Python3生成手写体数字方法


Posted in Python onJanuary 30, 2018

0.引言

平时上网干啥的基本上都会接触验证码,或者在机器学习学习过程中,大家或许会接触过手写体识别/验证码识别之类问题,会用到手写体的数据集;

自己尝试写了一个生成手写体图片的python程序,在此分享下生成单张 30*30像素的手写体数字1-9图像 的一种实现方法;

我是利用random生成随机数1-9,然后PIL写到图像上,然后经过旋转、扭曲处理,得到“手写体”,这里没有加干扰线和干扰点;

得到的手写体数字图像如图1所示;

实现比较简单,用了PIL库,不需要额外安装opencv啥的,有兴趣可以自己试试。

Python3生成手写体数字方法

图1 生成的手写体数字1-9

Python3生成手写体数字方法

图2 利用generate_pngs.py写入到文件夹3的数字3图像

如果你想生成手写体的字母/汉字也可以:

Python3生成手写体数字方法Python3生成手写体数字方法

图3 利用generate_single_png.py生成汉字的手写体

源码上传到了我的GitHub: https://github.com/coneypo/Generate_handwritten_number

1.设计流程

Python3生成手写体数字方法

图4 整体设计流程

Python3生成手写体数字方法

图5 生成的图像经过的处理

1.1 新建一个空白图像img_50,尺寸大小为50*50 

img_50_blank = Image.new('RGB', (50, 50), (255, 255, 255))

为什么我这里要先生成50*50的空白图像?

因为图像背景(50*50像素的画布)初始化的时候设置为白色(颜色数组(255, 255, 255)),而背景色之外的其实是黑色;

之后需要进行旋转处理,如果直接新建30*30像素的画布,旋转之后边上会出现黑边,如图6所示;

所以我新建了一个50*50,然后旋转之后从中间裁出来一个30*30的图像出来;

Python3生成手写体数字方法

图6 直接用30*30像素的画布写字旋转(会出现黑边)

1.2 利用PIL在图像上写文字

利用PIL的ImageDraw,创建画笔,然后利用draw.text在指定位置写字;

xy=(18,11)是从图像左上角开始的坐标,取值自己根据需求调整;

# 创建画笔
 draw = ImageDraw.Draw(img_50_blank)

# 生成随机数1-9
num = str(random.randint(1, 9))

# 设置字体,这里选取字体大小25
font = ImageFont.truetype('simsun.ttc', 20)

# xy是左上角开始的位置坐标
draw.text(xy=(18, 11), font=font, text=num, fill=(0, 0, 0))

1.3 将图像随机旋转一定角度

利用 rotate(angel) 进行旋转图像,angel取的是度数,这里让它随机旋转-10到+10度:

# 随机旋转-10-10角度
 random_angle = random.randint(-10, 10)
 img_50_rotated = img_50_blank.rotate(random_angle)

1.4 图像扭曲

这里是生成“手写体”数字的核心步骤,一个正常的图像经过扭曲之后就可以得到想要的验证码了:

# 图形扭曲参数
params = [1 - float(random.randint(1, 2)) / 100,
      0,
      0,
      0,
      1 - float(random.randint(1, 10)) / 100,
      float(random.randint(1, 2)) / 500,
      0.001,
      float(random.randint(1, 2)) / 500]

# 创建扭曲
img_50_transformed = img_50_rotated.transform((50, 50), Image.PERSPECTIVE, params)

2.py源码介绍

2.1 generate_folders_1to9.py

因为我们要将指定的图像分类放入指定文件夹,所以我们需要先在项目目录下面新建9个文件夹:

 (当然你也可以自己新建,新建9个文件夹工作量还不大,但是如果要生成的验证码包含英文字母那就比较多了,大写A-Z共24个+小写a-z共24个+数字1-9共9个=57个子文件夹)

# 2018-01-9
# By TimeStamp
# cnblogs: http://www.cnblogs.com/AdaminXie/
# generate_folders_1to9.py
# 在目录下生成用来存放数字1-9的9个文件夹,分别用1-9命名


import os

path_folders = "F:/***/P_generate_handwritten_number/data_pngs/"

# 1-9
for i in range(49,58):
  if (os.path.isdir(path_folders + chr(i))):
    pass
  else:
    # print(i,": ",path_1+chr(i))
    # 生成目录
    os.mkdir(path_folders+chr(i))

Python3生成手写体数字方法

图7 自动生成的用来存放指定图像的文件夹

2.2 generate_pngs.py

根据给定随机次数samples, 生成samples个手写体数字1-9,然后存放到本地文件夹1-9生成数据集;

在49行可以修改生成图像的大小,我这里取的是30*30像素;

# 2018-01-9
# By TimeStamp
# cnblogs: http://www.cnblogs.com/AdaminXie/
# generate_pngs.py
# 生成手写体数字


import random
from PIL import Image, ImageDraw, ImageFilter, ImageFont

random.seed(3)

