Pillow的Image.fromarray方法异常：生成图像与原numpy数组不符求助

问题重现 #

创建10×10的Numpy单位矩阵：

x = np.eye(10, dtype=np.uint8)

输出数组：

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

使用Pillow转换为图像并转回数组后，仅剩下一个1：

im = Image.fromarray(x, mode='1')
img_arr = np.array(im, dtype=np.uint8)

输出转回的数组：

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

完整代码：

import numpy as np
from PIL import Image, ImageOps

x = np.eye(10, dtype=np.uint8)
print(x)

im = Image.fromarray(x, mode='1')
im.show()
im.save("D:\Desktop/fig.jpeg")
print(im.mode)

img_arr = np.array(im, dtype=np.uint8)

print(img_arr)

原因分析 #

Pillow的mode='1'是1位二值图像模式，从uint8数组转换时，会以127为阈值：

• 数组值≤127：被判定为黑色（对应二进制0）
• 数组值>127：被判定为白色（对应二进制1）

原数组中对角线的1是uint8类型，值远小于127，因此全部被判定为黑色（0）。转回数组时出现的单个1是1位图像按字节存储的对齐冗余位，并非有效像素。

解决方法 #

方法1：将数组值替换为255 #

把原数组中的1替换为255（uint8的最大值），确保超过阈值127：

x = np.eye(10, dtype=np.uint8) * 255
im = Image.fromarray(x, mode='1')

方法2：使用布尔类型数组 #

直接创建布尔数组，Pillow的mode='1'会直接将True视为白色，False视为黑色：

x = np.eye(10, dtype=bool)
im = Image.fromarray(x, mode='1')

方法3：使用灰度模式（mode='L'） #

如果不需要严格的1位二值图像，可以使用8位灰度模式，此时1会显示为暗灰色，255为纯白色：

x = np.eye(10, dtype=np.uint8) * 255
im = Image.fromarray(x)  # 自动推断mode为'L'

内容的提问来源于stack exchange，提问作者AB Music Box