Python3生成手写体数字方法

2020-01-04 16:01:07

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来源：转载

供稿：网友

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,手写体数字

图1 生成的手写体数字1-9

Python3,手写体数字

　　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,手写体数字

　　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,手写体数字

图4 整体设计流程

Python3,手写体数字

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,手写体数字

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1-9num = str(random.randint(1, 9))# 设置字体，这里选取字体大小25font = 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 ospath_folders = "F:/***/P_generate_handwritten_number/data_pngs/"# 1-9for 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,手写体数字

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 randomfrom PIL import Image, ImageDraw, ImageFilter, ImageFontrandom.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, numpath_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 = 200for 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 randomfrom PIL import Image, ImageDraw, ImageFilter, ImageFontrandom.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, charpath_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 ospath_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()