首页
学习
活动
专区
工具
TVP
发布
精选内容/技术社群/优惠产品,尽在小程序
立即前往

故宫下雪了!我花了45秒,用Python给它画了一组手绘图

这是恋习Python之手把手系列第

10篇原创首发文章

这几天,许多城市,迎来了2019年的第一场雪

13日早晨,当北京市民拉开窗帘时发现,窗外雪花纷纷扬扬在空中飘落

而且越下越大,树上、草地、屋顶、道路上...都落满雪花

京城银装素裹,这是今冬以来北京迎来的第二场降雪

一下雪,北京就变成了北平,故宫就变成了紫禁城

八万张门票在雪花飘下来之前,便早已预订一空

看着朋友圈、微博好友都在纷纷晒图,小编只能羡慕不已。

不过,恋习Python突然想到,可以通过Python将故宫的建筑物图片,转化为手绘图(素描效果)。效果图如下:

一、概念与原理

我们都知道手绘图效果的特征主要有:

黑白灰色;边界线条较重;相同或相近色彩趋于白色;略有光源效果

核心原理:利用像素之间的梯度值和虚拟深度值对图像进行重构,根据灰度变化来模拟人类视觉的模拟程度

把图像看成二维离散函数,灰度梯度其实就是这个二维离散函数的求导,用差分代替微分,求取图像的灰度梯度。常用的一些灰度梯度模板有:Roberts 梯度、Sobel 梯度、Prewitt 梯度、Laplacian 梯度。

以Sobel 梯度计算来解释:

首先计算出、,然后计算梯度角

梯度方向及图像灰度增大的方向,其中梯度方向的梯度夹角大于平坦区域的梯度夹角。如下图所示,灰度值增加的方向梯度夹角大,此时梯度夹角大的方向为梯度方向。对应在图像中寻找某一点的梯度方向即通过计算该点与其8邻域点的梯度角,梯度角最大即为梯度方向。

二、图像的数组形式与变换

其中,需要用到的方法:

Image.open( ): 打开图片

np.array( ) : 将图像转化为数组

convert("L"): 将图片转换成二维灰度图片

Image.fromarray( ): 将数组还原成图像uint8格式

代码如下:

三、图像的手绘效果处理

实现思路步骤:

1、梯度的重构

numpy的梯度函数的介绍

np.gradient(a) : 计算数组a中元素的梯度,f为多维时,返回每个维度的梯度

离散梯度: xy坐标轴连续三个x轴坐标对应的y轴值:a, b, c 其中b的梯度是(c-a)/2

而c的梯度是: (c-b)/1

当为二维数组时,np.gradient(a) 得出两个数组,第一个数组对应最外层维度的梯度,第二个数组对应第二层维度的梯度。

代码如下:

2、构造guan光源效果

设计一个位于图像斜上方的虚拟光源

光源相对于图像的视角为Elevation,方位角为Azimuth

建立光源对各点梯度值的影响函数

运算出各点的新像素值

其中:

np.cos(evc.el) : 单位光线在地平面上的投射长度

dx,dy,dz :光源对x,y,z三方向的影响程度

3、梯度归一化

构造x和y轴梯度的三维归一化单位坐标系;

梯度与光源相互作用,将梯度转化为灰度。

4、图像生成

具体详情代码如下:

最终效果图对比:

参考资料:北京理工大学的嵩天老师的网络课程

最后,恋习Python温馨提示:

人生苦短,我用Python;

除了生娃,啥都能干!!

欢迎大家在留言处,留言自己曾经用Python做过哪些有意思的事!

觉得有意思,可否点个好看

  • 发表于:
  • 原文链接https://kuaibao.qq.com/s/20190216G0XH1T00?refer=cp_1026
  • 腾讯「腾讯云开发者社区」是腾讯内容开放平台帐号(企鹅号)传播渠道之一,根据《腾讯内容开放平台服务协议》转载发布内容。
  • 如有侵权,请联系 cloudcommunity@tencent.com 删除。

扫码

添加站长 进交流群

领取专属 10元无门槛券

私享最新 技术干货

扫码加入开发者社群
领券