0.引言
平時經常會接觸到驗證碼，或者在機器學習學習過程中，大家或許會接觸過手寫體識別/驗證碼識別之類問題，會用到手寫體的數據集；
自己嘗試寫了一個生成手寫體圖片的 Python 程序，可以批量生成手寫體數字數據集，在此分享下生成 30*30像素 的手寫體數字 1-9 圖片 的一種實現方法；
大概流程：新建空白圖像 >>> 生成隨機數 1-9 >>> 將數字寫到空白圖像上 >>> 旋轉、扭曲 處理 >>> 得到 “手寫體數字”；
得到的手寫體數字圖像如 圖1 所示，實現比較簡單，有興趣可以自己試；
源碼上傳到了我的 GitHub，如果對您有幫助歡迎 star 支持下: https://github.com/coneypo/Generate_handwritten_number ；
圖1 生成的手寫體數字 1-9
圖 2 利用 generate_imgs.py 得到數字 3 圖像
1. 設計流程
圖 4 整體設計流程
圖 5 生成的圖像經過的處理
1.1 新建一個空白圖像 img_50，尺寸大小為 50*50
1 img_50_blank = Image.new('RGB', (50, 50), (255, 255, 255))
想要的 30*30 的圖像，為什么我這里要先生成 50*50 的空白圖像？
因為圖像背景（50*50像素的畫布）初始化的時候設置為白色（顏色數組（255, 255, 255)），而背景色之外的其實是黑色；
之后需要進行旋轉處理，如果直接新建 30*30 像素的畫布，旋轉之后邊上會出現黑邊，如 圖6 所示；
所以我新建了一個 50*50，然后旋轉之后從中間裁出來一個 30*30 的圖像出來；
圖 6 直接用 30*30 像素的畫布寫字旋轉（會出現黑邊）
1.2 利用 PIL 在圖像上寫文字 text
利用 PIL 的 ImageDraw，創建畫筆，然后利用 draw.text 在指定位置寫字；
xy=(18，11) 是從圖像左上角開始的坐標，取值自己根據需求調整；
1 # 創建畫筆 2 draw = ImageDraw.Draw(img_50_blank) 3 4 # 生成隨機數1-9 5 num = str(random.randint(1, 9)) 6 7 # 設置字體，這里選取字體大小25 8 font = ImageFont.truetype('simsun.ttc', 20) 9 10 # xy是左上角開始的位置坐標 11 draw.text(xy=(18, 11), font=font, text=num, fill=(0, 0, 0))
1.3 將圖像隨機旋轉一定角度
利用 rotate(angel) 進行旋轉圖像，angel 取的是度數，這里讓它隨機旋轉 -10 到 +10 度：
1 # 隨機旋轉-10-10角度 2 random_angle = random.randint(-10, 10) 3 img_50_rotated = img_50_blank.rotate(random_angle)
1.4 圖像扭曲
這里是生成“手寫體”數字的 核心 步驟，一個正常的圖像經過扭曲之后就可以得到想要的驗證碼了：
1 # 圖形扭曲參數 2 params = [1 - float(random.randint(1, 2)) / 100, 3 0, 4 0, 5 0, 6 1 - float(random.randint(1, 10)) / 100, 7 float(random.randint(1, 2)) / 500, 8 0.001, 9 float(random.randint(1, 2)) / 500] 10 11 # 創建扭曲 12 img_50_transformed = img_50_rotated.transform((50, 50), Image.PERSPECTIVE, params)
2. Source Code 介紹
2.1 函數 mkdir_for_imgs()
因為我們要將指定的圖像分類放入指定文件夾，所以我們需要先在項目目錄下面新建 9 個文件夾：
（當然你也可以自己新建，新建 9 個文件夾工作量還不大，但是如果要生成的驗證碼包含英文字母那就比較多了，大寫 A-Z 共 24 個 + 小寫 a-z 共 24 個 + 數字 1-9 共 9 個 = 57個子文件夾）
1 # 在目錄下生成用來存放數字 1-9 的 9個文件夾，分別用 1-9 命名 2 def mkdir_for_imgs(): 3 for i in range(49, 58): 4 if os.path.isdir(path_img + "Num_" + chr(i)): 5 pass 6 else: 7 print(path_img + "Num_" + chr(i)) 8 os.mkdir(path_img + "Num_" + chr(i))
圖 7 mkdir_for_imgs() 生成的用來存放指定圖像的文件夾
2.2 函數 del_imgs()
刪除子文件夾 Num_1-9 中的所有圖片：
1 # 刪除路徑下的圖片 2 def del_imgs(): 3 for i in range(1, 10): 4 dir_nums = os.listdir(path_img+ "Num_" + str(i)) 5 for tmp_img in dir_nums: 6 if tmp_img in dir_nums: 7 # print("delete: ", tmp_img) 8 os.remove(path_img + "Num_" + str(i) + "/" + tmp_img) 9 print("Delete finish", "\n")
2.3 完整的代碼 generate_imgs.py
mkdir_for_imgs() >>> del_imgs() >>> generate_1to9(n)
根據給定隨機次數生成手寫體數字 1-9，然后存放到本地文件夾 Num_1-9 ；
Line 67 修改生成圖像的大小，我這里取的是 30*30 像素；
79 # 生成新的30*30空白圖像
80 im_30 = im_50_transformed.crop([10, 10, 40, 40])
Line 105 給定生成手寫體數字的次數:
116 # generate n times 117 generate_1to9(1000)
generate_imgs.py:
