使用 Python Pillow 库处理图片并通过 ESP8266 驱动墨水屏的入门探索

前言

在物联网和 DIY 项目中，墨水屏因其低功耗、高对比度以及宽广的可视角度而备受青睐；而 ESP8266 则以低成本、集成 WiFi 功能而被广泛采用。今天，我们一起探索如何利用 Python 的 Pillow 库对图片进行预处理，然后通过 ESP8266 将处理后的图片刷到墨水屏上显示。本文主要适合入门级的读者，通过详细的步骤和示例代码，帮助你快速上手并激发更多创意灵感。

项目背景

在实际应用中，墨水屏显示通常只支持黑白或灰度模式，因此从标准的彩色图片转换成适合墨水屏显示的格式就显得尤为关键。预处理过程主要包括以下几个步骤：

图片读取与灰度转换：使用 Pillow 将图片转换为灰度图（8 位灰度）。
尺寸调整：依据墨水屏实际的分辨率（例如 200×200、264×176 或自定义尺寸）对图片进行缩放。
二值化处理：通过设定合适的阈值，将灰度图转为纯二值图（黑白图），以适配部分只支持单色显示的墨水屏。

ESP8266 的作用在于接收经过预处理的图片数据，并通过 SPI 或其他接口将图片数据传输到墨水屏，从而实现远程更新显示内容。

使用 Pillow 对图片进行预处理

Pillow（PIL 的分支）是 Python 中强大的图像处理库，为我们提供了丰富的操作接口。下面是一个简单的示例代码，展示了如何读取图片、将其转换为灰度图、调整尺寸以及进行二值化处理：

python">from PIL import Imagedef process_image(input_path, output_path, display_size=(200, 200), threshold=128):"""处理图片，使其适配墨水屏显示：- 转换为灰度图- 调整图片尺寸- 根据阈值进行二值化处理参数:input_path (str): 原始图片路径output_path (str): 预处理后图片保存路径（建议保存为 bmp 格式以适配硬件要求）display_size (tuple): 墨水屏显示的尺寸 (宽, 高)threshold (int): 二值化的阈值，推荐 128（范围 0~255）"""# 1. 读取图片并转换为灰度模式img = Image.open(input_path).convert("L")# 2. 调整图片尺寸以适配墨水屏# 使用 LANCZOS 算法实现高质量缩放img = img.resize(display_size, Image.LANCZOS)# 3. 二值化处理：# 依据设定阈值，将像素值大于阈值设为白色，否则设为黑色img = img.point(lambda x: 255 if x > threshold else 0, mode='1')# 4. 保存处理后的图片img.save(output_path)print(f"图片已保存至 {output_path}")if __name__ == "__main__":input_image = "input.jpg"    # 请替换为你的输入图片路径output_image = "output.bmp"  # 输出文件建议使用 bmp 格式process_image(input_image, output_image)

代码说明

图片读取与灰度转换
Image.open(input_path).convert("L") 将图片读取后转换为 8 位灰度模式，这一步将彩色图像转为灰度图，为后续二值化处理打下基础。
尺寸调整
img.resize(display_size, Image.LANCZOS) 使用 LANCZOS 算法对子图进行高质量缩放。根据你实际的墨水屏分辨率，请设置 display_size 参数。
二值化处理
使用 point 方法生成一个 lambda 函数，对每个像素进行判断，将超过阈值的像素值设为 255（白色），否则设为 0（黑色），从而生成纯二值图像。
保存图片
处理后的图片保存下来，确保图片格式符合墨水屏显示要求。很多硬件平台推荐 bmp 格式，但具体请参考你的屏幕驱动需求。

ESP8266 与墨水屏显示

完成图片预处理后，接下来便是借助 ESP8266 将图片数据传输到墨水屏显示。常见的实现方式包括：

从 SD 卡或 SPIFFS 读取数据
ESP8266 可通过读取外部存储中的图片文件，然后利用所接墨水屏的驱动库显示出来。
网络传输
利用 ESP8266 的 WiFi 功能，通过 HTTP 或 MQTT 协议从服务器上下载处理好的图片数据，再传输至墨水屏。

这里给出一个 Arduino IDE 下的简化示例（伪代码），用于展示大致逻辑：

#include <GxEPD.h>
#include <SPI.h>
// 注意：请根据你所使用的墨水屏型号选择合适的驱动库// 假设定义了一个全局的墨水屏对象 epd
GxEPD_Class epd(/* 参数根据具体硬件设置 */);void setup() {Serial.begin(115200);// 初始化墨水屏epd.init();// 此处可添加读取 SD 卡或 SPIFFS 的代码来加载图片数据到 imageBuffer// uint8_t imageBuffer[...];// 将图片数据显示到墨水屏// epd.display(imageBuffer);
}void loop() {// 可添加定时或交互式的更新处理逻辑
}