изображение,
обработка
32 коммент.
Часто требуется не просто обработать или улучшить изображение, но применить последовательность операций к большому количеству изображений. В этом нам поможет консольный графический редактор ImageMagick.
Установка и первые шаги
Устанавливается черзвычайно просто:
С пакетом ImageMagick (во всяком случае в Дебиане) поставляется могучий мануал в PDF на 320 страницах - весьма толковое руководство, но на английском. До его завершения весьма далеко: описаны только опции командной строки, а остальное просто набросано.
Консольный графический редактор
У многих моих подоконных товарищей такое словосочетание вызывает когнитивный диссонанс: как графический редактор может быть консольным!? Может, и бывает чрезвычайно полезен, когда нужно обработать не одно, а множество изображений, лежащих к тому же в разных каталогах. Естественно, в альтернативной среде приняты наиболее топорные средства решения проблем: тыкать и выделять мышкой, и для каждого файла повторять процедуру. Самые продвинутые слышали об Action в фотошопе, но и это средство - не панацея (а кроме того, требует немалого времени на отладку комбинации действий).
Ниже - часть используемых мной команд обработки изображений, разбитых по категориям (насколько это возможно).
Операции с цветом
Имеется в виду изменение цветовых пространств: RGB/CMYK, grayscale и BW. Всё, что связано с изменением цветов.
Перевод в оттенки серого
-colorspace GRAY
Перевод в чёрно-белое изображение
Здесь есть несколько методов: бинаризация по порогу (threshold), с диффузией ошибки (метод Floyd/Steinberg, error diffusion) и локальный адаптивный порог.
Бинаризация с диффузией ошибки выполняется ключом:
-dither
-monochrome
Вместе с этой опцией следует применять ключи -colors или -monochrome для определения цветового пространства, к которому применяется преобразование.
Бинаризация по порогу делается при помощи ключа:
-threshold число
где число - значение порога.
-lat ШиринаxДлина{+-}Смещение{%}
Здесь имеется в виду область размером ШиринаxДлина, в пределах которой происходит порог. Смещение определяет степень отклонения значений пикселей (в процентах). Данные параметры стоит подбирать с визуальным контролем (запустить ещё и просмотрщик изображений).
Постеризация
Уменьшение количества цветов на изображении:
-posterize числооттенков
до числаоттенков приводит к сокращению и "огрублению" оттенков изображения.
Инвертирование
Чтобы инвертировать изображение (цветное или полутоновое), надо указать ключ:
-negate
Действует для цветых и полутоновых изображений.
Изменение разрядности изображения
Чтобы перевести 16-битное изображение в 8-битное, нужно воспользоваться ключом:
-depth 8
Кто сказал, что в Линукс нельзя работать с 16-битным цветом?
Операции с освещённостью
Всё, что касается освещённости пикселей, без привязки к цветовому пространству: гамма-коррекция, контрастирование.
Повышение / понижение контраста
Изменение контрастности изображения достигается:
-contrast
+contrast
При этом -contrast повышает контрастность, а + понижает.
Эквализация гистограммы
Автоматическое контрастирование изображения:
-equalize
Производит автоматическую эквализацию гистограммы - алгоритм изменяет гистограмму изображения так, чтобы она была равномерна по светам и теням.
Нормализация
Для того, чтобы значения пикселей изображения занимали весь диапазон, следует указать ключ:
-normalize
Этим достигается повышение контраста на изображении.
