02 用python实现你的绘画梦想

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导语：

​ 你是否还在为当时年少时没有选择自己的梦想而伤心，是否还在为自己的无法成为绘画名家而苦恼，这一切都不需要担心。python都能帮你实现，诶！python怎么能画画呢，一些简单的图案没问题，但是我要是想画素描那肯定没有办法了呀！

需求分析：

通过python代码脚本，实现绘制素描

安装工具

pip install pillow

pip install numpy

代码实现

首先我们需要看一下我们需要的原图:

这是一头大水牛，那我们要如何将它变成一幅素描画呢？

来看我们第一种方案：

# -*- coding: utf-8 -*-
from PIL import Image
from random import randint

old = Image.open(r"da.jpg")
new = Image.new('L', old.size, 255)
w, d = old.size
old = old.convert('L')
PEN_SIZE = 3
COLOR_DIFF = 7
LINE_LEN = 2

for i in range(PEN_SIZE + 1, w - PEN_SIZE - 1):
    for j in range(PEN_SIZE + 1, d - PEN_SIZE - 1):
        originalcolor = 255
        lcolor = sum([old.getpixel((i - r, j))
                      for r in range(PEN_SIZE)]) // PEN_SIZE
        rcolor = sum([old.getpixel((i + r, j))
                      for r in range(PEN_SIZE)]) // PEN_SIZE
        if abs(lcolor - rcolor) > COLOR_DIFF:
            originalcolor -= (255 - old.getpixel((i, j))) // 4
            for p in range(-LINE_LEN + randint(-1, 1), LINE_LEN + randint(-1, 1)):
                new.putpixel((i, j + p), originalcolor)

        ucolor = sum([old.getpixel((i, j - r))
                      for r in range(PEN_SIZE)]) // PEN_SIZE
        dcolor = sum([old.getpixel((i, j + r))
                      for r in range(PEN_SIZE)]) // PEN_SIZE
        if abs(ucolor - dcolor) > COLOR_DIFF:
            originalcolor -= (255 - old.getpixel((i, j))) // 4
            for p in range(-LINE_LEN + randint(-1, 1), LINE_LEN + randint(-1, 1)):
                new.putpixel((i + p, j), originalcolor)

        lucolor = sum([old.getpixel((i - r, j - r))
                       for r in range(PEN_SIZE)]) // PEN_SIZE
        rdcolor = sum([old.getpixel((i + r, j + r))
                       for r in range(PEN_SIZE)]) // PEN_SIZE
        if abs(lucolor - rdcolor) > COLOR_DIFF:
            originalcolor -= (255 - old.getpixel((i, j))) // 4
            for p in range(-LINE_LEN + randint(-1, 1), LINE_LEN + randint(-1, 1)):
                new.putpixel((i - p, j + p), originalcolor)

        rucolor = sum([old.getpixel((i + r, j - r))
                       for r in range(PEN_SIZE)]) // PEN_SIZE
        ldcolor = sum([old.getpixel((i - r, j + r))
                       for r in range(PEN_SIZE)]) // PEN_SIZE
        if abs(rucolor - ldcolor) > COLOR_DIFF:
            originalcolor -= (255 - old.getpixel((i, j))) // 4
            for p in range(-LINE_LEN + randint(-1, 1), LINE_LEN + randint(-1, 1)):
                new.putpixel((i + p, j + p), originalcolor)

new.save(r"pencil_drawing.jpg")

我们这第一份素描图案时以线条为单位进行素描的，而且还增加了随机函数，图案中线条的长度不确定，这样创作的素描看上去更加柔和，看起来更加接近真实的人类作画的风格。

但是这个方法有一些弊端，

• 一是代码量较多
• 二是执行速度过慢

你想通过这个方式实现一个素描图案，需要等待很长时间。

那么有没有更好的方式呢？

来，我们再来看，接下来我们要用一种更友好的方式来实现这个需求

from PIL import Image
import numpy as np

a = np.asarray(Image.open('牛.jpg').convert('L')).astype('float')
depth = 10.  # (0-100)
grad = np.gradient(a)  # 取图像灰度的梯度值
grad_x, grad_y = grad  # 分别取横纵图像梯度值
grad_x = grad_x * depth / 100.
grad_y = grad_y * depth / 100.
A = np.sqrt(grad_x ** 2 + grad_y ** 2 + 1.)
uni_x = grad_x / A
uni_y = grad_y / A
uni_z = 1. / A
vec_el = np.pi / 2.2  # 光源的俯视角度，弧度值
vec_az = np.pi / 4.  # 光源的方位角度，弧度值
dx = np.cos(vec_el) * np.cos(vec_az)  # 光源对x 轴的影响
dy = np.cos(vec_el) * np.sin(vec_az)  # 光源对y 轴的影响
dz = np.sin(vec_el)  # 光源对z 轴的影响
b = 255 * (dx * uni_x + dy * uni_y + dz * uni_z)  # 光源归一化
b = b.clip(0, 255)
im = Image.fromarray(b.astype('uint8'))  # 重构图像
im.save('new.jpg')

可能细心一点，大家可以看到我使用的是，数据分析，金融量化，机器学习，人工智能的必备工具包numpy,而且代码量缩短的二十几行了，效果相较于上面那种方式，还要更好一些，运行的速度也要快很多倍。