于C++开发的，而C++语言的运行速度比Python语言更快。

5.内存占用

在内存占用方面，PIL.Image.open和cv2.imread也存在一些差异。一般来说，cv2.imread的内存占用比PIL.Image.open更少。这是因为cv2.imread只将图像数据加载到内存中，而PIL.Image.open还会将图像数据转换为Pillow Image对象。Pillow Image对象包含了图像数据、颜色模式、元数据等信息，因此它的内存占用比cv2.imread更大。

如何将PIL图像转换为OpenCV图像

如果您需要将PIL图像转换为OpenCV图像，可以使用cv2.cvtColor函数。cv2.cvtColor函数可以将图像数据从一种颜色空间转换为另一种颜色空间。要将PIL图像转换为OpenCV图像，可以使用以下代码：

import cv2
from PIL import Image

# 读取PIL图像
image = Image.open("image.jpg")

# 将PIL图像转换为OpenCV图像
opencv_image = cv2.cvtColor(image, cv2.COLOR_RGB2BGR)

如何将OpenCV图像转换为PIL图像

如果您需要将OpenCV图像转换为PIL图像，可以使用Image.fromarray函数。Image.fromarray函数可以将NumPy数组转换为Pillow Image对象。要将OpenCV图像转换为PIL图像，可以使用以下代码：

import cv2
from PIL import Image

# 读取OpenCV图像
opencv_image = cv2.imread("image.jpg")

# 将OpenCV图像转换为PIL图像
pil_image = Image.fromarray(opencv_image)

比较结果

下表总结了PIL.Image.open和cv2.imread函数的异同：

特征	PIL.Image.open	cv2.imread
通道顺序	RGB	BGR
颜色通道的显示效果	红色通道显示为红色，绿色通道显示为绿色，蓝色通道显示为蓝色	蓝色通道显示为蓝色，绿色通道显示为绿色，红色通道显示为红色
支持的像素格式	RGB、RGBA、L、P等	BGR、BGRA、GRAY、RGB、RGBA、YUV420等
读写速度	较慢	较快
内存占用	较大	较小