Pygame，从 2d numpy 数组创建灰度

Question

Python 3.4，pygame==1.9.2b8

我想画灰度图。 现在，下面的代码产生蓝色，但我想在（0,255）范围内制作颜色，其中 0 - 黑色。 255-白色。 怎么可能？！

import pygame 
import numpy as np
s = 300
screen = pygame.display.set_mode((s, s))
screenarray = np.zeros((s,s))
screenarray.fill(200)
pygame.surfarray.blit_array(screen, screenarray)
pygame.display.flip()
input()

• 事实上，我有更复杂的screenarray，其中每个元素位于 (0,65535) 期间。所以我想把它转成灰度。

非常感谢。

Answer 1

PyGame 使用 24 位颜色作为三个字节 (R,G,B)，因此白色是 (0,0,0)，黑色是 (255,255,255)

import pygame 
import numpy as np

SIZE = 256

pygame.init()
screen = pygame.display.set_mode((SIZE, SIZE))

screenarray = np.zeros((SIZE, SIZE, 3))

for x in range(SIZE):
    screenarray[x].fill(x)

pygame.surfarray.blit_array(screen, screenarray)

pygame.display.flip()

input()

pygame.quit()

Answer 2

pygame 可以通过两种方式将整数识别为颜色：

1. RGB 的 3 元素序列，其中每个元素的范围在 0-255 之间。
2. 一个映射的整数值。

如果您希望能够拥有一个数组，其中 0-255 之间的每个整数都代表一个灰色阴影，您可以使用此信息创建自己的灰度数组。您可以通过定义一个类来创建自己的数组。

---

第一种方法是创建一个 numpy 数组，每个元素都是一个 3 元素序列。

class GreyArray(object):

    def __init__(self, size, value=0):
        self.array = np.zeros((size[0], size[1], 3), dtype=np.uint8)
        self.array.fill(value)

    def fill(self, value):
        if 0 <= value <= 255:
            self.array.fill(value)

    def render(self, surface):
        pygame.surfarray.blit_array(surface, self.array)

---

根据映射的整数值创建一个类可能有点抽象。我不知道这些值是如何映射的，但是通过快速测试很容易确定每个灰色阴影都以16843008 的值分隔，从0 的黑色开始。

class GreyArray(object):

    def __init__(self, size, value=0):
        self.array = np.zeros(size, dtype=np.uint32)
        self.array.fill(value)

    def fill(self, value):
        if 0 <= value <= 255:
            self.array.fill(value * 16843008)  # 16843008 is the step between every shade of gray.

    def render(self, surface):
        pygame.surfarray.blit_array(surface, self.array)

---

简短的演示。按 1-6 更改灰色阴影。

import pygame
import numpy as np
pygame.init()

s = 300
screen = pygame.display.set_mode((s, s))

# Put one of the class definitions here!

screen_array = GreyArray(size=(s, s))

while True:
    for event in pygame.event.get():
        if event.type == pygame.QUIT:
            quit()
        elif event.type == pygame.KEYDOWN:
            if event.key == pygame.K_1:
                screen_array.fill(0)
            elif event.key == pygame.K_2:
                screen_array.fill(51)
            elif event.key == pygame.K_3:
                screen_array.fill(102)
            elif event.key == pygame.K_4:
                screen_array.fill(153)
            elif event.key == pygame.K_5:
                screen_array.fill(204)
            elif event.key == pygame.K_6:
                screen_array.fill(255)

    screen_array.render(screen)
    pygame.display.update()

Answer 3

从 python 3.6 开始，我得到了以下结果：

display = pygame.display.set_mode((width, height))
frame = np.array(framebuf.getData(), copy=False, dtype=np.uint8).reshape((height, width, 1))
screenarray = np.repeat(frame, 3, axis = 2).swapaxes(0, 1)
pygame.surfarray.blit_array(display, screenarray)
pygame.display.flip()

在这个 sn-p 中，frame 是一个 numpy 数组，使用来自framebuf.getData() 的列表进行初始化。因此，它可以是任何灰度位图，而不仅仅是此处其他示例中的常量或渐变。我们将数组重塑为目标显示尺寸。现在我们部署numpy.repeat 将每个灰度字节复制到另外两个通道中。最后，我们必须使用swapaxes 作为反转宽度和高度的最简单方法。与 numpy 正交，pygame 期望 screenarray 具有宽度维度，这使得它看起来有点按列（嗯，什么）？

总体而言，这在 640x480 下提供了 ~80fps，这非常糟糕，但仍然比任何显式 Python 代码要好得多。我想最好的办法是在本机代码端准备 RGB 帧...

Answer 4

在灰度图像的情况下，必须使用numpy.reshape更改数组的形状，并且必须使用numpy.repeat将灰度通道扩展为红绿蓝通道：

cv2Image = np.repeat(cv2Image.reshape(size[1], size[0], 1), 3, axis = 2)

pygame.Surface对象可以由pygame.image.frombuffer生成：

surface = pygame.image.frombuffer(cv2Image.flatten(), size, 'RGB')

以下函数将形状为 (y, x) 的numpy.array 转换为pygame.Surface 对象：

import numpy as np

def numpyGrayscaleToSurface(numpyArray):
    size = numpyArray.shape[1::-1]
    numpyArray= np.repeat(numpyArray.reshape(size[1], size[0], 1), 3, axis = 2)
    surface = pygame.image.frombuffer(numpyArray.flatten(), size, 'RGB')
    return surface.convert()

另见How do I convert an OpenCV (cv2) image (BGR and BGRA) to a pygame.Surface object。