写在前面

如何使用python给心爱的女朋友画一张素描？热心网友：程序员有女朋友？

莫慌，等我学python 一年、两年、三年、四年、五年...... 代码它不香吗，陪你熬夜，给你创造对象。言归正传，会写代码的男人是最帅的，让我们开启python之旅吧。

• 环境配置

python版本： 3.6.0

编辑器： pycharm

项目所需要的环境安装包

ps: 每一步都有代码和排版截图，方便学习

pip install pillow

• 代码目录结构：

第一步：导入相关的python包

# encoding:utf-8


import os
from PIL import Image, ImageFilter, ImageOps
import imghdr

使用python包的作用：

os: 本项目只用到了对文件、文件夹的操作。

PIL: Python Imaging Library，是Python平台的图像处理标准库。PIL功能非常强大，API也非常简单易用。

imghdr: 是一个用来检测图片类型的模块，传递给它的可以是一个文件对象，也可以是一个字节流。

第二步：参数配置类

class CONF:
    input_path = "input_img"    # 待处理的图片
    output_path = "output_img"  # 处理后的图片
    pen_size = 3                # 定义画笔的大小 （素描画风格生效）
    color_diff = 6              # 色差扩散器     （素描画风格生效）
    blur = 25                   # 模糊度          （水墨画风格生效）
    alpha = 1.0                 # 融合度          （水墨画风格生效）
    picture_type = 0            # 0 表示素描风格， 1 表示水墨画风格
    picture_name = ["素描风格", "水墨画风格"]
    is_log = True               # 是否打印日志信息

这里是个人编程的习惯，我习惯把一些配置，例如：文件路径、模型存放路径、模型参数统一放在一个类中。当然，实际项目开发的时候，是用config 文本文件存放，不会直接写在代码里，这里为了演示方便，就写在一起，也方便运行。这块代码放在代码文件的开头也方便查看和修改。

第三步：类的初始化

class SketchPic:


    def __init__(self, input_path, output_path, pen_size, color_diff, blur, alpha, picture_type, picture_name, is_log):
        self.input_path = input_path
        self.output_path = output_path
        self.pen_size = pen_size
        self.color_diff = color_diff
        self.blur = blur
        self.alpha = alpha
        self.picture_type = picture_type
        self.picture_name = picture_name
        self.is_log = is_log


    """ 初始化 """
    @classmethod
    def initialize(cls, config):
        input_path = config.input_path
        output_path = config.output_path
        pen_size = config.pen_size
        color_diff = config.color_diff
        blur = config.blur
        alpha = config.alpha
        picture_type = config.picture_type
        picture_name = config.picture_name
        is_log = config.is_log
        return cls(input_path, output_path, pen_size, color_diff, blur, alpha, picture_type, picture_name, is_log

initialize() 函数和 __init__() 函数 是对象初始化和实例化，其中包括基本参数的赋值、最后返回用户一个对象。这里作为一个类的基本操作，是属于一个通用模板，在大多数项目中，都可以这么去写。为了养成良好的编程习惯，大家可以把这个模板记下来，后续直接套用，修改部分参数就可以了。

第四步： 类的主流程函数

""" 主流程 """
def main_process(self, ):
    if os.path.exists(self.input_path) and os.path.isdir(self.output_path):
        self.__visit_dir_files(self.input_path, self.output_path, self.input_path)
        if self.is_log:
            print(u'完成！所有图片已保存至路径' + self.output_path)
    else:
        print(u'待处理的图片存放的位置 %s, 如果没有请新建目录 %s' % (self.input_path, self.input_path))
        print(u'生成素描后的图片存放位置 %s, 如果没有请新建目录 %s' % (self.output_path, self.output_path))


""" 图片处理 """
def __img_deal(self, img_path, save_path):
    # todo:...
    try:
        if self.picture_type == 0:
            self.__draw_gray_img(img_path, save_path)   # 素描风格
        elif self.picture_type == 1:
            self.__water_draw(img_path, save_path)      # 水墨画风格
        else:
            print("picture_type 值只能为 0 或 1")
            return
        if self.is_log:
            print(u'图片[' + img_path + u']处理完毕')
    except :
        print(u'图片[' + img_path + u']出错')

在写代码的时候，一定要抓住主线，就是代码运行的主流程。因为一个完整可靠的项目，它是有很多细枝末节考虑，很多步骤是要分模块来写。主流程就是把主心干确定好，各个模块的入口确定好。这样开发的时候，思路会比较清晰，不会被细节吸引住。这里主心干只有个函数 __visit_dir_files() 的调用，但是它的外围都是一些边界条件的判定，不重要，但是没有它们程序会出现BUG。

