有了這個方法群聊斗圖你就不會輸了(Python imageio制作gif動圖)


原文鏈接:http://www.juzicode.com/python-funny-imageio-make-gif

先說需要用到的3個模塊,imageio用來讀寫圖像文件、imageio-ffmpeg是imageio的擴展模塊,用來處理視頻文件、pygifsicle用來對gif文件做優化,可以裁剪文件大小。

通過pip命令完成庫的安裝:

python -m pip install  imageio  imageio-ffmpeg  pygifsicle
或者:
pip install  imageio  imageio-ffmpeg  pygifsicle

導入模塊時imageio-ffmpeg不需要再單獨導入,用一句import imageio即可包含:

import imageio
import pygifsicle 

gifsicle的安裝

因為pygifsicle只是gifsicle工具的封裝,該模塊的使用需要先安裝了gifsicle。

找到gifsicle官網Gifsicle: Command-Line Animated GIFs下載安裝包,根據自己的系統選擇相應的安裝包,比如windows系統選擇“Windows ports”:

安裝包下載后在本地完成解壓,桔子菌解壓后的路徑為D:\juzicode\gifsicle-1.92-win64\gifsicle-1.92,然后在環境變量的PATH中添加該路徑,添加完成后打開新的命令行才能使用新的環境變量,輸入gifsicle –version 確認是否完成安裝,如果看到相應的版本號表示安裝完成:

D: > gifsicle --version
LCDF Gifsicle 1.92
Copyright (C) 1997-2019 Eddie Kohler
This is free software; see the source for copying conditions.
There is NO warranty, not even for merchantability or fitness for a
particular purpose.

注意因為重新設置了環境變量,需要重新開啟命令行界面重新運行程序,如果使用的是jupyter(Notebook)也需要重新啟動jupyter,否則也會出現和沒有安裝gifsicle時一樣的異常:“FileNotFoundError: The gifsicle library was not found on your system”。

多個靜態文件生成gif

先介紹下如何從多個靜態文件生成gif動圖。

可以將靜態圖片都保存在pic_path所指的目錄下,要生成的gif文件名稱保存在gif_name變量中:

pic_path = 'tom\\'#靜態圖片路徑
gif_name = 'tom.gif' #生成gif的文件名稱

利用imageio.imread(文件路徑名稱)的方式讀文件,返回的數據類型為class ‘imageio.core.util.Array’等價於numpy數組,numpy數組的方法、屬性也可以用在它上面,比如獲取極值,求和等等 :

x=imageio.imread('tom\\001.jpg')
print('type(x):',type(x))
print('x.shape:',x.shape)
print('x.max():',x.max())
print('x.sum():',x.sum())

運行結果:
type(x): <class 'imageio.core.util.Array'>
x.shape: (432, 624, 3)
x.max(): 253
x.sum(): 124952013

pic_path所指目錄下的圖片文件按照要寫入幀的順序命名:

先獲取該目錄下所有的文件名存入到images列表中,然后用sort()排序,再通過imageio.imread()逐一讀出文件存入到列表frames中:

#讀文件
images = os.listdir(pic_path)
images.sort()
frames =  [imageio.imread(pic_path+f) for f in images]

然后利用imageio.mimwrite()將frames寫入到gif文件中,duration表示gif文件各幀之間的時間間隔:

#圖片幀寫入gif文件
imageio.mimwrite(gif_name, frames, 'GIF', duration= 0.1)

直接生成的文件會比較大,可以再使用pygifsicle進行優化,優化后的文件大小可以減小一半左右:

#優化gif文件大小
gif_name_opt = 'tom-opt.gif' #優化后生成的gif文件名稱
pygifsicle.optimize(gif_name, gif_name_opt) 

完整的代碼是這樣的:

#juzicode.com / VX公眾號:桔子code  
import os
import imageio
import pygifsicle 

pic_path = 'tom\\'#靜態圖片路徑
gif_name = 'tom.gif' #生成gif的文件名稱
gif_name_opt = 'tom-opt.gif' #優化后生成的gif文件名稱
#讀文件
images = os.listdir(pic_path)
images.sort()
frames =  [imageio.imread(pic_path+f) for f in images]
#圖片幀寫入gif文件
imageio.mimwrite(gif_name, frames, 'GIF', duration= 0.1)
#優化gif文件大小
pygifsicle.optimize(gif_name, gif_name_opt) 

生成的效果圖:

另外一種方法是先用imageio.get_writer()創建writer對象,接下來每讀出一幅圖像用writer.append_data()方法寫入到gif文件,創建write對象時mode=’I’表示要創建的對象為多圖模式,gif選擇該模式(經過桔子菌測試mode=’i’也是可行的,不過建議和官方文檔保持一致):

