如何用Python快速将PDF条带转为1位BMP？（PyVIPS/PIL可选）

项目需求为将PDF文档转换为尺寸约65000×4800px的1位BMP图像条带，核心要求是转换速度，画质要求较低。目前已通过PyVIPS快速生成PNG格式的图像条带，但使用ImageMagick将PNG转换为1位BMP时速度极慢（单条带耗时超10秒），现寻求Python环境下的快速转换方案，不局限于PyVIPS。

当前使用工具与代码 #

ImageMagick转换命令 #

magick Billy_04.jpg -resize 65000x -dither FloydSteinberg -remap pattern:gray50 -colors 2 -monochrome BMP3:Billy_04_converted.bmp

PyVIPS生成PNG条带脚本 #

#!/usr/bin/python3

import sys
import pyvips
import math

destinationwidth = 60000
destinationheight = 4700

image = pyvips.Image.new_from_file(sys.argv[1])
for i in range(1):  # 示例仅处理第一页
# for i in range(image.get('n-pages')):
    image = pyvips.Image.new_from_file(sys.argv[1], page=i, scale=10)
    mywidth = image.width
    myheight = image.height
    scale_in_width = destinationwidth/mywidth
    stripheight = math.floor(destinationheight/scale_in_width)
    stripcount = myheight/stripheight
    stripcountInt = math.ceil(stripcount)
    print("Width = ", mywidth, "  height = ", myheight)
    print("Strip height = ", stripheight, " amount of strips = ", stripcount , "  (rounded to) ", stripcountInt)

    theheight = stripheight
    verticalpos = 0
    for s in range(stripcountInt):

        print(f"Strip number {s} at {s*stripheight}  : ")
        thestrip = image.crop(0, s*stripheight, mywidth, theheight)
        verticalpos += theheight

        # 避免超出图像范围
        if (verticalpos + stripheight) > myheight:
            theheight = myheight - verticalpos - 1

        thestrip.write_to_file(f"Pstrip_{s}.png")

以下几种方案均能大幅提升转换速度，推荐优先选择和现有PyVIPS流程整合的方案：

方案1：PyVIPS直接生成1位BMP条带 #

利用PyVIPS的图像处理能力，在生成条带的环节直接完成二值化和BMP格式保存，省去PNG中间文件的读写和ImageMagick的二次处理，这是效率最高的方案。

修改后的脚本示例 #

#!/usr/bin/python3

import sys
import pyvips
import math

destinationwidth = 60000
destinationheight = 4700

image = pyvips.Image.new_from_file(sys.argv[1])
for i in range(1):  # 示例仅处理第一页
# for i in range(image.get('n-pages')):
    image = pyvips.Image.new_from_file(sys.argv[1], page=i, scale=10)
    mywidth = image.width
    myheight = image.height
    scale_in_width = destinationwidth/mywidth
    stripheight = math.floor(destinationheight/scale_in_width)
    stripcount = myheight/stripheight
    stripcountInt = math.ceil(stripcount)
    print("Width = ", mywidth, "  height = ", myheight)
    print("Strip height = ", stripheight, " amount of strips = ", stripcount , "  (rounded to) ", stripcountInt)

    theheight = stripheight
    verticalpos = 0
    for s in range(stripcountInt):

        print(f"Strip number {s} at {s*stripheight}  : ")
        thestrip = image.crop(0, s*stripheight, mywidth, theheight)
        verticalpos += theheight

        # 避免超出图像范围
        if (verticalpos + stripheight) > myheight:
            theheight = myheight - verticalpos - 1

        # 直接处理为1位图像并保存为BMP
        # 画质要求低，用简单的阈值二值化（比抖动更快）
        gray_strip = thestrip.colourspace("b-w")
        binary_strip = gray_strip > 128  # 阈值可根据需求调整
        # 保存为1位深度的BMP
        binary_strip.write_to_file(f"Pstrip_{s}.bmp", depth=1)

优势 #

• 完全整合现有流程，无需额外工具
• libvips流式处理对大图像友好，内存占用低，速度远超ImageMagick
• 省去中间PNG文件的IO开销

方案2：使用Pillow快速转换PNG为1位BMP #

如果需要保留现有PNG生成流程，可使用Pillow库快速完成二值化和BMP保存，速度远快于ImageMagick。

代码示例 #

from PIL import Image

def png_to_1bit_bmp(png_path, bmp_path):
    with Image.open(png_path) as img:
        # 快速二值化（画质要求低，无需抖动）
        gray_img = img.convert("L")
        binary_img = gray_img.point(lambda x: 0 if x < 128 else 255, "1")
        # 保存为1位BMP
        binary_img.save(bmp_path, format="BMP")

# 调用示例
png_to_1bit_bmp("Pstrip_0.png", "Pstrip_0.bmp")

优势 #

• 代码简洁，上手快
• 单条带处理耗时可控制在1秒内，远优于ImageMagick

方案3：优化ImageMagick命令 #

如果必须使用ImageMagick，可通过简化参数大幅提升速度（画质要求低的前提下）：

magick Billy_04.jpg -resize 65000x\! -filter point -threshold 50% BMP3:Billy_04_converted.bmp

参数优化说明 #

• -resize 65000x\!：强制指定宽度，避免按比例缩放（匹配需求）
• -filter point：使用最近邻插值，速度远快于默认的Lanczos插值
• -threshold 50%：简单阈值二值化，替代复杂的抖动和颜色映射，速度提升明显
• 移除冗余的-dither、-remap、-colors 2、-monochrome参数，-threshold已完成二值化

优势 #

• 无需修改现有PyVIPS流程
• 优化后速度比原命令提升数倍

内容的提问来源于stack exchange，提问作者MyICQ