φυβλαςのβλογ
phyblas的博客



แก้ปัญหาที่บางครั้งภาพที่อ่านใน python ถูกหมุนหรือพลิกกลับด้าน
เขียนเมื่อ 2024/06/16 12:48
 

ใครเขียนโปรแกรมภาษาไพธอนเพื่อจัดการภาพแล้วเคยเจอปัญหาว่าภาพที่อ่านเข้ามามันถูกหมุนหรือพลิกกลับด้าน ไม่เหมือนกับที่ปรากฏในเว็บเบราว์เซอร์หรือโปรแกรมอ่านภาพทั่วๆไปบ้างหรือเปล่า?

บทความนี้จะอธิบายสาเหตุของปัญหาที่เกิดขึ้นนี้และวิธีการแก้ปัญหา

เนื้อหานี้ได้เขียนเป็นภาษาญี่ปุ่นลงในเว็บ qiita ด้วย
 → 読み込んだ画像が回転したり反射したりする原因と対策



ปัญหาที่เจอ

ขอยกตัวอย่างโดยใช้ภาพนี้


irelcp.jpg


ลองโหลดไปลองเปิดดูกันได้ เช่นลองเปิดแล้วก็แสดงด้วย matplotlib แบบนี้
import matplotlib.pyplot as plt

rup = plt.imread('irelcp.jpg')
plt.imshow(rup)
plt.show()

ก็จะได้ภาพที่ถูกหมุนทวนเข็มนาฬิกาไป ๙๐ องศาแบบนี้



ทำไมถึงเป็นแบบนี้? เกิดอะไรขึ้น? ภาพนี้มีอะไรบางอย่างผิดพลาดหรือ? หรือว่าผีหลอก!?

ใครที่เจอแบบนี้ก็คงตั้งข้อสงสัยไปต่างๆมากมาย แต่ที่จริงแล้วนี่ไม่ใช่ความผิดพลาดของตัวโปรแกรมหรอก ลองเปิดอ่านดูด้วยวิธีอื่นเช่น skimage, imageio หรือ PIL (pillow) ดูก็ได้ผลเหมือนกัน

skimage
from skimage import io

rup = io.imread('irelcp.jpg')
print(rup.shape) # (600, 450, 3)
(shape ในที่นี้แสดงขนาดของอาเรย์ภาพ ซึ่งแสดงเป็น (ความสูง, ความกว้าง, สี))

imageio
import imageio

rup = imageio.imread('irelcp.jpg')
print(rup.shape) # (600, 450, 3)

PIL
from PIL import Image

rup = Image.open('irelcp.jpg')
print(rup.height,rup.width) # 600 450

ไพธอนนั้นมีวิธีการที่หลากหลายในการเปิดอ่านไฟล์ แต่ว่าวิธีการอ่านส่วนใหญ่ที่นิยมใช้กันนั้นต่างก็อ่านภาพนี้ออกมาได้แบบนี้กันหมดเลย

ดังนั้นเพื่อที่จะได้อ่านให้ถูกต้องเราจำเป็นต้องรู้สาเหตุและทางแก้ไข




สาเหตุของปัญหา

ที่จริงแล้วปัญหานี้เกิดกับภาพบางส่วนที่มีข้อมูล exif

exif คืออะไรนั้นได้เคยอธิบายไปในบทความก่อนหน้านี้แล้ว ในที่นี้ขอไม่อธิบายรายละเอียด หากสนใจสามารถอ่านได้ใน

จัดการข้อมูล exif ในไฟล์รูปภาพด้วย PIL และ piexif

ภายในข้อมูล exif นั้นมีข้อมูลส่วนที่เรียกว่า orientation คือค่าที่บอกว่าจะมีการปรับเปลี่ยนการจัดวางรูปภาพอย่างไร

อย่างเช่นในกรณีภาพที่มีปัญหานี้ เกิดจากการที่ข้อมูล orientation ได้ระบุว่าให้ "หมุนภาพตามเข็ม ๙๐ องศา"

ดังนั้นที่จริงแล้วก็คือภาพที่เห็นว่าหมุนทวนเข็มไป ๙๐ องศาที่เห็นแสดงเมื่ออ่านด้วยไพธอนนี้คือภาพเดิมจริงๆที่ยังไม่โดนปรับแก้การจัดวางตามข้อมูลที่ระบุใน exif

เวลาที่แสดงผลตามเบราว์เซอร์หรือโปรแกรมดูรูปภาพทั่วไปนั้นมักจะมีการนำข้อมูล exif นี้มาคิดแล้วปรับการจัดวางให้ตามที่ควรจะเป็น แต่ว่าเวลาอ่านด้วยฟังก์ชันอ่านภาพในไพธอนมันไม่ได้อ่านตรงนี้ให้ เราจึงจำเป็นต้องเขียนโค้ดเพิ่มเติมเพื่อจัดการตรงนี้เอง

