在不使用第三方库的情况下读取图像数组

原创

华科云商小徐

发布于 2024-02-05 10:27:27

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发布于 2024-02-05 10:27:27

文章被收录于专栏：小徐学爬虫

"读取图像数组"通常指的是从图像文件中读取像素数据，并将其存储为数组。在图像处理和计算机视觉中，这是一种常见的操作，它使得图像可以被程序处理和分析。

一般而言，读取图像数组的过程包括以下步骤：选择合适的图像库或工具、打开图像文件、读取图像数据。

今天我将要通过不使用第三方库的方法去读取图像组数的问题详细解释。

1、问题背景

图像处理中，经常需要将图像读入内存，以便进行进一步的处理。Python中的PIL库提供了方便的图像读取功能，但有时我们需要在不使用第三方库的情况下读取图像数组。例如，在嵌入式系统中，由于资源有限，可能无法安装第三方库。

2、解决方案

2.1、图像格式分析

在不使用第三方库的情况下读取图像数组，首先需要了解图像的格式。常见图像格式包括JPEG、PNG、BMP等。每种图像格式都有自己的存储方式和特点。

2.2、读取图像字节流

根据图像格式，我们可以使用Python中的文件操作函数读取图像的字节流。例如，对于JPEG图像，我们可以使用以下代码读取图像字节流：

with open("image.jpg", "rb") as f:
    image_bytes = f.read()

2.3、解析图像字节流

读取图像字节流后，我们需要根据图像格式解析字节流，提取出图像数据。对于JPEG图像，我们可以使用以下代码解析字节流：

import struct

# 解析JPEG图像头
header = image_bytes[:2]
if header != b"\xff\xd8":
    raise ValueError("Invalid JPEG header")

# 解析JPEG图像体
body = image_bytes[2:]

# 解析JPEG图像段
segments = []
while body:
    segment_length = struct.unpack(">H", body[:2])[0]
    segment_type = body[2:4]
    segment_data = body[4:segment_length]
    segments.append((segment_type, segment_data))
    body = body[segment_length:]

# 提取图像数据
image_data = None
for segment_type, segment_data in segments:
    if segment_type == b"JFIF":
        image_data = segment_data
        break

if image_data is None:
    raise ValueError("No JFIF segment found")

2.4、将图像数据转换为数组

提取图像数据后，我们需要将其转换为数组，以便进行进一步的处理。我们可以使用以下代码将图像数据转换为数组：

import numpy as np

image_array = np.frombuffer(image_data, dtype=np.uint8)

2.5、示例代码

以下是如何使用上面的代码读取图像数组的示例代码：

import struct
import numpy as np

def read_jpeg_image(filename):
    with open(filename, "rb") as f:
        image_bytes = f.read()

    # 解析JPEG图像头
    header = image_bytes[:2]
    if header != b"\xff\xd8":
        raise ValueError("Invalid JPEG header")

    # 解析JPEG图像体
    body = image_bytes[2:]

    # 解析JPEG图像段
    segments = []
    while body:
        segment_length = struct.unpack(">H", body[:2])[0]
        segment_type = body[2:4]
        segment_data = body[4:segment_length]
        segments.append((segment_type, segment_data))
        body = body[segment_length:]

    # 提取图像数据
    image_data = None
    for segment_type, segment_data in segments:
        if segment_type == b"JFIF":
            image_data = segment_data
            break

    if image_data is None:
        raise ValueError("No JFIF segment found")

    # 将图像数据转换为数组
    image_array = np.frombuffer(image_data, dtype=np.uint8)

    return image_array

if __name__ == "__main__":
    image_array = read_jpeg_image("image.jpg")
    print(image_array)

通过上面的了解，我们需要注意的是，图像数组的表示方式可能取决于所使用的库和编程语言。例如，OpenCV 使用 BGR（蓝、绿、红）通道顺序，而其他库可能使用不同的通道顺序。在处理图像数组时，了解所使用库的约定是非常重要的。上面就是今天的全部内容，如果有啥问题可以评论区留言讨论。

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