1 # Created on: 2018-01-09 2 # Updated on: 2018-09-03 3 # Author: coneypo 4 # Blog: http://www.cnblogs.com/AdaminXie/ 5 # Github: https://github.com/coneypo/Generate_handwritten_number 6 # 生成手寫體數字 7 8 9 import random 10 import os 11 from PIL import Image, ImageDraw, ImageFont 12 13 random.seed(3) 14 path_img = "data_pngs/" 15 16 17 # 在目錄下生成用來存放數字 1-9 的 9個文件夾，分別用 1-9 命名 18 def mkdir_for_imgs(): 19 for i in range(49, 58): 20 if os.path.isdir(path_img + "Num_" + chr(i)): 21 pass 22 else: 23 print(path_img + "Num_" + chr(i)) 24 os.mkdir(path_img + "Num_" + chr(i)) 25 26 27 # generate folders 28 # mkdir_for_imgs() 29 30 31 # 刪除路徑下的圖片 32 def del_imgs(): 33 for i in range(1, 10): 34 dir_nums = os.listdir(path_img+ "Num_" + str(i)) 35 for tmp_img in dir_nums: 36 if tmp_img in dir_nums: 37 # print("delete: ", tmp_img) 38 os.remove(path_img + "Num_" + str(i) + "/" + tmp_img) 39 print("Delete finish", "\n") 40 41 42 del_imgs() 43 44 45 # 生成單張扭曲的數字圖像 46 def generate_single(): 47 # 先繪制一個50*50的空圖像 48 im_50_blank = Image.new('RGB', (50, 50), (255, 255, 255)) 49 50 # 創建畫筆 51 draw = ImageDraw.Draw(im_50_blank) 52 53 # 生成隨機數1-9 54 num = str(random.randint(1, 9)) 55 56 # 設置字體，這里選取字體大小25 57 font = ImageFont.truetype('simsun.ttc', 20) 58 59 # xy是左上角開始的位置坐標 60 draw.text(xy=(18, 11), font=font, text=num, fill=(0, 0, 0)) 61 62 # 隨機旋轉-10-10角度 63 random_angle = random.randint(-10, 10) 64 im_50_rotated = im_50_blank.rotate(random_angle) 65 66 # 圖形扭曲參數 67 params = [1 - float(random.randint(1, 2)) / 100, 68 0, 69 0, 70 0, 71 1 - float(random.randint(1, 10)) / 100, 72 float(random.randint(1, 2)) / 500, 73 0.001, 74 float(random.randint(1, 2)) / 500] 75 76 # 創建扭曲 77 im_50_transformed = im_50_rotated.transform((50, 50), Image.PERSPECTIVE, params) 78 79 # 生成新的30*30空白圖像 80 im_30 = im_50_transformed.crop([10, 10, 40, 40]) 81 82 return im_30, num 83 84 85 # 生成手寫體數字1-9存入指定文件夾1-9 86 def generate_1to9(n): 87 # 用cnt_num[1]-cnt_num[9]來計數數字1-9生成的個數，方便之后進行命名 88 cnt_num = [] 89 for i in range(10): 90 cnt_num.append(0) 91 92 for m in range(1, n + 1): 93 # 調用生成圖像文件函數 94 im, generate_num = generate_single() 95 96 # 取灰度 97 im_gray = im.convert('1') 98 99 # 計數生成的數字1-9的個數,用來命名圖像文件 100 for j in range(1, 10): 101 if generate_num == str(j): 102 cnt_num[j] = cnt_num[j] + 1 103 104 # 路徑如 "F:/code/***/P_generate_handwritten_number/data_pngs/1/1_231.png" 105 # 輸出顯示路徑 106 print("Generate:", path_img + "Num_" + str(j) + "/" + str(j) + "_" + str(cnt_num[j]) + ".png") 107 # 將圖像保存在指定文件夾中 108 im_gray.save(path_img + "Num_" + str(j) + "/" + str(j) + "_" + str(cnt_num[j]) + ".png") 109 110 print("\n") 111 # 輸出顯示1-9的分布 112 print("生成的1-9的分布：") 113 for k in range(9): 114 print("Num", k + 1, ":", cnt_num[k + 1], "in all") 115 116 # generate n times 117 generate_1to9(1000)
圖 8 利用 generate_imgs.py 得到數字 1 圖像
3.總結
有興趣可以自己生成手寫體數字數據集，感謝你的支持；
# 代碼已上傳到了我的GitHub，如果對您有幫助歡迎 Star下：https://github.com/coneypo/Generate_handwritten_number
# 請尊重他人勞動成果，轉載或者使用源碼請注明出處：http://www.cnblogs.com/AdaminXie
# 如有問題請留言或者聯系郵箱 coneypo@foxmail.com