Python and Pillow 를 활용하여 격자 그리기 Drawing Grids With Python and Pillow

Python 과 Pillow 를 이용하여 이미지에 격자를 그리는 예제를 구현해보자. 먼저 그레이스케일의 600*600 픽셀 크기의 빈 이미지를 이용하여 세부내용을 학습한 다음, Argparse를 이용하여 새 이미지의 너비, 높이, 그리고 간격을 인수로 입력받아 실행해보고, 그렇게 그려진 격자 이미지를 저장하는 예제를 구현해본다. 마지막으로 빈 이미지가 아니라 이미지를 불러와서 해당 이미지 위에 격자를 그리고 저장하는 것으로 마무리한다.

 

먼저 아래에서 보듯이 600*600 픽셀의 빈 이미지를 만들어보자. 아래의 코드는 모두 주피터 노트북에서 실행하였다.  

from PIL import Image
import matplotlib.pyplot as plt

if __name__ == '__main__':
    height = 600
    width = 600
    image = Image.new(mode='P', size=(height, width), color=255)

    plt.imshow(image)

여기에 사용된 Image.new() 함수 관련해서는 아래 설명을 참고한다. 

PIL.Image.new(mode, size, color=0)[source] 모드와 크기를 입력받아 새로운 이미지를 생성한다. 해당 함수의 파라메터는 다음과 같으며, Image 객체를 반환한다. mode - 이미지의 모드는 픽셀의 타입과 심도를 나타내는 문자열이다. 각 픽셀의 비트 심도의 전대역을 사용하게 된다. 즉, 1비트 픽셀은 0 또는1의 값을 가지게 되고, 8비트 픽셀은 0~255 사이의 값을 가지게 되는 식이다. Mode 관련한 자세한 설명은 Modes를 참고한다.   size – 너비와 높이값을 가지는 튜플 color – 이미지에 사용될 컬러로, 기본값은 검정이다.  자세히 보기 pillow.readthedocs.io/en/stable/reference/Image.html#constructing-images

 

이제 ImageDraw 모듈을 이용하여 새로운 이미지에 격자를 그려보자. 간단한 예제로 정중앙에 세로로 선을 그려보자. 다음과 같다. 

from PIL import Image, ImageDraw
import matplotlib.pyplot as plt

if __name__ == '__main__':
    height = 600
    width = 600
    image = Image.new(mode='P', size=(height, width), color=255)

    # Draw a line
    draw = ImageDraw.Draw(image)
    x = image.width / 2
    y_start = 0
    y_end = image.height
    line = ((x, y_start), (x, y_end))
    draw.line(line, fill=128)
    del draw

    plt.imshow(image)

 

 

그러면 다음으로 하나가 아닌 여러개의 격자를 그려보자. 아래에서와 같이 너비(600픽셀)를 10으로 나누어서  각각의 간격을 60픽셀로 두고 수직선을 그려넣어보자. 

from PIL import Image, ImageDraw
import matplotlib.pyplot as plt

if __name__ == '__main__':
    height = 600
    width = 600
    image = Image.new(mode='P', size=(height, width), color=255)

    # Draw some lines
    draw = ImageDraw.Draw(image)
    y_start = 0
    y_end = image.height
    step_size = int(image.width / 10)

    for x in range(0, image.width, step_size):
        line = ((x, y_start), (x, y_end))
        draw.line(line, fill=128)

    del draw

    plt.imshow(image)

 

이제 가로로도 선을 그어 진짜 격자무늬를 구현해보자.

from PIL import Image, ImageDraw
import matplotlib.pyplot as plt

if __name__ == '__main__':
    height = 600
    width = 600
    image = Image.new(mode='P', size=(height, width), color=255)