Гамма-коррекция
Для гамма-коррекции изображения следует указать ключ:
-gamma значение
Значения меньшие 1.0 делают изображение темнее, значения более 1.0 осветляют изображение. Наиболее часто применяемые значения лежат в пределах от 0.8 до 2.3
Можно применять разные значения гамма-коррекции для разных цветовых каналов, например так: -gamma 1.7/2.3/1.2
Уровни
Более тонкая настройка контрастности изображения при помощи уровней:
-level точкачёрного{,точкабелого}{%}{,значениегаммакоррекции}
можно указывать как в абсоютных величинах, например -level 10,65000 так и в процентах -level 2%,98%
По умолчанию гамма стоит равная 1.0 (то есть без гамма-коррекции), но её можно задать, например, так -level 2%,98%,0.8
Геометрические преобразования
Здесь я приведу несколько полезных команд, которые позволяют менять масштаб изображения или кадрировать его. Безусловно, вслепую определить точные координаты очень сложно, но ведь никто не воспрещает использовать консольные и графические утилиты вместе?
Изменить размер изображения
Можно задать точный размер в пикселях:
-resize MMMxNNN
изменить размер изображения на MMMxNNN. При этом плотность изображения сохраняется изначальной.
Можно задать в процентах:
-resize 200%
то есть увелилить в 2 раза.
Более быстрый, но грубый алгоритм маштабирования:
-scale число%
масштабирует изображение в заданном процентном соотношении.
Кадрировать изображение
Для кадрирования изображения следует использовать:
-crop ШиринаxВысота{+-}<ИсходноеХ>{+-}<ИсходноеY>{%}
Имеется в виду, что требуется вырезать область ШиринахВысота, причём область смещена на значение ИсходноеХ и ИсходноеY пикселей. Значения двух последних параметров - на самом деле просто координата левого верхнего угла области, для которой указаны данные ширины и высоты. Описание дано в терминологии GiMP: если там вызвать диалог кадрирования,то станет понятным, что имеется в виду.
Изменить плотность изображения
Для того, чтобы задать количество пикселей на дюйм, следует воспользоваться ключом:
-density DPIгоризонтальноеxDPIвертикальное
-density число
Первый вариант нужен тогда, когда по вертикали и горизонтали разрешение разное. Второй вариант проще: если нужно задать разрешение, одинаковое в обоих направлениях.
Поворот изображения
Чтобы повернуть изображение, указываем:
-rotate "+-градусы"
Для того, чтобы повернуть изображение по часовой стрелке, пишем -rotate "+90" для поворота против часовой стрелки, соответственно
Если поворот производится на произвольное число градусов, то изображение поворачивается как целое, увеличиваясь для вмещения исходной картинки. Появившиеся области становятся цвета фона, который определяется параметром -fill цвет.
Фильтры для улучшения изображений
Приведены алгоритмы размытия / повышения резкости и шумоподавления.
Размытие по Гауссу
Чтобы размыть изображение по Гауссу:
-blur Радиус
-blur РАДИУСxСИГМА
Размытие изображения по Гауссу на РАДИУС пикселей. Опционально можно задать степень (стандартное отклонение) - задав СИГМУ.
Размыть изображение, "завращав" его вокруг центра, можно:
-swirl градус
на заданное количество градусов.
Удаление спекл-шума
Простой метод удаления спекл-шума (мультипликативный шум):
-despeckle
Действие приводит к лёгкому размытию.
Выделение краёв
Для выделения краёв на изображении следует использовать ключ:
-edge радиус
Приводит к появлению оконтуренного изображения (по всей видимости, применяется метод Собела).
Увеличение резкости
Для того, чтобы изображение стало более резким, можно применить ключ:
Используется оператор Гаусса, требуется задание радиуса и стандартного отклонения (Сигма)
Медианная фильтрация
Для удаления импульсного шума с изображения следует использовать медианную фильтрацию:
-median радиус
значение параметра задаёт область оценки шума для алгоритма.
Для повышения резкости изображение, особенно на контурах, можно применить нечёткую маску:
-unsharp РадиусxСигма+величина+порог
Используется оператор Гаусса, которому требуется задать Радиус и Сигму (для достижения хороших результатов радиус должен быть больше сигмы). По умолчанию 0 и 1.0 соответственно.
