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作者：辉小宝同学
微信公众号：R语言和Python学堂
知乎：https://www.zhihu.com/people/zoro-3-92/posts
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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：
[0, 23) → '&'
[23, 46) → '#'
[46, 69) → 'w'
......
......
[209, 232) → '.'
[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：
library(magick) # 加载magick包
image2chars <- function(pathIn='',
pathOutTxt=NULL,
pathOutImg=NULL,
jpg_quality=80,
width=100,
chars=c('&','#','w','s','k','d','t','j','i','.', ' '),
isColor=FALSE){
##### 参数
# pathIn: 原始图片的路径，支持各种格式
# 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
# 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
# jpg_quality: 字符图片的质量，范围0-100，越大图片越清晰，默认为80
# 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
# chars: 字符集，可自定义；默认为'&','#','w','s','k','d','t','j','i','.', ' '共11个字符
# isColor: 字符图片是否为彩色，默认为黑白字符图片
##### 返回值
# 无
img <- image_read(pathIn) # 读入图片
gray <- image_convert(img, colorspace='gray') # 转为灰度图
rgb <- image_convert(img, colorspace='rgb') # 转为rgb图
## 修改图片尺寸
gray <- image_resize(gray, paste0(width,'x'))
rgb <- image_resize(rgb, paste0(width,'x'))
## 获取图片灰度值矩阵，并将各像素值对应于相应字符
gray <- as.integer(image_data(gray))[, , 1]
w <- ncol(gray) # 图片宽度
h <- nrow(gray) # 图片高度
index <- findInterval(c(gray), seq(0, 255, length.out=length(chars)+1), rightmost.closed=T)
labels <- chars[index]
labels_mat <- matrix(labels, ncol=w)
## 输出字符文本，并保存成文件
if(is.null(pathOutTxt))
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
write.table(labels_mat, pathOutTxt,
quote=F, row.names=F,col.names=F)
## 绘制字符图片，给相应字符着色，并保存成文件
if(isColor){
rgb <- as.integer(image_data(rgb))
r <- rgb[, , 1] # red通道像素矩阵
g <- rgb[, , 2] # green通道像素矩阵
b <- rgb[, , 3] # blue通道像素矩阵
cols <- rgb(c(r), c(g), c(b), maxColorValue=255) # 转化为颜色表示
}
if(is.null(pathOutImg))
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
jpeg(pathOutImg, width=16*w, height=16*h, quality=jpg_quality)
op <- par(mar=c(0, 0, 0, 0))
plot(0,
xlab='',
ylab='',
asp=1,
xlim=c(0,w),
ylim=c(0,h),
xaxs="i",
yaxs="i",
type='n',
axes=FALSE)
grid <- expand.grid(y=h:1-0.5, x=1:w-0.5) # 各字符位置
if(isColor){
text(grid$x, grid$y, labels, cex=1.5, col=cols) # 绘制彩色字符
} else {
text(grid$x, grid$y, labels, cex=1.5) # 绘制黑白字符
}
par(op)
dev.off()
}
来测试一下：
黑白字符图片
pathIn <- 'messi.jpg'
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
pathIn <- 'tiger.jpg'
image2chars(pathIn, width=80, isColor=TRUE)
其原图为：
自定义字符
custom_chars <- c('@','%','M','G','a','l','-') ##自定义字符集
pathIn <- 'cartoon.jpg'
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：
公众号后台回复关键字即可学习
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