    # Draw some lines
    draw = ImageDraw.Draw(image)
    y_start = 0
    y_end = image.height
    step_size = int(image.width / 10)

    for x in range(0, image.width, step_size):
        line = ((x, y_start), (x, y_end))
        draw.line(line, fill=128)

    x_start = 0
    x_end = image.width

    for y in range(0, image.height, step_size):
        line = ((x_start, y), (x_end, y))
        draw.line(line, fill=128)

    del draw

    plt.imshow(image)

 

그러면 이제 칸의 갯수를 지정해서 그려보자.  한 줄내에 포함될 칸의 갯수를 step_count 라는 인수로 입력한다.

from PIL import Image, ImageDraw
import matplotlib.pyplot as plt

if __name__ == '__main__':
    step_count = 25
    height = 600
    width = 600
    image = Image.new(mode='P', size=(height, width), color=255)

    # Draw some lines
    draw = ImageDraw.Draw(image)
    y_start = 0
    y_end = image.height
    step_size = int(image.width / step_count)

    for x in range(0, image.width, step_size):
        line = ((x, y_start), (x, y_end))
        draw.line(line, fill=128)

    x_start = 0
    x_end = image.width

    for y in range(0, image.height, step_size):
        line = ((x_start, y), (x_end, y))
        draw.line(line, fill=128)

    del draw

    plt.imshow(image)

 

좋다. 이제는 매번 소스를 수정할 것이 아니라 커맨드라인에서 직접 칸의 수를 입력할 수 있도록 수정해보자. 다음의 코드를 grid.py 라는 파일명으로 노트북과 같은 위치에 저장한다. 

import sys

from PIL import Image, ImageDraw
import matplotlib.pyplot as plt

if __name__ == '__main__':
    step_count = 10

    if len(sys.argv) == 2:
        step_count = int(sys.argv[1])

    height = 600
    width = 600
    image = Image.new(mode='P', size=(height, width), color=255)

    # Draw some lines
    draw = ImageDraw.Draw(image)
    y_start = 0
    y_end = image.height
    step_size = int(image.width / step_count)

    for x in range(0, image.width, step_size):
        line = ((x, y_start), (x, y_end))
        draw.line(line, fill=128)

    x_start = 0
    x_end = image.width

    for y in range(0, image.height, step_size):
        line = ((x_start, y), (x_end, y))
        draw.line(line, fill=128)

    del draw

    plt.imshow(image)

현재의 경로를 확인하여 현재 실행중인 노트북 파일 (.ipynb) 과 같은 폴더에 위치하고 있는지 확인해보자.

%pwd

'/home/pluto'

 

step_count 를 각각 12, 30으로 놓고 실행하면 다음과 같이 한 줄에 각각 12개, 30개의 칸을 가진 격자가 그려짐을 알 수 있다. 

%run grid.py 12

%run grid.py 30

 

이제는 칸수(step count)뿐만 아니라, 너비와 높이도 위와 같은 식으로 커맨드라인에서 인수형태로 입력하여 실행할 수 있게 해보자. 이제 여기서부터는 sys.argv 를 아니라 argparse 를 사용한다. 파일이름을 grid2.py 로 저장했다.

import argparse

from PIL import Image, ImageDraw
import matplotlib.pyplot as plt

if __name__ == '__main__':
    parser = argparse.ArgumentParser()
    parser.add_argument("width", help="width of image in pixels",
                        type=int)
    parser.add_argument("height", help="height of image in pixels",
                        type=int)
    parser.add_argument("step_count", help="how many steps across the grid",
                        type=int)
    args = parser.parse_args()

    step_count = args.step_count
    height = args.height
    width = args.width

    image = Image.new(mode='P', size=(height, width), color=255)

    # Draw some lines
    draw = ImageDraw.Draw(image)
    y_start = 0
    y_end = image.height
    step_size = int(image.width / step_count)

    for x in range(0, image.width, step_size):
        line = ((x, y_start), (x, y_end))
        draw.line(line, fill=128)

    x_start = 0
    x_end = image.width

    for y in range(0, image.height, step_size):
        line = ((x_start, y), (x_end, y))
        draw.line(line, fill=128)

    del draw

    plt.imshow(image)

이 상태에서 주피터 노트북에서 다음과 같이 실행하면, 너비, 높이, 칸수(step_count)를 입력하라는 에러가 발생한다.