Параметр величина есть процент разницы между оригинальным и нечётким изображением, умолчание 1.0, а порог - величина количественной разницы между изображениями (умолчание 0.05).
Добавление / удаление шума (по ближайшим соседям)
Шумоподавление выполняется при указании ключа:
-noise радиус
Удаление шума с изображения на основе анализа величин значений ближайших пикселей в области заданного радиуса. Пиксель считается шумовым и заменяется на среднее по области, если и только если значение пикселя является максимумом или минимумом в данной области.
Чтобы добавить шум к изображению, указываем:
+noise тип
Можно добавить шумы: Uniform (однородный), Gaussian (Гауссов), Multiplicative (спекл-шум), Impulse (импульсный), Laplacian (Лапласов шум), Poisson (шум Пуассона).
Вместо заключения
Мне давно хотелось разобраться с возможностями ImageMagick, а тут выдалось время, когда вся работа сделана, а новой ещё не нагрузили :-) К сожалению, фраза сейчас не актуальна :-)))
Ссылки
Мануал в формате PDF я уже упоминал, очень толковая вещь, но занудно написанная и довольно неряшливая. Начальные сведения можно найти у моего забугорного коллеги, продвинутые сведения и приёмы - у орлов из IBM. Товарищ jetxee привёл несколько примеров использования ImageMagick в скриптах. Этого должно хвтатить на первое время.
Читать далее
Установка и первые шаги
Устанавливается черзвычайно просто:
apt-get install imagemagickи всё. Но дальше меня лично ждал сюрприз: а где, собственно, программа? На самом деле этот пакет содержит несколько программ: display, animate, identify, convert, montage, mogrify и composite. Здесь я приведу свой скромный опыт работы с основной программой пакета - всемогущей convert.
С пакетом ImageMagick (во всяком случае в Дебиане) поставляется могучий мануал в PDF на 320 страницах - весьма толковое руководство, но на английском. До его завершения весьма далеко: описаны только опции командной строки, а остальное просто набросано.
Консольный графический редактор
У многих моих подоконных товарищей такое словосочетание вызывает когнитивный диссонанс: как графический редактор может быть консольным!? Может, и бывает чрезвычайно полезен, когда нужно обработать не одно, а множество изображений, лежащих к тому же в разных каталогах. Естественно, в альтернативной среде приняты наиболее топорные средства решения проблем: тыкать и выделять мышкой, и для каждого файла повторять процедуру. Самые продвинутые слышали об Action в фотошопе, но и это средство - не панацея (а кроме того, требует немалого времени на отладку комбинации действий).
Ниже - часть используемых мной команд обработки изображений, разбитых по категориям (насколько это возможно).
Операции с цветом
Имеется в виду изменение цветовых пространств: RGB/CMYK, grayscale и BW. Всё, что связано с изменением цветов.
Перевод в оттенки серого
-colorspace GRAY
Например: convert -colorspace GRAY tux.jpg tuxConvertGray.jpgНа самом деле ключ colorspace позволяет переводить изображения между разными цветовыми пространствами: GRAY, OHTA, RGB, Transparent, XYZ, YCbCr, YIQ, YPbPr, YUV или CMYK.
Перевод в чёрно-белое изображение
Здесь есть несколько методов: бинаризация по порогу (threshold), с диффузией ошибки (метод Floyd/Steinberg, error diffusion) и локальный адаптивный порог.
Бинаризация с диффузией ошибки выполняется ключом:
-dither
-monochrome
Вместе с этой опцией следует применять ключи -colors или -monochrome для определения цветового пространства, к которому применяется преобразование.
Бинаризация по порогу делается при помощи ключа:
-threshold число
где число - значение порога.
Пример: convert -threshold 128 1.png 2.pngЛокальная адаптивная бинаризация по порогу производится при помощи следующего параметра:
Здесь имеется в виду область размером ШиринаxДлина, в пределах которой происходит порог. Смещение определяет степень отклонения значений пикселей (в процентах). Данные параметры стоит подбирать с визуальным контролем (запустить ещё и просмотрщик изображений).
