Numpy 如何生成棋盘格图案

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引言

Numpy是Python中常用的数据处理和科学计算库。在图像处理领域，经常需要生成一些基础的图案，如棋盘格、条纹图案等。本文将介绍如何使用Numpy生成棋盘格图案。

生成棋盘格

棋盘格是由黑白交替排列的正方形格子组成的图案。在Numpy中，我们可以使用全零矩阵和切片功能来实现：

import numpy as np

width, height = 8, 8
checkerboard = np.zeros((width, height), dtype=int)
checkerboard[::2, ::2] = 1  # black
checkerboard[1::2, 1::2] = 1  # white
print(checkerboard)

运行代码，我们可以得到如下输出：

[[1 0 1 0 1 0 1 0]
 [0 1 0 1 0 1 0 1]
 [1 0 1 0 1 0 1 0]
 [0 1 0 1 0 1 0 1]
 [1 0 1 0 1 0 1 0]
 [0 1 0 1 0 1 0 1]
 [1 0 1 0 1 0 1 0]
 [0 1 0 1 0 1 0 1]]

我们可以通过Matplotlib来可视化输出的棋盘格：

import matplotlib.pyplot as plt

plt.imshow(checkerboard, cmap='gray')
plt.show()

可以看到，我们成功地生成了一个8 x 8的棋盘格图案。

更改棋盘格的颜色

如果我们想要生成其他颜色的棋盘格，我们可以改变上面代码中的1和0对应的RGB值。

import numpy as np

width, height = 8, 8
checkerboard = np.zeros((width, height, 3), dtype=int)
checkerboard[::2, ::2] = [255, 0, 0]  # blue
checkerboard[1::2, 1::2] = [255, 255, 255]  # white
print(checkerboard)

运行代码，我们可以得到如下输出：

[[[255   0   0]
  [  0   0   0]
  [255   0   0]
  [  0   0   0]
  [255   0   0]
  [  0   0   0]
  [255   0   0]
  [  0   0   0]]

 [[  0   0   0]
  [255 255 255]
  [  0   0   0]
  [255 255 255]
  [  0   0   0]
  [255 255 255]
  [  0   0   0]
  [255 255 255]]

 [[255   0   0]
  [  0   0   0]
  [255   0   0]
  [  0   0   0]
  [255   0   0]
  [  0   0   0]
  [255   0   0]
  [  0   0   0]]

 [[  0   0   0]
  [255 255 255]
  [  0   0   0]
  [255 255 255]
  [  0   0   0]
  [255 255 255]
  [  0   0   0]
  [255 255 255]]

 [[255   0   0]
  [  0   0   0]
  [255   0   0]
  [  0   0   0]
  [255   0   0]
  [  0   0   0]
  [255   0   0]
  [  0   0   0]]

 [[  0   0   0]
  [255 255 255]
  [  0   0   0]
  [255 255 255]
  [  0   0   0]
  [255 255 255]
  [  0   0   0]
  [255 255 255]]

 [[255   0   0]
  [  0   0   0]
  [255   0   0]
  [  0   0   0]
  [255   0   0]
  [  0   0   0]
  [255   0   0]
  [  0   0   0]]

 [[  0   0   0]
  [255 255 255]
  [  0   0   0]
  [255 255 255]
  [  0   0   0]
  [255 255 255]
  [  0   0   0]
  [255 255 255]]]

如果我们想要生成绿色和红色的棋盘格：

import numpy as np

width, height = 8, 8
checkerboard = np.zeros((width, height, 3), dtype=int)
checkerboard[::2, ::2] = [0, 255, 0]  # green
checkerboard[1::2, 1::2] = [255, 0, 0]  # red
print(checkerboard)

输出为：

[[[  0 255   0]
  [  0   0   0]
  [  0 255   0]
  [  0   0   0]
  [  0 255   0]
  [  0   0   0]
  [  0 255   0]
  [  0   0   0]]

 [[  0   0   0]
  [255   0   0]
  [  0   0   0]
  [255   0   0]
  [  0   0   0]
  [255   0   0]
  [  0   0   0]
  [255   0   0]]

 [[  0 255   0]
  [  0   0   0]
  [  0 255   0]
  [  0   0   0]
  [  0 255   0]
  [  0   0   0]
  [  0 255   0]
  [  0   0   0]]

 [[  0   0   0]
  [255   0   0]
  [  0   0   0]
  [255   0   0]
  [  0   0   0]
  [255   0   0]
  [  0   0   0]
  [255   0   0]]

 [[  0 255   0]
  [  0   0   0]
  [  0 255   0]
  [  0   0   0]
  [  0 255   0]
  [  0   0   0]
  [  0 255   0]
  [  0   0   0]]

 [[  0   0   0]
  [255   0   0]
  [  0   0   0]
  [255   0   0]
  [  0   0   0]
  [255   0   0]
  [  0   0   0]
  [255   0   0]]

 [[  0 255   0]
  [  0   0   0]
  [  0 255   0]
  [  0   0   0]
  [  0 255   0]
  [  0   0   0]
  [  0255   0   0]
  [  0   0   0]]

 [[  0   0   0]
  [255   0   0]
  [  0   0   0]
  [255   0   0]
  [  0   0   0]
  [255   0   0]
  [  0   0   0]
  [255   0   0]]]

我们可以用Matplotlib可视化输出的棋盘格：

import matplotlib.pyplot as plt

plt.imshow(checkerboard)
plt.show()

总结

Numpy是一个非常强大的科学计算库，可以用来生成各种图形。本文介绍了如何使用Numpy生成棋盘格图案，并改变了棋盘格的颜色，通过Matplotlib库可以将生成的棋盘格可视化。通过本文的学习，读者可以更加深入了解Numpy库的使用，掌握如何用Python生成图像处理领域中的基础图案。