%run grid2.py

usage: grid2.py [-h] width height step_count
grid2.py: error: the following arguments are required: width, height, step_count
An exception has occurred, use %tb to see the full traceback.

SystemExit: 2

도움말이 필요한 경우 -h 옵션을 붙여 실행한다. 

%run grid2.py -h

usage: grid2.py [-h] width height step_count

positional arguments:
  width       width of image in pixels
  height      height of image in pixels
  step_count  how many steps across the grid

optional arguments:
  -h, --help  show this help message and exit

너비와 높이를 각각 500 픽셀로 지정하고, 칸수를 20으로 주었다.

%run grid2.py 500 500 20

 

그러면 이제는 정사각형이 아닌 직사각형으로 구성된 격자를 그려보자. 

%run grid2.py 400 600 24

 

아웃풋을 보니 너비, 높이가 바뀐 것 같다. 아래 코드와 같이 올바른 순서로 수정한 뒤 grid3.py 라는 이름으로 저장한다.

import argparse

from PIL import Image, ImageDraw
import matplotlib.pyplot as plt

if __name__ == '__main__':
    parser = argparse.ArgumentParser()
    parser.add_argument("width", help="width of image in pixels",
                        type=int)
    parser.add_argument("height", help="height of image in pixels",
                        type=int)
    parser.add_argument("step_count", help="how many steps across the grid",
                        type=int)
    args = parser.parse_args()

    step_count = args.step_count
    height = args.height
    width = args.width

    image = Image.new(mode='P', size=(width, height), color=255)

    # Draw some lines
    draw = ImageDraw.Draw(image)
    y_start = 0
    y_end = image.height
    step_size = int(image.width / step_count)

    for x in range(0, image.width, step_size):
        line = ((x, y_start), (x, y_end))
        draw.line(line, fill=128)

    x_start = 0
    x_end = image.width

    for y in range(0, image.height, step_size):
        line = ((x_start, y), (x_end, y))
        draw.line(line, fill=128)

    del draw

    plt.imshow(image)

%run grid3.py 400 600 24

 

제대로 되었다. 이제 그려진 격자를 이미지로 저장해보자. 코드는 아래와 같다.

import argparse

from PIL import Image, ImageDraw

if __name__ == '__main__':
    parser = argparse.ArgumentParser()
    parser.add_argument("width", help="width of image in pixels",
                        type=int)
    parser.add_argument("height", help="height of image in pixels",
                        type=int)
    parser.add_argument("step_count", help="how many steps across the grid",
                        type=int)
    args = parser.parse_args()

    step_count = args.step_count
    height = args.height
    width = args.width
    image = Image.new(mode='P', size=(width, height), color=255)

    # Draw a grid
    draw = ImageDraw.Draw(image)
    y_start = 0
    y_end = image.height
    step_size = int(image.width / step_count)

    for x in range(0, image.width, step_size):
        line = ((x, y_start), (x, y_end))
        draw.line(line, fill=128)

    x_start = 0
    x_end = image.width

    for y in range(0, image.height, step_size):
        line = ((x_start, y), (x_end, y))
        draw.line(line, fill=128)

    del draw

    filename = "grid-{}-{}-{}.png".format(width, height, step_count)
    print("Saving {}".format(filename))
    image.save(filename)

아래와 같이 실행하면 grid-1800-2400-50.png 이름으로 저장이 됨을 확인할 수 있다.

%run grid4.py 1800 2400 50

Saving grid-1800-2400-50.png

 

해당 폴더에서 생성된 이미지 파일이 존재하는지 확인해보자. 