__img_deal() 函数是根据配置参数，调用指定绘画函数，起到一个转发器的作用。

第五步： 生成水墨画风格的函数

"""水墨画风格"""
def __water_draw(self, img_path, save_path):
    input_img = Image.open(img_path)
    gray_image = input_img.convert('L')  # 图片转换成灰色
    gray_image_2 = gray_image.copy()
    gray_image_2 = ImageOps.invert(gray_image_2)
    width, height = gray_image.size
    for i in range(self.blur):  # 模糊度
        gray_image_2 = gray_image_2.filter(ImageFilter.BLUR)
    for x in range(width):
        for y in range(height):
            a = gray_image.getpixel((x, y))
            b = gray_image_2.getpixel((x, y))
            gray_image.putpixel((x, y), min(int(a * 255 / (256 - b * self.alpha)), 255))
    gray_image.save(save_path)

根据模糊度和融合度，对图片的各个像素点进行运行，最后生成水墨画风格的图片。

第六步： 生成素描画风格的函数

"""素描画风格"""
def __draw_gray_img(self, img_path, save_path):
    """
    素描画风格
    :param in_img_name: 
    :param out_img_name: 
    :param pen_size:        定义画笔的大小
    :param color_diff:      色差扩散器
    :return: 
    """
    # 图像组成：红绿蓝  （RGB）三原色组成    亮度（255,255,255）
    img = Image.open(img_path)
    new = Image.new("L", img.size, 255)
    width, height = img.size
    img = img.convert("L")


    # 逐个像素点绘制
    for i in range(self.pen_size + 1, width - self.pen_size - 1):
        for j in range(self.pen_size + 1, height - self.pen_size - 1):
            original_color = 255 # 原始的颜色
            # 逐个灰度计算
            original_color = self.__pix_color_pick(img, new, i, j, original_color, -1, 0, 1, 0)
            original_color = self.__pix_color_pick(img, new, i, j, original_color, 0, -1, 0, 1)
            original_color = self.__pix_color_pick(img, new, i, j, original_color, -1, -1, 1, 1)
            self.__pix_color_pick(img, new, i, j, original_color, 1, -1, -1, 1)
    new.save(save_path) # 保存图片


""" 素描风格 每个像素点的灰度计算  """
def __pix_color_pick(self, img, new_img, i, j, original_color, a_ir, a_jr, b_ir, b_jr):
    a_color = sum([img.getpixel((i + r * a_ir, j + r * a_jr)) for r in range(self.pen_size)]) // self.pen_size
    b_color = sum([img.getpixel((i + r * b_ir, j + r * b_jr)) for r in range(self.pen_size)]) // self.pen_size
    if abs(a_color - b_color) > self.color_diff:
        original_color -= (255 - img.getpixel((i, j))) // 4
        new_img.putpixel((i, j), original_color)
    return original_colo

根据画笔大小和色差扩散器大小，对图片的各个像素点进行运行，最后生成素描画风格的图片。

第七步： 递归访问文件

""" 创建文件夹 """
def __mkdir(self, path):
    path = path.strip().rstrip("\\")
    is_exists = os.path.exists(path)
    if not is_exists:
        os.makedirs(path)
        return True
    else:
        return False


""" 递归访问文件/文件夹 """
def __visit_dir_files(self, org_input_dir, org_output_dir, recursion_dir):
    single_file = False
    if os.path.isdir(recursion_dir):
        dir_list = os.listdir(recursion_dir)
    else:
        dir_list = [recursion_dir]
        single_file = True
    for i in range(0, len(dir_list)):
        path = os.path.join(recursion_dir, dir_list[i])
        if os.path.isdir(path):
            self.__visit_dir_files(org_input_dir, org_output_dir, path)
        else:
            if imghdr.what(path):
                abs_output_dir = org_output_dir + recursion_dir[len(org_input_dir):]
                target_path = os.path.join(abs_output_dir, self.picture_name[self.picture_type] + dir_list[i])
                if single_file:
                    target_path = os.path.join(org_output_dir, self.picture_name[self.picture_type] + os.path.basename(dir_list[i]))
                target_dir_name = os.path.dirname(target_path)
                if not os.path.exists(target_dir_name):
                    self.__mkdir(target_dir_name)
                self.__img_deal(path, target_path)

这里也有一个难点，递归访问文件/文件夹。递归，就是自己调用自己。可以把它当成“分治法”，打个比方，如果你想解决一个很大的难题，直接计算是非常困难的，可以把它拆解成多个小问题，一个一个来解决。而递归，就是起到一个“分治”的作用。它调用的过程，就是数据结构里面的“栈”（先进后出）。

我当时开始学习算法的时候，递归算法也是研究了一个星期才懂它的原理。所以大家学习的时候，不要着急，先在纸上模拟调用过程，慢慢就会懂了。

第八步： 主函数入口

if __name__ == '__main__':


    sketch_pic = SketchPic.initialize(config=CONF)
    sketch_pic.main_process()

输入输出：

最后，给一点点学习建议，不懂的时候，先弄明白它的功能以及会使用它，让代码先运行起来。等有时间就一个一个细节去攻破它，编程和写文章一样，需要慢慢积累，加油。

如果有疑问想获取源码，可以关注后，在后台私信我，回复：python素描。 我把源码发你。最后，感谢大家的阅读，祝大家工作生活愉快！