# 生成单张扭曲的数字图像
def generate_single():

  # 先绘制一个50*50的空图像
  img_50_blank = Image.new('RGB', (50, 50), (255, 255, 255))

  # 创建画笔
  draw = ImageDraw.Draw(img_50_blank)

  # 生成随机数1-9
  num = str(random.randint(1, 9))

  # 设置字体,这里选取字体大小25
  font = ImageFont.truetype('simsun.ttc', 20)

  # xy是左上角开始的位置坐标
  draw.text(xy=(18, 11), font=font, text=num, fill=(0, 0, 0))

  # 随机旋转-10-10角度
  random_angle = random.randint(-10, 10)
  img_50_rotated = img_50_blank.rotate(random_angle)

  # 图形扭曲参数
  params = [1 - float(random.randint(1, 2)) / 100,
       0,
       0,
       0,
       1 - float(random.randint(1, 10)) / 100,
       float(random.randint(1, 2)) / 500,
       0.001,
       float(random.randint(1, 2)) / 500]

  # 创建扭曲
  img_50_transformed = img_50_rotated.transform((50, 50), Image.PERSPECTIVE, params)

  # 生成新的30*30空白图像,(在此处可以更改生成的图像大小)
  img_30 = img_50_transformed.crop([10, 10, 40, 40])

  return img_30, num

path_pic = "F:/***/P_generate_handwritten_number/data_pngs/"


# 生成手写体数字1-9存入指定文件夹1-9

# 用cnt_num[1]-cnt_num[9]来计数数字1-9生成的个数,方便之后进行命名
cnt_num = []
for i in range(10):
  cnt_num.append(0)

# 生成次数
samples = 200

for m in range(1, samples+1):

  # 调用生成图像文件函数
  img, generate_num = generate_single()

  # 取灰度
  imgray = img.convert('1')

  # 计数生成的数字1-9的个数,用来命名图像文件
  for j in range(1, 10):
    if(generate_num == str(j)):
      cnt_num[j] = cnt_num[j]+1

      # 路径如 "F:/code/***/P_generate_handwritten_number/data_pngs/1/1_231.png"
      # 输出显示路径
      print(path_pic + str(j) + "/" + str(j) + "_" + str(cnt_num[j]) + ".png")
      # 将图像保存在指定文件夹中
      imgray.save(path_pic + str(j) + "/" + str(j) + "_" + str(cnt_num[j]) + ".png")

# 输出显示1-9的分布
print("\n", "生成的1-9的分布:")
for k in range(9):
  print(k+1, ":", cnt_num[k+1], "张")

output

D:\***\anaconda\python.exe F:/***/P_generate_handwritten_number/generate_pngs.py
F:/***/P_generate_handwritten_number/data_pngs/4/4_1.png
F:/***/P_generate_handwritten_number/data_pngs/1/1_1.png
F:/***/P_generate_handwritten_number/data_pngs/8/8_1.png
F:/***/P_generate_handwritten_number/data_pngs/3/3_1.png
F:/***/P_generate_handwritten_number/data_pngs/1/1_2.png
...

生成的1-9的分布:
: 25 张
: 17 张
: 21 张
: 19 张
: 20 张
: 22 张
: 25 张
: 24 张
: 27 张

修改 generate_pngs.py中的samples, 你就可以生成指定大小的数据集;

2.3 generate_single_png.py

更改27行的char=" "(可以是数字/字母/汉字),生成单张手写体扭曲图像:

# 2018-01-9
# By TimeStamp
# cnblogs: http://www.cnblogs.com/AdaminXie/
# generate_single_png.py
# 生成手写体数字/字母/汉字


import random
from PIL import Image, ImageDraw, ImageFilter, ImageFont

random.seed(3)

# 生成单张扭曲的数字图像
def generate_single():

  # 先绘制一个50*50的空图像
  img_50_blank = Image.new('RGB', (50, 50), (255, 255, 255))

  # 创建画笔
  draw = ImageDraw.Draw(img_50_blank)

  # 设置字体,这里选取字体大小25
  font = ImageFont.truetype('simsun.ttc', 20)

  # xy是左上角开始的位置坐标
  # text是你想要显示的内容,数字/字母/汉字
  char ="呵"
  draw.text(xy=(12, 11), font=font, text=char, fill=(0, 0, 0))

  # 随机旋转-10-10角度
  random_angle = random.randint(-10, 10)
  img_50_rotated = img_50_blank.rotate(random_angle)

  # 图形扭曲参数
  params = [1 - float(random.randint(1, 2)) / 100,
       0,
       0,
       0,
       1 - float(random.randint(1, 10)) / 100,
       float(random.randint(1, 2)) / 500,
       0.001,
       float(random.randint(1, 2)) / 500]

  # 创建扭曲
  img_50_transformed = img_50_rotated.transform((50, 50), Image.PERSPECTIVE, params)

  # 生成新的30*30空白图像
  img_30 = img_50_transformed.crop([10, 10, 40, 40])

  return img_30, char

path_pic = "F:/code/python/P_generate_handwritten_number/"


# 调用生成图像文件函数
img, generated_char = generate_single()
imgray = img.convert('1')

print(path_pic + "test.png")
# 将图像保存在指定文件夹中
imgray.save(path_pic + "test.png")

