使用Python读取16位PNG图像文件

Question

我试图读取以16位数据类型编写的PNG图像文件。数据应转换为NumPy数组。但我不知道如何阅读16位＆＃39;中的文件。我尝试使用PIL和SciPy，但是当它们加载时它们将16位数据转换为8位数据。谁能告诉我如何从16位PNG文件中提取数据并将其转换为NumPy数组而不更改数据类型？

以下是我使用的脚本。

from scipy import misc
import numpy as np
from PIL import Image
#make a png file    
a = np.zeros((1304,960), dtype=np.uint16)
a[:] = np.arange(960)
misc.imsave('16bit.png',a)

#read the png file using scipy
b = misc.imread('16bit.png')
print "scipy:" ,b.dtype

#read the png file using PIL
c = Image.open('16bit.png')   
d = np.array(c)
print "PIL:", d.dtype

Answer 1

我在这里遇到同样的问题。我用我自己创建的16位图像测试了它。当我用png包加载它们时，所有这些都被正确打开了。也是＆＃39;文件＆＃39;的输出看起来没问题。

用PIL打开它们总是导致8位numpy-arrays。

在Linux btw上使用Python 2.7.6。

像这样对我有用：

import png
import numpy as np

reader = png.Reader( path-to-16bit-png )
pngdata = reader.read()
px_array = np.array( map( np.uint16, pngdata[2] ) 
print( px_array.dtype )

也许有人可以提供更多信息，在哪种情况下前一种方法有效？ （因为这个很慢）

提前致谢。

Answer 2

我怀疑你的＆＃34; 16位＆＃34; PNG不是16位。 （如果您使用的是Linux或Mac，则可以运行file 16bit.png并查看其内容）

当我使用PIL和numpy时，我得到一个带有16位值的32位数组：

import PIL.Image
import numpy

image = PIL.Image.open('16bit.png')   
pixel = numpy.array(image)

print "PIL:", pixel.dtype

print max(max(row) for row in pixel)

输出是：

PIL: int32
65535

Answer 3

这是因为PIL不支持16位数据，如下所述：http://effbot.org/imagingbook/concepts.htm

我使用osgeo gdal包（可以读取PNG）。

#Import
import numpy as np
from osgeo import gdal

#Read in PNG file as 16-bit numpy array
lon_offset_px=0
lat_offset_px=0
fn = 'filepath'
gdo = gdal.Open(fn)
band = gdo.GetRasterBand(1)
xsize = band.XSize
ysize = band.YSize
png_array = gdo.ReadAsArray(lon_offset_px, lat_offset_px, xsize, ysize)
png_array = np.array(png_array)

这将返回

png_array.dtype
dtype('uint16')

我找到的一种更清洁的方法是使用skimage包。

from skimage import io
im = io.imread(jpg)

在哪里＆＃39; im＆＃39;将是一个numpy阵列。 注意：我还没有使用PNG对此进行测试，但它适用于TIFF文件

Answer 4

我建议使用opencv：

pip install opencv-python

和

import cv2
image = cv2.imread('16bit.png', cv2.IMREAD_UNCHANGED)

• 与OpenImageIO相比，可以从pip安装opencv
• 读取单个4000x4000 png所需的时间与PIL大致相同，但是PIL使用更多的CPU，并且需要更多时间才能将数据转换回uint16。

Answer 5

我正在使用png模块： 首先通过以下方式安装png：

>pip install pypng

然后

import png
import numpy as np
reader = png.Reader('16bit.png')
data = reader.asDirect()
pixels = data[2]
image = []
for row in pixels:
  row = np.asarray(row)
  row = np.reshape(row, [-1, 3])
  image.append(row)
image = np.stack(image, 1)
print(image.dtype)
print(image.shape)

Answer 6

我一直在使用PIL版本5.3.0来处理此图像：

它可以读取数据：

>>> image = Image.open('/home/jcomeau/Downloads/grayscale_example.png')
>>> image.mode
'I'
>>> image.getextrema()
(5140, 62708)
>>> image.save('/tmp/test.png')

