作者：辉小宝同学

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想获取本文完整代码和数据的下载链接，公众号后台回复“字符画”。

注意：点击放大图片，可查看图片细节

所谓字符画，就是将图片中的像素用相应字符来代替，这样就是字符画了。

现在网上有很多小工具可实现这个功能，主要是基于Java和Python的。目前好像还没人用R来实现，因此在这篇博客，我将带领大家学习如何用R来生成字符画。

再来看个字符动画：

原动画

字符动画

1. 基本原理

• 将彩色图片转化为灰度图(像素值从0到255，其中0为黑色，255为白色)

• 设计一套字符集来对应各像素值，一般原则是：黑色对应最复杂字符(比如 &或 @)；白色对应最简单字符(比如 .或空格)

• 根据彩色图片的RGB各通道的像素值来给字符上色

RGB色彩模式是通过对红(R)、绿(G)、蓝(B)三个颜色通道的叠加来得到各式各样的颜色的，常用的是8位图(各通道均为256等级，数值从0, 1, 2, ...直到255)。灰度图只含一个通道，不含色彩信息，就是我们平时看到的黑白照片，通常也划分为0到255共256个级别，其中0最暗(全黑)，255最亮(全白)。在ImageMagick中，从彩色图片中的RGB值到灰度值Gray转换公式默认为： Gray=0.212*R+0.715*G+0.072*B

比如我们用 {'&', '#', 'w', 's', 'k', 'd', 't', 'j', 'i', '.', ' '} 这11字符来作为我们的字符集，你也可以根据自己的喜好来选择。我们的字符集容量为11，一个字符对应的像素区间宽度为 256/11≈23。

灰度值与字符集的对应关系为：

1. [0, 23) → '&'

2. [23, 46) → '#'

3. [46, 69) → 'w'

4. ......

5. ......

6. [209, 232) → '.'

7. [232, 255] → ' '

2. R实现

对于图片处理，我们用R的 Magick包来处理，其功能非常强大，它实际上是ImageMagick的功能接口。ImageMagick可能是当今最全面的开源图像处理库，支持许多常见格式( png、JPEG、tiff、pdf等)和操作(旋转、缩放、裁剪、修剪、翻转、模糊等)。

对于图片转字符画的R实现，我将其封装成一个叫 image2chars的函数，其使用说明可参考函数内部的注释，函数代码如下：

1. library(magick)  # 加载magick包

2. image2chars <- function(pathIn='',

3.                        pathOutTxt=NULL,

4.                        pathOutImg=NULL,

5.                        jpg_quality=80,

6.                        width=100,

7.                        chars=c('&','#','w','s','k','d','t','j','i','.', ' '),

8.                        isColor=FALSE){

9.  ##### 参数

10.  # pathIn: 原始图片的路径，支持各种格式

11.  # pathOutTxt: 字符文本的输出路径，默认与原始图片在同一文件夹下，只是后缀为.txt;你也可指定其他路径

12.  # pathOutImg: 字符图片的输出路径，默认与原始图片在同一文件夹下，只是后缀为.jpg;你也可指定其他路径

13.  # jpg_quality: 字符图片的质量，范围0-100，越大图片越清晰，默认为80

14.  # width: 字符文本的宽度，默认为100，即一行100个字符；字符图片的尺寸也与其成正比

15.  # chars: 字符集，可自定义；默认为'&','#','w','s','k','d','t','j','i','.', ' '共11个字符

16.  # isColor: 字符图片是否为彩色，默认为黑白字符图片

17.  ##### 返回值

18.  # 无


19.  img <- image_read(pathIn)  # 读入图片

20.  gray <- image_convert(img, colorspace='gray')  # 转为灰度图

21.  rgb <- image_convert(img, colorspace='rgb')  # 转为rgb图


22.  ## 修改图片尺寸

23.  gray <- image_resize(gray, paste0(width,'x'))

24.  rgb <- image_resize(rgb, paste0(width,'x'))


25.  ## 获取图片灰度值矩阵，并将各像素值对应于相应字符

26.  gray <- as.integer(image_data(gray))[, , 1]

27.  w <- ncol(gray)   # 图片宽度

28.  h <- nrow(gray)  # 图片高度

29.  index <- findInterval(c(gray), seq(0, 255, length.out=length(chars)+1), rightmost.closed=T)

30.  labels <- chars[index]

31.  labels_mat <- matrix(labels, ncol=w)
 

32.  ## 输出字符文本，并保存成文件

33.  if(is.null(pathOutTxt))

34.    pathOutTxt <- paste0(pathIn,'.txt') # 文本文件名，与输入图片文件名一致，只是后缀为.txt

35.  write.table(labels_mat, pathOutTxt,

36.              quote=F, row.names=F,col.names=F)
             

37.  ## 绘制字符图片，给相应字符着色，并保存成文件

38.  if(isColor){

39.    rgb <- as.integer(image_data(rgb))

40.    r <- rgb[, , 1]  # red通道像素矩阵

41.    g <- rgb[, , 2]  # green通道像素矩阵

42.    b <- rgb[, , 3]  # blue通道像素矩阵

43.    cols <- rgb(c(r), c(g), c(b), maxColorValue=255) # 转化为颜色表示

44.  }

45.  if(is.null(pathOutImg))

46.    pathOutImg <- paste0(pathIn,'.jpg')  # 图片文件名，与输入图片文件名一致，只是后缀为.jpg

47.  jpeg(pathOutImg, width=16*w, height=16*h, quality=jpg_quality)

48.  op <- par(mar=c(0, 0, 0, 0))

49.  plot(0,

50.       xlab='',

51.       ylab='',

52.       asp=1,

53.       xlim=c(0,w),

54.       ylim=c(0,h),

55.       xaxs="i",

56.       yaxs="i",

57.       type='n',

58.       axes=FALSE)

59.  grid <- expand.grid(y=h:1-0.5, x=1:w-0.5)  # 各字符位置

60.  if(isColor){

61.    text(grid$x, grid$y, labels, cex=1.5, col=cols)  # 绘制彩色字符

62.    } else {

63.    text(grid$x, grid$y, labels, cex=1.5) # 绘制黑白字符

64.    }

65.  par(op)

66.  dev.off()

67. }

来测试一下：

• 黑白字符图片

1. pathIn <- 'messi.jpg'

2. image2chars(pathIn, width=80)

代码运行后，将生成两个文件 messi.jpg.txt和 messi.jpg.jpg(见下图)，分别为字符文本和字符图片。

其中字符图片为：

• 彩色字符图片

1. pathIn <- 'tiger.jpg'

2. image2chars(pathIn, width=80, isColor=TRUE)

其原图为：

• 自定义字符

1. custom_chars <- c('@','%','M','G','a','l','-')  ##自定义字符集

2. pathIn <- 'cartoon.jpg'

3. image2chars(pathIn, width=80, chars=custom_chars)

其原图为：

最后结合《用R制作gif动态图以及从gif中提取图片》博客中的方法就可以制作字符动画了，再来看个例子：

以上就是本文的全部内容，希望对大家的学习有所帮助。如果觉得文章不错，动手转发支持一下哦！

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