来得瑟一下！用Python做一个缩放自如的圣诞老人

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今天的主题是为大家展示如何用python做一个不断变大的圣诞老人，就像西游记中能够随意变幻大小的神仙妖怪那样，算是送给大家的小礼物，先上个图吧!

不要心急，盯着图片看5秒

思路要点：

• 通过缩放获取等比大小的一组图片
• 将上述图片叠加到固定大小的底图中
• 按顺序组合图片生成动图

1、图片缩放

本篇文章的大部分工作都是基于opencv实现，而opencv进行图片缩放是极其容易的，不过这次我们要生成的是一组等比缩放的图片，所以在cv2.resize方法的使用上可能跟以往略有出入，先来看函数原型：

cv2.resize(src, dsize[, dst[, fx[, fy[, interpolation]]]]) 

其中src是原图片，dsize是目标图片大小，当dsize为0的时候，我们就可以通过fx和fy两个参数来分别设置水平轴和垂直轴方向的缩放比例了。这样说可能有些抽象，我们举个例子来说明:

for i in range(1, 40, 1): 
  img = cv2.resize(image, (0, 0), fx=i/30, fy=i/30) 
  cv2.imwrite(str(i)+'.png', img) 

运行上面这段代码会生成39张不同比例的图片，目标图片的大小由缩放比例fx和fy来控制，最小的一幅图边长是原图的1/30，最大的图片边长是原图的1.3倍(下图):

既然等比缩放的图片有了，是不是可以选定一个坐标原点，直接合成动图呢?答案是不行，因为常规的动图生成方法要求素材图片必须是相同的尺寸(像素)，下面我们就来着重解决这一问题。

2、底图叠加

python中实现两幅图片叠加的办法有很多，但是他们都存在缺陷——要么叠加的图片必须是相同大小，要么难以控制图片叠加的具体位置。对此，小编采取的办法是在两幅图之间进行“像素级”的替换。

1).生成底图

待叠加的图片中，上层图片就使用刚才获取到的一系列等比缩放图，下层图片我们就生成一张固定大小的空白图片。需要注意，这里生成的空白图片必须大于最大的一幅缩放图。

生成空白底图分两步完成，第一步生成固定大小(垂直轴和水平轴的长度)的二维数组;第二步使用cv2.cvtColor进行颜色空间变换。代码如下：

blank = np.ones((blankh, blankw), dtype=np.uint8) * 255 
ret = cv2.cvtColor(blank, cv2.COLOR_GRAY2BGR) 

其实上面代码中的ret本质上是一个三维数组，我们可以把它打印出来查看(下图)，但是通过cv2.imshow方法展示出来就是一张空白图片了。这其中涉及一些较为底层的内容，大家了解就好，文中不再赘述。

2).像素替换

正如刚才所说，opencv中的一幅图其实是一个三维数组，其实也可以把它看作是二维数组，数组中的

每个元素是形如 [255, 255, 255] 的列表，其中存放的是图片每个像素的颜色参数。也就是说，如果我们想实现一幅图片叠加到另一幅图片这样的视觉效果，可以对被叠加图片对应位置的

像素进行替换赋值。代码形式如下图所示，其中i和j分别为图片在垂直方向和水平方向的坐标。

ret[i, j, 0] = image[i, j, 0] 
ret[i, j, 1] = image[i, j, 1] 
ret[i, j, 2] = image[i, j, 2] 

对一幅图片而言，坐标原点是在左上角(下图所示)。此外，为了保证最终得到动图的效果，不能简单的将图片以坐标原点为基准进行叠加，比较好的办法是把叠加原点设在底图下边缘的中心位置。

原理搞清楚后就可以开始图片叠加操作了，在此期间需要进行一些像素对应位置的计算，虽然稍微有点绕但是并不复杂，详细的转化公式就不写了，我们直接看代码：

上面代码中的image是已经缩放完毕的圣诞老人图片，blankh和blankw分别是空白图片的高度和宽度，这个尺寸可以根据需求自行设置。

下图展示的是一幅缩放比例1/2左右的图片和底图叠加后的效果，为了观察方便，我给图片加了一个边框。

3、生成动图

之前我们已经解决了单幅图片与底图的叠加，为了准备合成动图所需素材，还要对多个等比缩放的图片进行底图叠加操作。缩放比例间隔越小、准备的图片素材越多，生成的动图也就越平滑。

当然，动图的效果如何还要综合考虑多个因素，这里小编还是采用39幅图片组合动图。其中最小的图形高度是原图的1/30，最大的图形高度是原图的1.3倍。与底图叠加后的图片就是下面这个样子。

下面来说说动图的合成，将多个相同尺寸的图片合成动图可以使用imageio这个库来实现，核心代码只有一条：

imageio.mimwrite('目标文件名称.gif', gifList, duration=0.15) 

其中第一个参数是git目标文件名称;gifList是一组列待合成的图片，也就是上面图片中展示的那些;最后一个参数duration表示画面切换间隔，单位为秒。

现在通过下面这段代码进行动图合成。

file_path = 'pic' 
imgList = os.listdir(file_path) 
imgList = ['pic/'+img for img in imgList] 
gifList = [imageio.imread(img) for img in imgList] 
imageio.mimwrite('gif.gif', gifList, duration=0.15) 

来看合成后的动图效果(下图)，仔细看看好像有点问题，怎么图中的圣诞老人忽大忽小?这跟我们预想的不一样啊。

其实这个问题是出在合成图片的顺序上，我们尝试打印上面代码中的imgList变量，结果如下：

可以看到，素材图片并不是按照我们预想的顺序排序。这在python的文件处理中也算是个比较常见的问题，解决方案之一是可以按照图片的创建时间排序，具体操作是在上面的第二行代码之后插入一条语句：

imgList = sorted(imgList,key=lambda x: os.path.getmtime(os.path.join(file_path, x))) 

现在再次进行动图合成，就可以实现文章开头的效果了。

当然了，这种动图制作方法不仅限于圣诞老人，任何图片理论上都是可以的。比如说，我们还可以做一棵不断长大的圣诞树!