这学期要学多媒体信息隐藏对抗，发现其中的图像数据集文件都是pgm文件形式的。虽然是图像文件，但是却不能直接通过图像查看器来打开，上网一搜：”如何打开pgm文件？“多半是使用第三方软件photoshop之类的。
都是能写代码的人了，难道为了看几张图片还要下一个几G软件吗？
至此，我就开始考虑如何使用python读取pgm（Portable Gray Map）文件并显示出来。
一. pgm基本概念如果使用记事本的方式打开，可以看到如下格式(以P2为例)：
P2width heightmax_gray_valuepixel1 pixel2 pixel3 ... pixelN...例如下面的P5：
下面我们逐行解析一下：
首行：Magic Number（魔数）是portable像素图片文件中的一个标识符，用于指示文件的类型和格式。以下是文件中可能出现的几种魔数及其含义： P1：表示这是一个ASCII格式的黑白二值图像。在这种格式下，像素的灰度值只能是0或1。P2：表示这是一个ASCII格式的灰度图像。在这种格式下，像素的灰度值可以是0到最大灰度值之间的任何整数。P3：表示这是一个ASCII格式的彩色图像。在这种格式下，每个像素包含三个分量（红、绿、蓝）的灰度值。P4：表示这是一个二进制格式的黑白二值图像。在这种格式下，像素的灰度值只能是0或1。P5：表示这是一个二进制格式的灰度图像。在这种格式下，像素的灰度值可以是0到最大灰度值之间的任何整数。P6：表示这是一个二进制格式的彩色图像。在这种格式下，每个像素包含三个分量（红、绿、蓝）的灰度值。基于此，我们可以得到如下表格：
魔数类型编码方式文件后缀P1单色图ASSIIPBMP2灰度图ASSIIPGMP3像素图ASSIIPPMP4单色图二进制PBMP5灰度图二进制PGMP6像素图二进制PPM第二行：width 和 height 表示图像的宽度和高度。
第三行：
如果是P1、P4：不存在颜色分量的最大值，即没有表示。如果是P2、P5：max_gray_value 表示灰度值的最大值（通常是255）。如果是P3、P6：max_color_value 表示颜色分量的最大值（通常是255）。后续：pixel1, pixel2, … pixelN 是图像的像素值。
像素值可以是二进制或ASCII格式，如上图所示，如果无法解析成ASCII形式的字符，则表示这个pgm文件是二进制表示的pixels。
二. pgm基本信息读取针对不同编码方式表示的像素，我们具有不同的读取与解析方案read_binary_pgm以及read_ascii_pgm。
代码如下：
def read_binary_pgm(file_path):with open(file_path, 'rb') as f:# 读取头部信息magic_number = f.readline().decode().strip()width, height = map(int, f.readline().decode().strip().split())max_gray_value = int(f.readline().decode().strip())# 读取像素值pixels = list(f.read())return (width, height, max_gray_value, pixels)def read_ascii_pgm(file_path):with open(file_path, 'r') as f:# 读取头部信息header = f.readline().strip()width, height = map(int, f.readline().strip().split())max_gray_value = int(f.readline().strip())# 读取像素值pixels = [int(line) for line in f.readlines() if line.strip()]return (width, height, max_gray_value, pixels)file_path = '../pgmfiles/1.pgm' # 注意修改你的读取路径# width, height, max_gray_value, pixels = read_ascii_pgm(file_path)width, height, max_gray_value, pixels = read_binary_pgm(file_path)print(f"Width: {width}, Height: {height}")print(f"Max Gray Value: {max_gray_value}")print(f"Number of Pixels: {len(pixels)}")这个小demo可以获取到这个pgm的基本信息：
三. pgm图像渲染但是如何通过这些数据来渲染成图像呢？我们可以先将像素值转换为NumPy数组，并通过matplotlib将其显示为图像。
首先在上述代码顶部导包，并且在尾部追加图像显示代码即可：
import numpy as npimport matplotlib.pyplot as plt# ...上述read代码...# 将像素列表转换为NumPy数组pixels_array = np.array(pixels).reshape(height, width)# 显示图像plt.imshow(pixels_array, cmap='gray', vmin=0, vmax=max_gray_value)plt.show()运行后，图像渲染如下：
四. 代码优化最后，优化一下代码，根据首行的魔数来兼容P2和P5两种情况，实现函数read_pgm。
import numpy as npimport matplotlib.pyplot as pltfile_type = None # 全局的文件类型变量def read_pgm(file_path):global file_typewith open(file_path, 'rb') as f:magic_number = f.readline().decode().strip()file_type = magic_number # 更新全局的文件类型变量width, height = map(int, f.readline().decode().strip().split())max_gray_value = int(f.readline().decode().strip())if magic_number == 'P5':# 二进制格式pixels = list(f.read())elif magic_number == 'P2':# ASCII格式pixels = [int(line) for line in f.readlines() if line.strip()]else:raise ValueError("Unsupported file type.")return (width, height, max_gray_value, pixels)def render_image(pixels, width, height, max_gray_value):# 将像素列表转换为NumPy数组pixels_array = np.array(pixels).reshape(height, width)# 显示图像plt.imshow(pixels_array, cmap='gray', vmin=0, vmax=max_gray_value)plt.show()file_path = '../pgmfiles/1.pgm'width, height, max_gray_value, pixels = read_pgm(file_path)print(f"Width: {width}, Height: {height}")print(f"Max Gray Value: {max_gray_value}")print(f"Number of Pixels: {len(pixels)}")# 显示图像render_image(pixels, width, height, max_gray_value)# 根据全局的文件类型变量进行其他操作if file_type == 'P5':print("This is a binary format PGM file.")elif file_type == 'P2':print("This is an ASCII format PGM file.")基于此，其实也可以继续优化兼容其他4种文件，比如xx.ppm，xxx.pbm 文件。
再完善一点可以封装成一个小型的ppm/pgm/pbm图像显示器.exe。
不过那个就不在笔者的考虑范围内了。
