Python turtle 实现绘制图片、图片旋转动画效果详解_python turtle image

众所周知, turtle模块由于使用简单便捷, 是Python初学者较常用的模块之一。本文介绍如何使用PIL库在用turtle编写的程序中实现绘制图片，以及图片旋转的动画效果。
(Python初学者如果看不懂文章，可直接将文中的代码复制粘贴到你的代码中使用。)

使用PIL库

在Python中, 实现图片的旋转需要使用PIL库, 该库可通过pip安装。
使用PIL的Image.open函数可以实现加载图片; 使用ImageTk.PhotoImage可将PIL.Image对象转换为tkinter使用的类型。
由于 turtle模块与tkinter紧密结合，turtle的绘图依赖于tkinter实现，这里就需要用到tkinter。
PIL与tkinter实现的显示图片的程序如下:

from tkinter import *
from PIL import Image,ImageTk
root=Tk()
cv=Canvas(root,bg='black')
cv.pack(side=TOP,expand=True,fill=BOTH)
image=Image.open("bh.png","r")
image=image.resize((100,100))
imtk=ImageTk.PhotoImage(image)
id=cv.create_image(100,100,image=imtk)
cv.after(20,animate)

root.mainloop()
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效果图:

利用PIL.Image对象的rotate方法可实现图片的旋转。
有动画实现的代码:

from tkinter import *
from PIL import Image,ImageTk

angle = 0
def animate():
    global angle,id
    angle += 10
    image=old.rotate(angle);imtk=ImageTk.PhotoImage(image)
    cv.delete(id)
    id=cv.create_image(100,100,image=imtk)
    cv.after(20,animate)

root=Tk()
cv=Canvas(root,bg='black')
cv.pack(side=TOP,expand=True,fill=BOTH)
old=Image.open("blackhole.jpg","r").resize((100,100))
imtk=ImageTk.PhotoImage(old)
id=cv.create_image(100,100,image=imtk)
cv.after(20,animate)

root.mainloop()
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• 问: 为什么这里不加global imtk就不能产生旋转的效果?
  在tkinter中, ImageTk.PhotoImage()对象必须被创建为一个引用, 否则对象的内存空间将会被回收, 导致图像无法正常显示。因此, 应将ImageTk.PhotoImage()对象保存到一个列表或字典中, 或声明为全局变量（比如在这里）。

from tkinter import *
from PIL import Image,ImageTk

angle = 0
def animate():
    global imtk,angle,id # 注意这行增加的imtk
    angle += 10
    image=old.rotate(angle)
    imtk=ImageTk.PhotoImage(image)
    cv.delete(id)
    id=cv.create_image(100,100,image=imtk)
    cv.after(20,animate)

root=Tk()
cv=Canvas(root,bg='black')
cv.pack(side=TOP,expand=True,fill=BOTH)
old=Image.open("blackhole.jpg","r").resize((100,100))
imtk=ImageTk.PhotoImage(old)
id=cv.create_image(100,100,image=imtk)
cv.after(20,animate)

root.mainloop()
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运行效果图:

实现图片旋转

作者打开冗长的turtle模块的源代码, (读了半天)找到了TurtleScreenBase类, 用于底层的绘制图形等操作。 程序的关键是用自定义的函数, 替代turtle中原有的函数。

完整代码如下（如果看不懂，可以直接复制粘贴到你的代码中使用）：

from turtle import *
from turtle import TurtleScreenBase
try:
    from PIL import Image,ImageTk
except ImportError:
    Image=None

# 重写turtle模块中的函数，在turtle模块源码的基础上加以修改
images={} # 用于创建图像的引用
def _image(self,filename):
    img=Image.open(filename)
    im = ImageTk.PhotoImage(img)
    im.raw = img
     # 图像的缩放缓存，两项分别是放大倍数和PhotoImage对象，避免重复缩放图片，提高性能
    im.zoomcache = [None,None]
    return im

def _createimage(self, image):
    """Create and return image item on canvas.
    """