 

이제는 이미지를 불러와서 그 위에 격자를 그려보자. 먼저 테스트에 사용할 이미지를 Image.open() 함수를 통해 다음과 같이 불러보자. 예제는 파일이름이 img1.jpg 인 1920*1280 픽셀의 크기를 가진 이미지다. 

from PIL import Image
import matplotlib.pyplot as plt

image = Image.open("img1.jpg")
plt.imshow(image)

matplotlib.image.AxesImage at 0x7fd3be0a8f40>

위의 코드를 여기에 적용한 후 grid5.py 이름으로 저장하고 실행해보자. 

# grid5.py

import argparse

from PIL import Image, ImageDraw
import matplotlib.pyplot as plt

if __name__ == '__main__':
    parser = argparse.ArgumentParser()
    parser.add_argument("width", help="width of image in pixels",
                        type=int)
    parser.add_argument("height", help="height of image in pixels",
                        type=int)
    parser.add_argument("step_count", help="how many steps across the grid",
                        type=int)
    args = parser.parse_args()

    step_count = args.step_count
    height = args.height
    width = args.width

    image = Image.open("img1.jpg")
    image = image.resize((width, height))
    
    # Draw some lines
    draw = ImageDraw.Draw(image)
    y_start = 0
    y_end = image.height
    step_size = int(image.width / step_count)

    for x in range(0, image.width, step_size):
        line = ((x, y_start), (x, y_end))
        draw.line(line, fill=128)

    x_start = 0
    x_end = image.width

    for y in range(0, image.height, step_size):
        line = ((x_start, y), (x_end, y))
        draw.line(line, fill=128)

    del draw

    plt.imshow(image)

%run grid5.py 640 480 20

아래에서 보시다시피 불러온 이미지 위에 격자가 그려졌다. 원래 이미지 크기는 1920*1280 였는데 위에서 보듯이 인수로 입력받은 너비, 높이의 크기로 resize 를 수행한 뒤 격자를 그렸다. 여기서 주의해야할 점은 resize(width, height) 가 아니라 resize((width, height)) 라는 점이다.

이제 이미지 파일명을 인수로 받아서 처리하는 부분을 추가해보자. 아래 코드를 grid6.py 로 저장한다. 

import argparse

from PIL import Image, ImageDraw
import matplotlib.pyplot as plt

if __name__ == '__main__':
    parser = argparse.ArgumentParser()
    parser.add_argument("name", help="filename of image",
                        type=str)
    parser.add_argument("width", help="width of image in pixels",
                        type=int)
    parser.add_argument("height", help="height of image in pixels",
                        type=int)
    parser.add_argument("step_count", help="how many steps across the grid",
                        type=int)
    args = parser.parse_args()

    name = args.name
    width = args.width
    height = args.height
    step_count = args.step_count
    
    im = Image.open(name)
    image = im.resize((width, height))

    # Draw a grid
    draw = ImageDraw.Draw(image)
    y_start = 0
    y_end = image.height
    step_size = int(image.width / step_count)

    for x in range(0, image.width, step_size):
        line = ((x, y_start), (x, y_end))
        draw.line(line, fill=128)

    x_start = 0
    x_end = image.width

    for y in range(0, image.height, step_size):
        line = ((x_start, y), (x_end, y))
        draw.line(line, fill=128)

    del draw

    filename = "grid6-{}-{}-{}.jpg".format(width, height, step_count)
    print("Saving {}".format(filename))
    image.save(filename)

img1.jpg 파일을 불러와 너비 640, 높이 480, 그리고 칸수가 20인 격자를 그려서 파일로 저장해보자. 

%run grid6.py img1.jpg 640 480 20

Saving grid6-640-480-20.jpg

 

정상적으로 저장이 되었다, 

저장된 파일을 그려보면 다음고 같다. 가로, 세로 20칸으로 구성된 격자가 그려졌음을 확인할 수 있다.

 

참고 randomgeekery.org/post/2017/11/drawing-grids-with-python-and-pillow/