Пример: convert -lat 3x3+5% tux.jpg tuxConvertedLat3x3.jpg
Постеризация
Уменьшение количества цветов на изображении:
-posterize числооттенков
до числаоттенков приводит к сокращению и "огрублению" оттенков изображения.
Инвертирование
Чтобы инвертировать изображение (цветное или полутоновое), надо указать ключ:
-negate
Действует для цветых и полутоновых изображений.
Изменение разрядности изображения
Чтобы перевести 16-битное изображение в 8-битное, нужно воспользоваться ключом:
-depth 8
Кто сказал, что в Линукс нельзя работать с 16-битным цветом?
Операции с освещённостью
Всё, что касается освещённости пикселей, без привязки к цветовому пространству: гамма-коррекция, контрастирование.
Повышение / понижение контраста
Изменение контрастности изображения достигается:
-contrast
+contrast
При этом -contrast повышает контрастность, а + понижает.
Пример: convert -contrast tux.jpg tuxConvertedContrast-50.jpg
Эквализация гистограммы
Автоматическое контрастирование изображения:
-equalize
Производит автоматическую эквализацию гистограммы - алгоритм изменяет гистограмму изображения так, чтобы она была равномерна по светам и теням.
Нормализация
Для того, чтобы значения пикселей изображения занимали весь диапазон, следует указать ключ:
-normalize
Этим достигается повышение контраста на изображении.
Гамма-коррекция
Для гамма-коррекции изображения следует указать ключ:
-gamma значение
Значения меньшие 1.0 делают изображение темнее, значения более 1.0 осветляют изображение. Наиболее часто применяемые значения лежат в пределах от 0.8 до 2.3
Можно применять разные значения гамма-коррекции для разных цветовых каналов, например так: -gamma 1.7/2.3/1.2
Уровни
Более тонкая настройка контрастности изображения при помощи уровней:
-level точкачёрного{,точкабелого}{%}{,значениегаммакоррекции}
можно указывать как в абсоютных величинах, например -level 10,65000 так и в процентах -level 2%,98%
По умолчанию гамма стоит равная 1.0 (то есть без гамма-коррекции), но её можно задать, например, так -level 2%,98%,0.8
Геометрические преобразования
Здесь я приведу несколько полезных команд, которые позволяют менять масштаб изображения или кадрировать его. Безусловно, вслепую определить точные координаты очень сложно, но ведь никто не воспрещает использовать консольные и графические утилиты вместе?
Изменить размер изображения
Можно задать точный размер в пикселях:
-resize MMMxNNN
изменить размер изображения на MMMxNNN. При этом плотность изображения сохраняется изначальной.
Можно задать в процентах:
-resize 200%
то есть увелилить в 2 раза.
Более быстрый, но грубый алгоритм маштабирования:
-scale число%
масштабирует изображение в заданном процентном соотношении.
Кадрировать изображение
Для кадрирования изображения следует использовать:
-crop ШиринаxВысота{+-}<ИсходноеХ>{+-}<ИсходноеY>{%}
Имеется в виду, что требуется вырезать область ШиринахВысота, причём область смещена на значение ИсходноеХ и ИсходноеY пикселей. Значения двух последних параметров - на самом деле просто координата левого верхнего угла области, для которой указаны данные ширины и высоты. Описание дано в терминологии GiMP: если там вызвать диалог кадрирования,
convert -crop 95x85+50+12 tux.jpg tuxConvertedCrop.jpg Пример:
Изменить плотность изображения
Для того, чтобы задать количество пикселей на дюйм, следует воспользоваться ключом:
-density DPIгоризонтальноеxDPIвертикальное
-density число
Первый вариант нужен тогда, когда по вертикали и горизонтали разрешение разное. Второй вариант проще: если нужно задать разрешение, одинаковое в обоих направлениях.
