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Python3生成手写体数字方法

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[开发(python) 所属分类 开发(python) | 发布者 店小二05 | 时间 | 作者 红领巾 ] 0人收藏点击收藏
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
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# 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
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# 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


本文开发(python)相关术语:python基础教程 python多线程 web开发工程师 软件开发工程师 软件开发流程

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