隐藏在【python】代码中的诗意 -- 利用字符复现照片

万事可爱^

发布于 2025-01-23 19:06:39

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大家好，今天我们要一起探索如何利用 Python 复现一张照片，给它加上一点“艺术感”。你可能会觉得“照片转字符画？这应该会很难吧。”放心！看完下面的内容你会觉的其实不过如此。

我们将利用 Python 的一些基本库和技巧，将照片转换成字符画——这些字符看起来像图像的像素，通过巧妙地排列组合，就能“复原”原图了，接下来让我看看它到底是怎么实现的。

接下来的事情我将用大名鼎鼎的lena图像来作为演示，图片我放在下面了，有需要的可以自取。

第一章：准备工作

安装必要的库

首先，咱们得准备一些工具。你不可能用手工工具来做这件事，是吧？所以我们需要安装几个 Python 库。打开命令行或者终端，输入以下命令安装：

pip install pillow numpy

Pillow：这是一个非常常用的图像处理库，它能帮助我们读取和操作图片。
NumPy：它是一个强大的科学计算库，用来处理数组和矩阵，在我们的字符画转换中很有用。

安装完这些库后，咱们就可以开始我们的“绘画”之路了。

第二章：加载照片

好了，工具准备完毕。接下来，我们需要导入必要的库，并加载我们的照片。

from PIL import Image
import numpy as np

# 加载照片
image_path = 'lena.png'  # 替换成你的图片路径
img = Image.open(image_path)

这里面的文件路径可以用绝对路径（直接复制图片路径），也可以像上面一样使用相对路径（上面的相对路径是因为和脚本在同一个文件夹下，所以较为简便）。

当然你也可以随便找一张自己喜欢的照片，不管是风景照还是自拍照，都会变得有趣。

在进行转换之前，最好先看看我们原始的图片：

img.show()

这行代码会弹出一个窗口显示你的图片，确保它被正确加载。

第三章：将图片转换为灰度

这一步非常关键。字符画没有颜色，只有亮度的变化。因此，我们需要将图片转换为灰度图。灰度图的每个像素都会有一个亮度值，表示它从黑到白的程度。

# 转换为灰度图
pixels = np.array(img.convert('L'))
pixels.show()

你会看到一张黑白照片，它的色彩已经被“剥离”了，但其实它包含了足够的信息来转换成字符画。好的，接下来我们继续！进入“魔法”阶段了，这是整个过程最有趣的部分，如何将灰度图转换成字符画，让我们的小照片变得生动有趣。

第四章：将灰度值映射为字符

现在我们已经有了灰度图，每个像素的亮度值都在 0（黑色）到 255（白色）之间。那么，如何将这些灰度值映射成不同的字符呢？别着急，我们来一个简单的映射：我们可以用一些字符的密度来代表不同的灰度值。

例如：

空格（' '）表示最亮的部分（白色）
点（'.'）表示稍微暗一点的区域
字母（'@'）和其他字符则代表越来越暗的区域（接近黑色）

我们为每个灰度值选一个字符，越亮的区域使用空格，越暗的区域则用更密集的字符。

定义字符集

我们定义一个字符集，按照亮度从最亮到最暗排列，来映射灰度值：

# 选择字符集，这些字符从空白到最密集
chars = ['@', '#', '8', '&', '%', '$', '*', '+', '=', '-', ':', '.', ' ']

接着，我们可以根据图片来调整图像的大小，并且进行图像的灰度化处理，将彩色图处理成灰度图，接着根据每个像素的灰度值，决定它应该用哪个字符，我们可以根据灰度值的范围来进行映射。

当然如果你觉得这幅字符画非常有艺术感，你可以将它保存成文本文件，方便日后查看或分享。

下面是完整代码。

from PIL import Image

if __name__ == '__main__':
    image_file = 'lena.png'
    height = 100

    img = Image.open(image_file)
    img_width, img_height = img.size
    width = int(2.1 * height * img_width // img_height)
    img = img.resize((width, height), Image.Resampling.LANCZOS)
    pixels = np.array(img.convert('L'))
    print('type(pixels) = ', type(pixels))
    print(pixels.shape)
    print(pixels)
    chars = '@, #, 8, &, %, $, *, +, =, -, :, .,  '
    N = len(chars)
    step = 1000 // N
    print(N)
    result = ''
    for i in range(height):
        for j in range(width):
            result += chars[pixels[i][j] // step]
        result += '\n'
    with open('lena.txt', mode='w') as f:
        f.write(result)

如果你觉得这幅字符画非常有艺术感（当然，肯定有），你可以将它保存成文本文件，方便日后查看或分享。

最后的结果如下图所示