Поворот изображения
Чтобы повернуть изображение, указываем:
-rotate "+-градусы"
Для того, чтобы повернуть изображение по часовой стрелке, пишем -rotate "+90" для поворота против часовой стрелки, соответственно
Несколько слов о заполнении:
convert -list color если надо заполнить цветом по-быстрому и особенно не думать, можно указать именованый цвет (yellow, black, white). Полный их перечень можно получить командой - если заполнять надо точно известным цветом, можно указать его в формате #RGB (R,G,B are hex numbers, 4 bits each)
- convert -fill blue ...
convert -fill "#ddddff" ...
convert -fill "rgb(65000,65000,65535)" ...
Фильтры для улучшения изображений
Приведены алгоритмы размытия / повышения резкости и шумоподавления.
Размытие по Гауссу
Чтобы размыть изображение по Гауссу:
-blur Радиус
-blur РАДИУСxСИГМА
Размытие изображения по Гауссу на РАДИУС пикселей. Опционально можно задать степень (стандартное отклонение) - задав СИГМУ.
Размыть изображение, "завращав" его вокруг центра, можно:
-swirl градус
на заданное количество градусов.
Простой метод удаления спекл-шума (мультипликативный шум):
-despeckle
Действие приводит к лёгкому размытию.
Выделение краёв
Для выделения краёв на изображении следует использовать ключ:
-edge радиус
Приводит к появлению оконтуренного изображения (по всей видимости, применяется метод Собела).
Увеличение резкости
Для того, чтобы изображение стало более резким, можно применить ключ:
Используется оператор Гаусса, требуется задание радиуса и стандартного отклонения (Сигма)
Медианная фильтрация
Для удаления импульсного шума с изображения следует использовать медианную фильтрацию:
-median радиус
значение параметра задаёт область оценки шума для алгоритма.
Для повышения резкости изображение, особенно на контурах, можно применить нечёткую маску:
-unsharp РадиусxСигма+величина+порог
Используется оператор Гаусса, которому требуется задать Радиус и Сигму (для достижения хороших результатов радиус должен быть больше сигмы). По умолчанию 0 и 1.0 соответственно.
Параметр величина есть процент разницы между оригинальным и нечётким изображением, умолчание 1.0, а порог - величина количественной разницы между изображениями (умолчание 0.05).
У некоторых пользователей возникает дескрипанс: как же так, типа Unsharp, а повышает резкость? Дело в том, что фильтр получил своё имя потому, что его действие выглядит так, как будто из изображения вычли его нерезкую копию. Никакого вычитания, конечно, не происходит: выполняется свёртка с ядром Гаусса 3х3 пикселей, но это уже другая история.
Шумоподавление выполняется при указании ключа:
-noise радиус
Удаление шума с изображения на основе анализа величин значений ближайших пикселей в области заданного радиуса. Пиксель считается шумовым и заменяется на среднее по области, если и только если значение пикселя является максимумом или минимумом в данной области.
Чтобы добавить шум к изображению, указываем:
+noise тип
Можно добавить шумы: Uniform (однородный), Gaussian (Гауссов), Multiplicative (спекл-шум), Impulse (импульсный), Laplacian (Лапласов шум), Poisson (шум Пуассона).
Вместо заключения
Мне давно хотелось разобраться с возможностями ImageMagick, а тут выдалось время, когда вся работа сделана, а новой ещё не нагрузили :-) К сожалению, фраза сейчас не актуальна :-)))
Ссылки
Мануал в формате PDF я уже упоминал, очень толковая вещь, но занудно написанная и довольно неряшливая. Начальные сведения можно найти у моего забугорного коллеги, продвинутые сведения и приёмы - у орлов из IBM. Товарищ jetxee привёл несколько примеров использования ImageMagick в скриптах. Этого должно хвтатить на первое время.