ข้อมูล exif นี้สามารถดูได้โดยการปิดภาพด้วยมอดูล PIL แล้วใช้เมธอด ._getexif()
from PIL import Image

rup = Image.open('irelcp.jpg')
print(rup._getexif()) # {274: 6}

ค่า 274 เป็นรหัสของข้อมูลส่วน orientation ส่วน 6 เป็นรหัสแสดงการจัดเรียง มีความหมายดังนี้

1 ไม่เปลี่ยนแปลง
2 กลับซ้ายขวา
3 กลับซ้ายขวาหน้าหลัง (หมุน ๑๘๐ องศา)
4 กลับบนล่าง
5 กลับระหว่างซ้ายล่างกับขวาบน
6 หมุนตามเข็ม ๙๐ องศา
7 กลับระหว่างซ้ายบนกับขวาล่าง
8 หมุนทวนเข็ม ๙๐ องศา

ภาพโดยส่วนใหญ่จะเป็น 1 คือไม่จำเป็นต้องไปทำอะไร แต่ว่าถ้าเจอเลขอื่นก็จำเป็นต้องนำภาพมาแก้ก่อนจึงจะใช้งานได้อย่างถูกต้อง

ภาพที่เป็นแบบนี้ส่วนใหญ่จะเป็นภาพถ่ายที่ถ่ายด้วยแอปพลิเคชันบางอย่าง หรือถูกปรับแก้ด้วยโปรแกรมบางอย่าง ซึ่งไปพลิกภาพโดยการระบุข้อมูล orientation ใน exif แทนที่จะพลิกภาพจริงๆ

โอกาสเจอภาพแบบนี้อาจมีไม่มากนัก บางคนอาจไม่เคยเจอก็ได้ แต่ถ้าใครเขียนโปรแกรมจัดการรูปภาพละก็ควรจะคำนึงถึงตรงนี้ด้วย ไม่งั้นเกิดไปเจอภาพที่เป็นแบบนี้เข้าก็จะทำให้โปรแกรมทำงานผิดพลาดโดยไม่รู้ตัว เป็นสาเหตุของปัญหาได้



สำหรับวิธีการแก้นั้นต่อไปนี้ขอแนะนำ ๒ วิธีด้วยกัน




การแก้โดยใช้ opencv

มอดูลที่กล่าวมาข้างต้นส่วนใหญ่ของไพธอนนั้นเมื่อเปิดอ่านภาพจะไม่มีการปรับแก้ภาพตามข้อมูล exif ให้อัตโนมัติ แต่ว่าก็มีบางมอดูลที่ปรับแก้ให้เลยเหมือนกัน นั่นก็คือ opencv (cv2 นั่นเอง ดังนั้นถ้าใครเปิดอ่านด้วย opencv อยู่แล้วก็ไม่จำเป็นต้องมากังวลเรื่องนี้เลย

เกี่ยวกับเรื่องการใช้ opencv ในไพธอนถ้าใครสนใจสามารถอ่านได้ในบทความนี้

opencv-python เบื้องต้น
ลองเปิดอ่านดูโดยใช้ opencv กันเลย
import cv2
import matplotlib.pyplot as plt

rup = cv2.imread('irelcp.jpg')
print(rup.shape) # (450, 600, 3)
plt.imshow(rup)
plt.show()



จะเห็นว่าภาพถูกแสดงหันถูกทิศ ไม่หมุนเพี้ยนไป แต่อ้าว ทำไมสีมันดูแปลกๆ?

ที่จริงแล้วภาพที่อ่านด้วย opencv นั้นมีปัญหาอยู่อย่างก็คือสีจะแสดงเป็นระบบ BGR ซึ่งตรงกันข้ามกับระบบ RGB ที่ใช้กันทั่วไป ดังนั้นพอเอามาอ่านใน matplotlib ทันทีแบบนี้ก็จะแสดงผลแปลกๆอย่างที่เห็นเพราะสีน้ำเงินกับแดงถูกสลับกัน

ดังนั้นถ้าใครคิดแค่ว่าจะอุตส่าห์ใช้ opencv เพื่อเปิดอ่านรูปภาพละก็อาจจะไม่ค่อยสะดวกนัก ต้องมาแปลงสีกลับก่อน เช่นทำแบบนี้
rup = rup[:,:,::-1]

นอกจากนี้แล้วยังมีข้อเสียอีกอย่างคือ opencv อ่านไฟล์ที่ชื่อเป็นภาษาไทยหรือภาษาอื่นๆไม่ได้ จึงต้องมาหาทางรับมือกับตรงนี้อีกที

ดังนั้นแล้ว ขอแนะนำอีกวิธีมากกว่า นั่นคือการใช้ PIL




การแก้โดยใช้ PIL

PIL นั้นมีฟังก์ชัน ImageOps.exif_transpose อยู่ แค่ใช้ฟังก์ชันนี้ภาพก็จะถูกปรับพลิกหรือหมุนกลับตามข้อมูล orientation ของ exif

เราอาจลองเขียนฟังก์ชันสำหรับอ่านไฟล์ไว้ให้ตรวจดูว่าภาพนี้มี orientation เป็น 2 ขึ้นไปหรือเปล่า ถ้าเป็นก็ใช้ฟังก์ชันนี้ทำการปรับแก้ซะ
import numpy as np
from PIL import Image,ImageOps

def imread(f):
    rup = Image.open(f)
    exif = rup._getexif()
    if(exif and 274 in exif and exif[274]!=1):
        rup = ImageOps.exif_transpose(rup)
    return np.array(rup)

