Python : 用 PIL 做影像處理(合成)
最近幫朋友用 PIL ( Python Imaging Library )做了一個懶人合成工具，主要是把去背後的簽名檔圖片 (SignPicture)，與照片 (Picture) 做合成，並且輸出 (ResultPicture)。
Mac 版：https://nofile.io/f/baZKvwHRFCE
Windows 版：https://nofile.io/f/q9oVkrtYttB
電腦不用安裝 Python 即可使用，內附說明。
這個小小的 Console 程式，使用到了 PIL：Python 中專門做影像處理的套件，最後用 PyInstaller 包成了 Mac 與 Windows 的版本。
簡單的小程式，卻遇到了一些 Bug，以下分享關鍵部分的程式實做與 Debug 過程。
📕 安裝 PIL package
pip install Pillow想要使用 PIL 你要做的不是安裝 Pil 而是 Pillow。
📗 使用 paste( ) 合併照片與簽名檔
PIL 進行影像合成，常用到的函數有 blend()、composite()、paste()，在這裡 paste() 比較符合我們的需求，先來看看文件是怎麼寫的：
paste() 帶有三個參數：im、box、mask，其中 box 與 mask沒有設定的預設值為 None。
im 參數不用說，就是要貼上的圖片，box則是位置參數。
在我們的例子中，mask 參數是最重要的。簽名檔通常是已經去背過的圖片檔，所以依據上圖內容中第四段的mask計算方法，我們必須把im、mask都設成簽名檔的圖片，以保留簽名檔背景的透明度。
簡單寫一個範例如下：
出來的結果如圖：
如果將以下這段：
resultPicture.paste(imageB_resize, right_bottom, imageB_resize)寫成：
resultPicture.paste(imageB_resize, right_bottom)也就是說，不設定 mask 參數的話，結果會是：
就算原本簽名檔背景是透明的，不設定mask依舊呈現不透明的顏色。
另外，範例中之所以要將簽名檔 resize()，是因為不管簽名檔案本身的寬、高是多少，一律將寬度縮放到照片的一半。
📘 Bug 研究
上一段範例程式，理論上來說是完全可行的，實際執行卻有可能會出現一個問題：
匯出的照片自動旋轉了！
這個情況真的是滿詭異的，有時候照片明明是正常的，沒有做過旋轉，在程式裡面也沒有 rotate()或transpose()，但是結果的圖片就是被旋轉了。
經過抽絲剝繭，發現讀入照片open()的階段，寬、高就被互換了！
size屬性為一個 2-tuple：(width, height)。原圖的 size 值應該要是(3024,4032)，但是open() 後，print 出來的結果卻是(4032,3024)。
Google 了一下，居然是照片的 Exif 屬性出了問題。
什麼是 Exif ?
Exif ( Exchangeable image file format ) 記錄了照片的拍攝資訊，幾乎任意拍攝裝置都有。詳情可以參考：
根據這份文件，Exif 中有個叫 Orientation 的 Tag，ID 為 0x0112，我們用這個 ID 寫一段程式來取得圖片的 Orientation 值。
得出來的值是：6，根據 Orientation Tag 的定義，6 = Rotate 90 CW，也就是說雖然照片在電腦裡面看起來是正常的，但它的 Orientation 資訊卻是 CW ( ClockWise ) 90 度。
2018/03/15 補充：為什麼 Orientation 會被記錄旋轉了90度?可以參考這篇 SegmentFault 的貼文：利用Pillow打开图片时，图片被旋转了。簡單來說，就是在使用拍攝裝置的時候，裝置的物理旋轉會被記錄下來，但是在該裝置的畫面仍舊是顯示正立的(軟體會自動處理)。然而，用 Pillow 打開圖片的時候，是直接讀取圖片的資訊，並不會自動幫你旋轉成正立。
想把這張照片的輸出變回正常，可以利用 transpose(Image.ROTATE_270)將它再往 CW 方向轉 270 度。
上一段的範例程式我們可以改寫成：
在#開啟照片的 imageA = Image.open('範例圖片C.jpg')，與 imageA = imageA.convert('RGBA') 之間，加上：
if hasattr(imageA, '_getexif'):
orientation = 0x0112
exif = imageA._getexif()
if exif is not None and orientation in exif.keys():
orientation = exif[orientation]
rotations = {
3: Image.ROTATE_180,
6: Image.ROTATE_270,
8: Image.ROTATE_90
}
if orientation in rotations.keys():
imageA = imageA.transpose(rotations[orientation])來判斷圖片是否有 exif 資訊，並且對 orientation 做處理。
📙 心得
將前面的範例，改寫成比較完整能用的程式，連結如下：
這次本來只是聽聽朋友的需求，想輕鬆解決，意外學到了不少關於照片檔案的知識。雖然以前就聽過 Exif，但遇到實際要處理的狀況卻是第一次，也看了不少文章，獲益良多。
影像處理牽涉到了大量的數學，PIL 將這些演算法包成了 package 方便我們開發，雖然這次程式只用了最基本的 Image Module，文件還有 對影像的細節操作 ImageDraw、ImageFilter 等一堆 Module 可以使用，值得研究。