2.4 del_pngs.py

删除指定目录下子文件夹1-9中的所有图片:

# 2018-01-9
# By TimeStamp
# cnblogs: http://www.cnblogs.com/AdaminXie/
# del_pngs.py
# 删除路径下生成的图像文件

import os

path_pic = "F:/***/P_generate_handwritten_number/data_pngs/"

#删除路径下的图片
def del_pic():
  for i in range(1, 10):
   #  print(path_png+chr(i))
    namedir = os.listdir(path_pic+str(i))

    for tmppng in namedir:
      if( tmppng in namedir):
       # print(tmppng)
        os.remove(path_pic+str(i)+"/"+tmppng)

del_pic()

3.总结

自己动手丰衣足食,有兴趣可以自己做手写体数字数据集,字母和汉字的数据集稍加修改也可以做;

# GitHub: https://github.com/coneypo/Generate_handwritten_number

Python 相关文章推荐
python应用程序在windows下不出现cmd窗口的办法
May 29 Python
Python实现处理逆波兰表达式示例
Jul 30 Python
在pandas多重索引multiIndex中选定指定索引的行方法
Nov 16 Python
在Python中通过getattr获取对象引用的方法
Jan 21 Python
scrapy-redis的安装部署步骤讲解
Feb 27 Python
Python中的支持向量机SVM的使用(附实例代码)
Jun 26 Python
Django框架HttpRequest对象用法实例分析
Nov 01 Python
tensorflow自定义激活函数实例
Feb 04 Python
python GUI编程(Tkinter) 创建子窗口及在窗口上用图片绘图实例
Mar 04 Python
使用python自动追踪你的快递(物流推送邮箱)
Mar 17 Python
Python reversed反转序列并生成可迭代对象
Oct 22 Python
超级详细实用的pycharm常用快捷键
May 12 Python
python字符串的方法与操作大全
Jan 30 #Python
Python实现带参数与不带参数的多重继承示例
Jan 30 #Python
Python实现的随机森林算法与简单总结
Jan 30 #Python
Python决策树和随机森林算法实例详解
Jan 30 #Python
在Python 2.7即将停止支持时,我们为你带来了一份python 3.x迁移指南
Jan 30 #Python
python使用Tkinter实现在线音乐播放器
Jan 30 #Python
Python字典及字典基本操作方法详解
Jan 30 #Python
You might like
php入门学习知识点三 PHP上传
2011/07/14 PHP
php使用codebase生成随机数
2014/03/25 PHP
Laravel框架查询构造器简单示例
2019/05/08 PHP
AutoSave/自动存储功能实现
2007/03/24 Javascript
Javascript 面向对象 重载
2010/05/13 Javascript
PHP abstract与interface之间的区别
2013/11/11 Javascript
js正则表达式匹配数字字母下划线等
2015/04/14 Javascript
详解JavaScript UTC时间转换方法
2016/01/07 Javascript
JavaScript 实现的checkbox经典实例分享
2016/10/16 Javascript
vue实现可增删查改的成绩单
2016/10/27 Javascript
微信小程序 侧滑删除(左滑删除)
2017/05/23 Javascript
微信小程序版翻牌小游戏
2018/01/26 Javascript
解决node修改后需频繁手动重启的问题
2018/05/13 Javascript
layui 优化button按钮和弹出框的方法
2018/08/15 Javascript
vue中进入详情页记住滚动位置的方法(keep-alive)
2018/09/21 Javascript
nodejs npm错误Error:UNKNOWN:unknown error,mkdir 'D:\Develop\nodejs\node_global'at Error
2019/03/02 NodeJs
浅谈ECMAScript 中的Array类型
2019/06/10 Javascript
vue实现购物车小案例
2019/09/27 Javascript
Python3多进程 multiprocessing 模块实例详解
2018/06/11 Python
对pycharm代码整体左移和右移缩进快捷键的介绍
2018/07/16 Python
uniapp+Html5端实现PC端适配
2020/07/15 HTML / CSS
澳洲CFL商城:CHEMIST FOR LESS(中文)
2021/02/28 全球购物
工作中的自我评价如何写好
2013/10/28 职场文书
应届毕业生应聘自荐信
2013/12/07 职场文书
机电一体化应届生求职信范文
2014/01/24 职场文书
事业单位分类改革实施方案
2014/03/21 职场文书
2014年创先争优活动总结
2014/05/04 职场文书
银行员工考核评语
2014/12/31 职场文书
合作意向协议书
2015/01/29 职场文书
党校个人总结
2015/03/04 职场文书
建筑工程材料员岗位职责
2015/04/11 职场文书
志愿者工作心得体会
2016/01/15 职场文书
导游词之山东孔庙
2019/11/04 职场文书
python使用XPath解析数据爬取起点小说网数据
2021/04/22 Python
Nginx防盗链与服务优化配置的全过程
2022/01/18 Servers
MySQL中JOIN连接的基本用法实例
2022/06/05 MySQL