极客教程Matplotlib 保存imshow图像时保留分辨率的方法
在使用Matplotlib的imshow绘制图像时，保存绘制结果并且保留分辨率是一个常见的问题。使用Matplotlib保存图像时，通常会出现一些问题，比如，保存出来的图像分辨率过低或保存出来的图像大小与原图不一致等。本文主要介绍如何正确地保存一个Matplotlib的imshow图片，并且保持分辨率不变。
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题目背景
Matplotlib是一个Python的2D绘图库，可以用来创建各种静态、动态、交互式的图表。其中,imshow函数可以用来绘制2D图像，便于对像素级别的研究和分析。但是，由于Matplotlib对图像的保存有一些特定的要求，如果不正确地保存，会导致图像的质量下降。因此，需要掌握如何正确地保存图像。
问题分析
Matplotlib的imshow函数可以将像素数据转化为图像显示，但是当我们想要保存这个图像时，我们就会遇到一些问题：
- 输出的图像分辨率过低，导致图像质量下降。
- 虽然输出的文件格式是“jpg”、“png”或“bmp”，但实际上得到的图像格式并不是真正的“jpg”、“png”或“bmp”格式，导致我们无法在其他软件中使用这些图像。
这两个问题的解决方法如下：
解决方案1：使用dpi参数控制分辨率
dpi（dots per inch）是一个决定输出图像分辨率的参数。Matplotlib默认的dpi值是100，可以通过设置成更高的值，提高输出图像分辨率。
import matplotlib.pyplot as plt
import matplotlib.image as pltimg
filename = 'test.png'
fig = plt.figure(frameon=False, figsize=(10, 10))
ax = plt.Axes(fig, [0, 0, 1, 1])
fig.add_axes(ax)
ax.axis('off')
image = pltimg.imread(filename)
plt.imshow(image)
plt.savefig("output_dpi100.png", dpi=100)
plt.savefig("output_dpi200.png", dpi=200)
上述代码中，我们先读取了一张名为test.png的图片，并将其用imshow显示出来。然后，我们用savefig保存了两张图片，第一张输出文件的分辨率为100dpi，第二张输出文件的分辨率为200dpi。通过分别查看这两张图片的清晰度，我们可以发现，第二张图片更加清晰，而第一张图片略显模糊。
再根据图像保存分辨率的公式：
输出分辨率=图片总像素/输出尺寸
其中，图片总像素=宽×高。由此可见，当我们提高了dpi的值，同时也需要保证输出尺寸的大小，才能得到一张清晰的输出图像。
解决方案2：保存真正的“jpg”、“png”或“bmp”格式图片
虽然Matplotlib的savefig函数可以保存“jpg”、“png”或“bmp”格式的图像，但是实际上得到的图像格式却不是真正的“jpg”、“png”或“bmp”格式，而是Matplotlib自己的一种格式。这种格式不仅不能在其他软件中调用，而且复制到其他文档中会变成一张灰色的图像。因此，我们需要使用一些其他的方法来解决这个问题。
一种解决方法是使用OpenCV库。
import cv2
import matplotlib.image as pltimg
img = pltimg.imread('test.png')
cv2.imwrite('output_opencv.jpg', img*255)
上述代码中，我们先读取了一张test.png的图像，然后使用OpenCV的imwrite函数将其保存为真正的“jpg”格式，同时乘以255来将值域从[0,1]范围转化为[0,255]范围。
另一种解决方法是使用PIL库。
from PIL import Image
import matplotlib.image as pltimg
img = pltimg.imread('test.png')
image = Image.fromarray((img*255).astype('uint8'))
image.save('output_pil.png')
上述代码中，我们将Matplotlib读取的图像转化为PIL库的Image对象，然后使用save方法保存为真正的“png”格式，同时乘以255来将值域从[0,1]范围转化为[0,255]范围。
总结
在使用Matplotlib绘制imshow图像时，正确保存图像并保持分辨率是一个常见的问题。本文介绍了两种方法解决这个问题，一种是使用dpi参数控制分辨率，另一种是使用OpenCV或者PIL库将Matplotlib保存的图像转化为真正的“jpg”或“png”格式。这些方法可以提高图像的质量，同时使输出的图像可以在其他软件中使用。