并以正确的模式保存，但是内容不相同：

jcomeau@aspire:~$ diff /tmp/test.png ~/Downloads/grayscale_example.png 
Binary files /tmp/test.png and /home/jcomeau/Downloads/grayscale_example.png differ
jcomeau@aspire:~$ identify /tmp/test.png ~/Downloads/grayscale_example.png 
/tmp/test.png PNG 85x63 85x63+0+0 16-bit sRGB 6.12KB 0.010u 0:00.000
/home/jcomeau/Downloads/grayscale_example.png PNG 85x63 85x63+0+0 16-bit sRGB 6.14KB 0.000u 0:00.000

但是，image.show()始终会转换为8位灰度级，固定在0和255之间。因此，对于在转换的任何阶段查看所得到的内容都没有用。尽管我可以编写一个例程来执行此操作，甚至可以编写Monkeypatch .show()，但是我只是在另一个xterm中运行了display命令。

>>> image.putdata([n - 32768 for n in image.getdata()])
>>> image.getextrema()
(-27628, 29940)
>>> image.save('/tmp/test2.png')

请注意，转换为模式I;16并没有帮助：

>>> image.convert('I;16').save('/tmp/test3.png')
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
  File "/home/jcomeau/.local/lib/python2.7/site-packages/PIL/Image.py", line 1969, in save
    save_handler(self, fp, filename)
  File "/home/jcomeau/.local/lib/python2.7/site-packages/PIL/PngImagePlugin.py", line 729, in _save
    raise IOError("cannot write mode %s as PNG" % mode)
IOError: cannot write mode I;16 as PNG

Answer 7

我建立的最简单的解决方案：

当我打开16位单色PNG枕头时，无法以I;16模式正确打开它。 Image.mode作为I（32位）打开​​

因此，转换为numpy数组的最佳方法。它是dtype =“ int32”，因此我们将其转换为dtype =“ uint16”。

import numpy as np
from PIL import Image

im = Image.fromarray(np.array(Image.open(name)).astype("uint16"))
print("Image mode: ",im.mode))

在Pillow 6.1.0的Python 3.6.8中进行了测试

Answer 8

您还可以使用出色的OpenImageIO库的Python API。

import OpenImageIO as oiio
img_input = oiio.ImageInput.open("test.png")    # Only reads the image header
pix = img_input.read_image(format="uint16")     # Reads the pixels into a Numpy array

OpneImageIO在VFX行业中得到广泛使用，因此大多数Linux发行版都附带了一个本机软件包。不幸的是，本来很好的文档都是PDF格式（我个人更喜欢HTML），请在/usr/share/doc/OpenImageIO中查找。

Answer 9

基于弗雷迪先生的answer，要考虑的另一种选择是使用pypng加载它，如下所示：

import png
pngdata = png.Reader("path/to/16bit.png").read_flat()
img = np.array(pngdata[2]).reshape((pngdata[1], pngdata[0], -1))

您可以使用pip安装pypng：

pip install pypng

png.Reader.read_flat（）中的dtype正确为uint16，并且np.ndarray的重塑将其设置为（高度，宽度，通道）格式。

Answer 10

imageio 库支持 16 位图像：

from imageio import imread, imwrite
import numpy as np
from PIL import Image

#make a png file    
a = np.arange(65536, dtype=np.uint16).reshape(256,256)
imwrite('16bit.png',a)

#read the png file using imageio
b = imread('16bit.png')
print("imageio:" ,b.dtype)
#imageio: uint16


#read the png file using PIL
c = Image.open('16bit.png')
d = np.array(c)
print("PIL:", d.dtype)
# PIL: int32

使用 imagemagick：

>> identify 16bit.png 
16bit.png PNG 256x256 256x256+0+0 16-bit Grayscale Gray 502B 0.000u 0:00.000