#juzicode.com / VX公眾號:桔子code  
import os
import imageio
import pygifsicle 

pic_path = 'tom\\'#靜態圖片路徑
gif_name = 'tom2.gif' #生成gif的文件名稱
gif_name_opt = 'tom-opt2.gif' #優化后生成的gif文件名稱

images = os.listdir(pic_path)
images.sort()
#創建寫方法
writer= imageio.get_writer(gif_name, mode='I',duration=0.1)
#逐幀寫入
for f in images:
    frame = imageio.imread(pic_path+f)
    writer.append_data(frame)
#關閉writer    
writer.close()
#優化gif文件大小
pygifsicle.optimize(gif_name, gif_name_opt) 

在用靜態圖片生成gif時,如果靜態圖片的尺寸大小不一致,也是能正常得到gif文件的,但是其中尺寸較小的圖像在左上角對齊后,右方或下方會出現“留白”,要解決這個問題,可以借助OpenCV的resize()等方法將圖像的尺寸統一起來,這里不再做展開。

視頻文件生成gif

前面介紹了從多個靜態圖生成動圖的方式,下面聊聊從視頻文件生成gif動態圖。

首先要解決從視頻文件讀出的問題,這里需要用到imageio.get_reader()創建讀文件對象reader,傳入的參數是視頻文件的名稱:

vedio_name = 'jerry.mp4'
#創建讀視頻對象
reader = imageio.get_reader(vedio_name) 

生成的reader就可以用作迭代器每循環一次取出一幀圖像。

和用靜態文件生成gif動態圖一樣,也可以用前面的imageio.mimwrite()方法和imageio.get_writer()創建寫對象的方法,這里用后者:

gif_name = 'jerry.gif'
#創建寫gif對象 
writer= imageio.get_writer(gif_name, mode='I',duration=0.1)

然后用reader迭代,在循環里面每次調用writer.append_data()方法寫入gif文件:

for img in reader:
    #添加圖像到writer對象
    writer.append_data(img)

最后是關閉reader和writer對象,調用gifsicle優化:

writer.close()
reader.close()
#優化gif文件大小
pygifsicle.optimize(gif_name, gif_name_opt) 

雖然用上面的步驟可以生成gif圖片,但是一個內容20s左右大小不到1M的mp4文件生成的gif,經過優化后也有10幾M,這是不能接受的。

前面的方法每讀出一幀都寫入到了gif文件中,但是視頻文件有個特點是相鄰的幀有可能差別很小,這種細微差別的幀對於gif圖片是可以丟棄掉的。我們可以在每次循環時對比上一次寫入幀的差異,如果差異小於一定數值這一幀就不做寫入,差異量可以是平均值、差值絕對值、差值比等等,這里我們用差值比來實現。

經過修改后完整的示例代碼如下:

#juzicode.com / VX公眾號:桔子code  
import imageio
import numpy as np
import pygifsicle 

vedio_name = 'jerry.mp4'
gif_name = 'jerry.gif'
gif_name_opt = 'jerry-opt.gif'
#創建讀視頻對象
reader = imageio.get_reader(vedio_name) 
meta_data = reader.get_meta_data()
print('meta_data',meta_data) 
#創建寫gif對象 
writer= imageio.get_writer(gif_name, mode='I',duration=0.1)

for i,img in enumerate(reader):
    if i==0: img_last = np.ones(img.shape)#第一次進來時需要創建img_last
    #檢查畫面變化,如果變化不大,該幀不保留,繼續下一幅圖像
    diff = np.abs(img-img_last)      #計算當前幀和上一幀差異的絕對值
    diff_sum = np.sum(diff)          #計算差異絕對值的和
    print('np.sum(diff)',diff_sum)
    img_last_sum = np.sum(img_last)  #計算上一幀的總和
    ratio = diff_sum / img_last_sum  #計算差異比
    print('ratio',ratio)
    if ratio <0.25:                  #如果差異比小於0.25跳過這一幀
        continue
    #添加圖像到writer對象
    writer.append_data(img)
    #保留上一幅圖像用來對比
    img_last =  img.copy()
    
writer.close()
reader.close()
#優化gif文件大小
pygifsicle.optimize(gif_name, gif_name_opt) 

經過優化后,生成的gif文件縮小到了原來的1/4左右:

上效果圖:

有了今天介紹的方法,你可以稍作改動,比如打開一個視頻文件每次讀入100幀圖片生成一個gif文件,一個視頻文件就可能生成N個gif文件,然后從這些gif文件里面選擇你想要的內容拿來斗圖了。

動動手指,bug敲起來。

 

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