如何使用Python实现图像自定义调色板渐变映射效果

大多数图像编辑软件内置的渐变映射功能逻辑是读取单像素亮度值，按亮度等级匹配对应渐变色。Photoshop类软件的自动化渐变映射无法灵活适配定制化需求，纯Python实现可以避开numpy、matplotlib库的复杂数学逻辑，仅用PIL即可完成功能开发。

核心实现逻辑 #

你已经完成了图像加载、亮度计算、结果保存的基础框架，缺失的亮度到渐变色的映射可以按以下步骤实现，不需要依赖额外数值计算库：

• 先把十六进制格式的调色板色值转换为0-255区间的RGB三元组
• 将0-255的全亮度范围，按照调色板的颜色数量等分为若干过渡段：n个颜色对应n-1个过渡段
• 判断像素亮度所属的过渡段，计算亮度在该段内的相对占比，对段两端的颜色做三通道线性插值，得到最终映射色

完整可运行代码 #

from PIL import Image

# 自定义调色板，支持任意数量的十六进制色值
myPalette = ['#1A1423', '#684756', '#AB8476']

def hex_to_rgb(hex_color):
    """工具函数：把十六进制色值转成(R,G,B)三元组"""
    hex_color = hex_color.lstrip('#')
    return tuple(int(hex_color[i:i+2], 16) for i in (0, 2, 4))

def colorMap(pixel, palette):
    R, G, B = pixel
    # 计算亮度：如果要更符合人眼感知，可以替换为加权亮度 brightness = 0.299*R + 0.587*G + 0.114*B
    brightness = sum([R, G, B]) / 3
    # 预处理调色板为RGB格式
    palette_rgb = [hex_to_rgb(color) for color in palette]
    color_count = len(palette_rgb)
    
    # 边界情况：亮度为0直接返回第一个颜色，亮度为255直接返回最后一个颜色
    if brightness <= 0:
        return palette_rgb[0]
    if brightness >= 255:
        return palette_rgb[-1]
    
    # 计算当前亮度对应的过渡段位置
    segment_length = 255 / (color_count - 1)
    segment_index = int(brightness // segment_length)
    # 计算当前亮度在所属过渡段内的比例（0-1之间）
    ratio = (brightness - segment_index * segment_length) / segment_length
    
    # 取过渡段两端的颜色
    color_start = palette_rgb[segment_index]
    color_end = palette_rgb[segment_index + 1]
    
    # 三通道分别线性插值得到最终颜色
    mapped_r = int(color_start[0] * (1 - ratio) + color_end[0] * ratio)
    mapped_g = int(color_start[1] * (1 - ratio) + color_end[1] * ratio)
    mapped_b = int(color_start[2] * (1 - ratio) + color_end[2] * ratio)
    
    return (mapped_r, mapped_g, mapped_b)

 
img = Image.open('image_input.png')
pixels = img.load()
 
for x in range(img.size[0]):
    for y in range(img.size[1]):
        pixel = img.getpixel((x, y))
        pixels[x, y] = colorMap(pixel, myPalette)
 
img.save('image_output.png')

可调优化点 #

• 可以修改亮度计算公式，替换为人眼感知加权亮度，映射效果会更接近Photoshop的默认渐变映射结果
• 调色板支持传入任意数量的色值，不需要修改函数逻辑，颜色之间会自动生成平滑过渡
• 如果需要硬边映射不需要渐变，把插值逻辑替换为直接取最近的调色板颜色即可

内容的提问来源于stack exchange，提问作者axe