为何Python提取CMYK图像K通道会得到反转结果？

我尝试用Python提取CMYK图像的K通道，但得到的结果是反转的通道。以下是我使用的代码：

# Import Packages
import numpy as np
from PIL import Image

# Define method
def get_k_channel(filepath):
    # Read CMYK image
    img_cmyk = np.array(Image.open(filepath))
    # Extract K channel
    # I also tried with [:, :, -1] slicing
    img_k = img_cmyk[:, :, 3]
    # Image to uint8
    img_k = img_k.astype(np.uint8)
    # NumPy image to PIL object
    img_pil = Image.fromarray(img_k)
    # Mode L for grayscale images
    img_pil.mode = 'L'
    # Save image as TIF file
    img_pil.save('image_k_channel.tif')

原始K通道：

提取得到的K通道：

请问我哪里操作有误？感谢解答！

问题原因及修复方案 #

问题核心是CMYK通道与PIL灰度模式的明暗逻辑相反：

• CMYK的K通道中，0代表无黑色（纯白），255代表纯黑；
• PIL的'L'灰度模式中，0代表纯黑，255代表纯白。直接将K通道转为'L'模式，自然会出现明暗反转。

两种修复方式： #

1. 反转K通道数值
   在提取K通道后，对数值取反，匹配灰度模式的逻辑：

   # 提取并反转K通道
   img_k = 255 - img_cmyk[:, :, 3]
   img_k = img_k.astype(np.uint8)
   

2. 规范创建灰度图像
   不要手动修改img_pil.mode，而是在创建PIL图像时直接指定模式，同时完成数值反转：

   img_k = 255 - img_cmyk[:, :, 3].astype(np.uint8)
   img_pil = Image.fromarray(img_k, mode='L')
   

额外建议：读取图像时明确指定CMYK模式，避免PIL自动转换通道顺序：

img_cmyk = Image.open(filepath).convert('CMYK')
img_cmyk = np.array(img_cmyk)

内容的提问来源于stack exchange，提问作者zgebac26