先上代碼：
1 from PIL import Image 2 import numpy as np 3 4 a = np.asarray(Image.open(r'C:\Users\jian12.guo\Desktop\tupian\mingren.jpeg').convert('L')).astype('float') 5 depth = 10. # (0-100) 6 grad = np.gradient(a) # 取圖像灰度的梯度值 7 grad_x, grad_y = grad # 分別取橫縱圖像梯度值 8 grad_x = grad_x * depth / 100. 9 grad_y = grad_y * depth / 100. 10 A = np.sqrt(grad_x ** 2 + grad_y ** 2 + 1.) 11 uni_x = grad_x / A 12 uni_y = grad_y / A 13 uni_z = 1. / A 14 15 vec_el = np.pi / 2.2 # 光源的俯視角度，弧度值 16 vec_az = np.pi / 4. # 光源的方位角度，弧度值 17 dx = np.cos(vec_el) * np.cos(vec_az) # 光源對x 軸的影響 18 dy = np.cos(vec_el) * np.sin(vec_az) # 光源對y 軸的影響 19 dz = np.sin(vec_el) # 光源對z 軸的影響 20 21 b = 255 * (dx * uni_x + dy * uni_y + dz * uni_z) # 光源歸一化 22 b = b.clip(0, 255) 23 24 im = Image.fromarray(b.astype('uint8')) # 重構圖像 25 im.save(r'C:\Users\jian12.guo\Desktop\tupian\mingren1.jpeg')
代碼講解：
1.我們來觀察一下L矩陣，可以看出第4行 a是一個二維浮點型矩陣，因此它的梯度grad里應該有兩個數組矩陣，分別對應兩層維度的梯度。現取最外層維度梯度為x方向的梯度值grad_x，取第二層維度梯度值為y方向梯度值grad_y
grad_x, grad_y = grad
2.這時我們已經取得了圖像的梯度值，就可以通過改變像素的梯度值來改變圖像的灰度變化，對圖像進行重構了。我們先設一個深度值depth，取值范圍為（0，100），然后利用深度調整x和y方向的梯度值。
深度值越小，重構后的圖像梯度值越小，即圖像灰度值變化越小，畫面線條越少，整體更顯潔凈。
grad_x = grad_x * depth / 100.
grad_y = grad_y * depth / 100.
3.制造光源效果：類似版畫的效果，這是因為此時的圖像還沒有光源效果，跟我們實際觀察事物的感覺不一樣，因此我們還需要為圖像制造光源效果。如圖，我們先假設一個光源位於圖像斜上方，設俯視角為el，方位角為az，則單位光線在x,y,z方向上的投影長度分別為：通過多次調整發現，當俯視角el=π/2.2, 方位角az=π/4時光照效果最好。（當然對於不同圖像兩個角度的選取不一定相同）
實現代碼參考：第5行~第21行
4.重構圖像：由於灰度值的選取范圍為（0，255），為了避免數據越界，需要將生成的灰度值裁剪至0-255之間
b = b.clip(0, 255)
由新的灰度值重構圖像
im = Image.fromarray(b.astype('uint8'))
其中uint8是一種數據類型。這時圖像的手繪化效果已經完成了。
參考鏈接：https://www.jianshu.com/p/dae4032a86a4