处理图像/gif 文件及其 .bin 或 .dat 表示，然后将它们转换回图像/gif 表示

Question

我正在尝试使用 Python 和图像/gif 文件及其 .bin 或 .dat 表示形式。例如，我想获取一个 PNG 文件，将其转换为它的 .bin 或 .dat 文件（它的二进制版本），然后做一些操作来处理图像，例如将它从灰度转换为黑白，或者拍摄黑白图像并将所有 0 和 1 反转，使黑色部分变为白色，白色部分变为黑色，然后将其转换回实际图像/gif。例如，对这张 PNG 图像进行黑白翻转：

这有点像实践教育练习，以更好地理解图像和二进制之间的关系。

我想使用 Python 标准库函数来执行此操作，类似于 C 中可用的函数。我不想使用 numpy 或 opencv 等外部库。

我似乎找不到任何可以直接解释这一点的资源。我该怎么做？

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这是我到目前为止尝试过的：

import base64

with open("984269812_1.png", "rb") as f:
    png_encoded = base64.b64encode(f.read())

encoded_b2 = "".join([format(n, '08b') for n in png_encoded])

print(encoded_b2)

flippedBinary = ''.join('1' if x == '0' else '0' for x in encoded_b2)
print(flippedBinary)

# first split into 8-bit chunks
bit_strings = [flippedBinary[i:i + 8] for i in range(0, len(flippedBinary), 8)]

# then convert to integers
byte_list = [int(b, 2) for b in bit_strings]

with open('byte.dat', 'wb') as f:
    f.write(bytearray(byte_list))  # convert to bytearray before writing

这只是反转前一个图像的位并生成一个 .dat 文件。我无法将其转换回 PNG 图像，我不确定我是否在正确的轨道上。

Answer 1

假设您有彩色或灰度 PNG/GIF/JPEG 图像，您可以在终端中使用 ImageMagick 将其转换为灰度 1 字节/像素 BIN 文件，如下所示：

magick IMAGE.JPG -colorspace gray -depth 8 GRAY:IMAGE.BIN

如果您的输入图像为 60x40，则您的 BIN 文件将为 2,400 字节或 1 字节/像素。如果您的图像是黑色的，则所有字节都将为零。如果它是白色的，它们都是 255.

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现在做你的 Python 事情，记得打开

"rb"

标志用于二进制读取

"IMAGE.BIN"

和

"wb"

标志用于将处理后的数据二进制写入

"PROCESSED.BIN"

在我的脑海中，未经测试，反转图像的 Python 看起来像：

with open("IMAGE.BIN", "rb") as in, open("PROCESSED.BIN", "wb") as out:
    while True:
        # Read 1 pixel
        b = in.read(1)
        if b is null:
            break
        # Write inverted pixel
        out.write(255-b)

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将处理后的数据转换回最终的 PNG/GIF/JPEG 结果：

magick -depth 8 -size 60x40 GRAY:PROCESSED.BIN result.png

注意从原始二进制文件转换时（与 PNG/JPEG 不同，它在图像宽度和高度的开头没有元数据），您需要告诉 ImageMagick 尺寸。

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如果你想尝试使用标题和元数据解码/编码正确的图像，我建议你先尝试 PGM 格式，因为它很容易。 Adobe Photoshop、QuickLook/Preview、GIMP、

feh

等可以读写。所以你会从 PNG/JPEG 到 PGM 与：

magick IMAGE.PNG -colorspace gray -depth 8 IMAGE.PGM

现在做你的 Python 处理，记得处理标题，然后返回 PNG/JPEG：

magick PROCESSED.PGM result.png

请注意，您不再需要告诉 ImageMagick 宽度和高度，因为它们在 PGM 标题中。

一旦理解了 8 位 PGM，就可以转向 16 位 PGM。然后你可以去PPM格式来支持颜色。

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请注意，如果您安装了旧版本 6 ImageMagick，您需要在我的回答中从

magick

更改为

convert

- 或者，最好升级到 v7.

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请注意，我在此答案中使用的所有 ImageMagick 命令同样可以使用

ffmpeg

表示，如果这更接近您的心。