    id = self.cv.create_image(0, 0, image=image)
    return id

def _drawimage(self, item, pos, image, angle=None,zoom=None):
    """Configure image item as to draw image object
    at position (x,y) on canvas)
    """
    w=self.window_width();h=self.window_height()
    if not (-h//2 < pos[1] < h//2\
        and -w//2 <= -pos[0] < w//2): # 图像不在屏幕内
        self.cv.itemconfig(item, image=self._blankimage()) # 不绘制
        return
    prev=image
    if zoom:
        if zoom == image.zoomcache[0]:
            image=image.zoomcache[1] # 使用该图像的缩放缓存
        else:
            raw=image.raw
            size=(int(raw.size[0] * zoom), int(raw.size[1] * zoom))
            raw = raw.resize(size,resample=Image.Resampling.BILINEAR)
            image=ImageTk.PhotoImage(raw)
            image.raw=raw # 更新PhotoImage的raw属性
            prev.zoomcache=[zoom,image] # 更新缩放缓存

    if angle is not None:
        
        raw=image.raw
        image=ImageTk.PhotoImage(raw.rotate(angle)) # 旋转一定角度
        image.raw=raw
        
    images[item]=image # 创建image的引用, 防止image被Python垃圾回收而图像无法绘制

    x, y = pos
    self.cv.coords(item, (x * self.xscale, -y * self.yscale))
    self.cv.itemconfig(item, image=image)

def register_shape(self, name, shape=None):
    if shape is None:
        # 形状名称中需要加入"."才能用于图片
        if "." in name:
            shape = Shape("image", self._image(name))
        else:
            raise TurtleGraphicsError("Bad arguments for register_shape.\n"
                                      + "Use  help(register_shape)" )
    elif isinstance(shape, tuple):
        shape = Shape("polygon", shape)
    ## else shape assumed to be Shape-instance
    self._shapes[name] = shape

def _drawturtle(self):
        """Manages the correct rendering of the turtle with respect to
        its shape, resizemode, stretch and tilt etc."""
        screen = self.screen
        shape = screen._shapes[self.turtle.shapeIndex]
        ttype = shape._type
        titem = self.turtle._item
        if self._shown and screen._updatecounter == 0 and screen._tracing > 0:
            self._hidden_from_screen = False
            tshape = shape._data
            if ttype == "polygon":
                if self._resizemode == "noresize": w = 1
                elif self._resizemode == "auto": w = self._pensize
                else: w =self._outlinewidth
                shape = self._polytrafo(self._getshapepoly(tshape))
                fc, oc = self._fillcolor, self._pencolor
                screen._drawpoly(titem, shape, fill=fc, outline=oc,
                                                      width=w, top=True)
            elif ttype == "image":
                screen._drawimage(titem, self._position, tshape,
                                  self.heading(),self._stretchfactor[0])
            elif ttype == "compound":
                for item, (poly, fc, oc) in zip(titem, tshape):
                    poly = self._polytrafo(self._getshapepoly(poly, True))
                    screen._drawpoly(item, poly, fill=self._cc(fc),
                                     outline=self._cc(oc), width=self._outlinewidth, top=True)
        else:
            if self._hidden_from_screen:
                return
            if ttype == "polygon":
                screen._drawpoly(titem, ((0, 0), (0, 0), (0, 0)), "", "")
            elif ttype == "image":
                screen._drawimage(titem, self._position,
                                          screen._shapes["blank"]._data)
                if titem in images:del images[titem] # 如果已隐藏，则释放图像引用
            elif ttype == "compound":
                for item in titem:
                    screen._drawpoly(item, ((0, 0), (0, 0), (0, 0)), "", "")
            self._hidden_from_screen = True

if Image: # 若导入PIL模块成功
    # 修改turtle模块，用重写的函数替换turtle模块中原来的函数
    turtle.TurtleScreenBase._image=_image
    turtle.TurtleScreenBase._createimage=_createimage
    turtle.TurtleScreenBase._drawimage=_drawimage
    turtle.TurtleScreen.register_shape=register_shape
    turtle.RawTurtle._drawturtle=_drawturtle

# 下面是你自己的程序代码
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下面是用turtle模块编写的真正的程序，测试图像旋转功能：

scr=getscreen()
scr.register_shape('blackhole.jpg')
shape('blackhole.jpg')
while True:
    forward(60)
    left(72)
done()
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运行效果:

总结

Python自带的turtle模块的确存在一些缺陷。如不支持jpg、png等常见图像格式，不能实现图像旋转等。
这里用了自定义的函数，替换了turtle库中自带的函数，弥补了turtle模块的缺陷。读者可以将上面的代码直接嵌入自己的代码中使用。
当然，或许有其他的解决方案，比如直接在Python的安装目录中。修改turtle模块的源代码等。