แล้วก็ลองเอาฟังก์ช้นนี้มาใช้งานดู
rup = imread('irelcp.jpg')
plt.imshow(rup)
plt.show()

เท่านี้ก็น่าจะได้ภาพที่แสดงผลอย่างถูกต้องแล้ว

หรืออาจเขียนให้แก้แล้วก็บันทึกทับไฟล์เดิมไปเลย แบบนี้ครั้งต่อไปก็ไม่ต้องมาห่วงเรื่อง exif แล้ว
f = 'irelcp.jpg'
rup = Image.open(f)
exif = rup._getexif()
if(exif and 274 in exif and exif[274]!=1):
    rup = ImageOps.exif_transpose(rup)
rup.save(f)



-----------------------------------------

囧囧囧囧囧囧囧囧囧囧囧囧囧囧囧囧囧囧囧囧囧囧囧囧囧

ดูสถิติของหน้านี้

หมวดหมู่

-- คอมพิวเตอร์ >> เขียนโปรแกรม >> python
-- คอมพิวเตอร์ >> เขียนโปรแกรม >> opencv

ไม่อนุญาตให้นำเนื้อหาของบทความไปลงที่อื่นโดยไม่ได้ขออนุญาตโดยเด็ดขาด หากต้องการนำบางส่วนไปลงสามารถทำได้โดยต้องไม่ใช่การก๊อปแปะแต่ให้เปลี่ยนคำพูดเป็นของตัวเอง หรือไม่ก็เขียนในลักษณะการยกข้อความอ้างอิง และไม่ว่ากรณีไหนก็ตาม ต้องให้เครดิตพร้อมใส่ลิงก์ของทุกบทความที่มีการใช้เนื้อหาเสมอ

目录

从日本来的名言
模块
-- numpy
-- matplotlib

-- pandas
-- manim
-- opencv
-- pyqt
-- pytorch
机器学习
-- 神经网络
javascript
蒙古语
语言学
maya
概率论
与日本相关的日记
与中国相关的日记
-- 与北京相关的日记
-- 与香港相关的日记
-- 与澳门相关的日记
与台湾相关的日记
与北欧相关的日记
与其他国家相关的日记
qiita
其他日志

按类别分日志



ติดตามอัปเดตของบล็อกได้ที่แฟนเพจ

  查看日志

  推荐日志

รวมร้านราเมงในเมืองฟุกุโอกะ
ตัวอักษรกรีกและเปรียบเทียบการใช้งานในภาษากรีกโบราณและกรีกสมัยใหม่
ที่มาของอักษรไทยและความเกี่ยวพันกับอักษรอื่นๆในตระกูลอักษรพราหมี
การสร้างแบบจำลองสามมิติเป็นไฟล์ .obj วิธีการอย่างง่ายที่ไม่ว่าใครก็ลองทำได้ทันที
รวมรายชื่อนักร้องเพลงกวางตุ้ง
ภาษาจีนแบ่งเป็นสำเนียงอะไรบ้าง มีความแตกต่างกันมากแค่ไหน
ทำความเข้าใจระบอบประชาธิปไตยจากประวัติศาสตร์ความเป็นมา
เรียนรู้วิธีการใช้ regular expression (regex)
การใช้ unix shell เบื้องต้น ใน linux และ mac
g ในภาษาญี่ปุ่นออกเสียง "ก" หรือ "ง" กันแน่
ทำความรู้จักกับปัญญาประดิษฐ์และการเรียนรู้ของเครื่อง
ค้นพบระบบดาวเคราะห์ ๘ ดวง เบื้องหลังความสำเร็จคือปัญญาประดิษฐ์ (AI)
หอดูดาวโบราณปักกิ่ง ตอนที่ ๑: แท่นสังเกตการณ์และสวนดอกไม้
พิพิธภัณฑ์สถาปัตยกรรมโบราณปักกิ่ง
เที่ยวเมืองตานตง ล่องเรือในน่านน้ำเกาหลีเหนือ
ตระเวนเที่ยวตามรอยฉากของอนิเมะในญี่ปุ่น
เที่ยวชมหอดูดาวที่ฐานสังเกตการณ์ซิงหลง
ทำไมจึงไม่ควรเขียนวรรณยุกต์เวลาทับศัพท์ภาษาต่างประเทศ

各月日志

2025年

1月 2月 3月 4月
5月 6月 7月 8月
9月 10月 11月 12月

2024年

1月 2月 3月 4月
5月 6月 7月 8月
9月 10月 11月 12月

2023年

1月 2月 3月 4月
5月 6月 7月 8月
9月 10月 11月 12月

2022年

1月 2月 3月 4月
5月 6月 7月 8月
9月 10月 11月 12月

2021年

1月 2月 3月 4月
5月 6月 7月 8月
9月 10月 11月 12月

找更早以前的日志