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。
图1 生成的手写体数字1-9
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:
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
图4 整体设计流程
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;
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))
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