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Python3实现图片竖排文字的完整指南

小编 1 2025-09-20 08:17

Python3图片中竖排文字实现详解

一、竖排文字应用场景与实现难点

在图像处理领域，竖排文字常见于中文书法作品、海报设计、古籍数字化等场景。与横排文字相比，竖排实现存在三大技术挑战：

  1. 文字方向控制：需改变默认从左到右的书写顺序
  2. 坐标系统适配：需重构文字定位逻辑
  3. 字符间距处理：需单独控制每个字符的垂直间距

传统图像处理库（如Pillow）原生支持横排文字，但竖排功能需开发者自行实现。本文将通过系统方法解决这些技术难题。

二、核心实现方案：Pillow库深度应用

2.1 环境准备与基础配置

  1. from PIL import Image, ImageDraw, ImageFont
  2. import numpy as np
  4. # 创建基础画布
  5. img = Image.new('RGB', (800, 600), color=(255, 255, 255))
  6. draw = ImageDraw.Draw(img)
  8. # 加载中文字体（需确保系统存在该字体）
  9. try:
  10.     font = ImageFont.truetype("simhei.ttf", 40)
  11. except IOError:
  12.     # 备用字体方案
  13.     font = ImageFont.load_default()

2.2 基础竖排实现方法

方法一：逐字符绘制法

  1. def vertical_text_simple(draw, text, x, y, spacing=10):
  2.     """
  3.     简单竖排实现（从上到下）
  4.     :param draw: ImageDraw对象
  5.     :param text: 要绘制的文本
  6.     :param x: 基准X坐标
  7.     :param y: 起始Y坐标
  8.     :param spacing: 字符间距
  9.     """
  10.     for i, char in enumerate(text):
  11.         draw.text((x, y + i*spacing), char, font=font, fill=(0,0,0))
  13. # 使用示例
  14. vertical_text_simple(draw, "竖排文字", 100, 50)

方法二：旋转文本法（需注意坐标变换）

  1. def vertical_text_rotate(draw, text, x, y, spacing=10):
  2.     """
  3.     通过旋转实现竖排（从右到左）
  4.     :param draw: ImageDraw对象
  5.     :param text: 要绘制的文本
  6.     :param x: 基准X坐标
  7.     :param y: 起始Y坐标
  8.     :param spacing: 行间距
  9.     """
  10.     # 计算总高度
  11.     text_width = max([font.getbbox(c)[2] for c in text])
  12.     total_height = len(text) * (font.getbbox("测")[3] + spacing)
  14.     # 创建临时图像
  15.     temp_img = Image.new('RGBA', (text_width, total_height), (255,255,255,0))
  16.     temp_draw = ImageDraw.Draw(temp_img)
  18.     # 逐行绘制（需反转顺序）
  19.     for i, char in enumerate(reversed(text)):
  20.         temp_draw.text((0, i*(font.getbbox("测")[3] + spacing)), 
  21.                       char, font=font, fill=(0,0,0))
  23.     # 旋转90度（顺时针）
  24.     rotated = temp_img.rotate(90, expand=1)
  25.     img.paste(rotated, (x, y), rotated)

三、进阶实现方案：坐标系统重构

3.1 坐标计算模型

建立竖排坐标系需考虑：

  1. 基准点选择（左上/右上）
  2. 文字增长方向（向上/向下）
  3. 对齐方式（左对齐/居中/右对齐）
  1. class VerticalTextEngine:
  2.     def __init__(self, font, spacing=10):
  3.         self.font = font
  4.         self.spacing = spacing
  5.         self.char_height = font.getbbox("测")[3]  # 获取单个字符高度
  7.     def calculate_positions(self, text, x, y, align='left', direction='down'):
  8.         """
  9.         计算竖排文字各字符位置
  10.         :param text: 文本内容
  11.         :param x: 基准X坐标
  12.         :param y: 基准Y坐标
  13.         :param align: 对齐方式
  14.         :param direction: 增长方向（'up'/'down'）
  15.         :return: 字符位置列表 [(x1,y1), (x2,y2), ...]
  16.         """
  17.         positions = []
  18.         text_length = len(text)
  20.         # 计算总高度
  21.         total_height = text_length * (self.char_height + self.spacing) - self.spacing
  23.         # 根据对齐方式调整基准Y
  24.         if align == 'center':
  25.             y -= total_height // 2
  26.         elif align == 'right':
  27.             # 需要计算文本宽度（假设等宽字体）
  28.             char_width = self.font.getbbox("测")[2]
  29.             x -= char_width  # 简单右对齐实现
  31.         # 根据方向生成坐标
  32.         if direction == 'down':
  33.             positions = [(x, y + i*(self.char_height + self.spacing)) 
  34.                         for i in range(text_length)]
  35.         else:  # up
  36.             positions = [(x, y - i*(self.char_height + self.spacing)) 
  37.                         for i in range(text_length)]
  39.         return positions
  41.     def render(self, draw, text, x, y, align='left', direction='down', fill=(0,0,0)):
  42.         positions = self.calculate_positions(text, x, y, align, direction)
  43.         for pos, char in zip(positions, text):
  44.             draw.text(pos, char, font=self.font, fill=fill)

3.2 多列竖排布局实现

  1. def multi_column_vertical_text(draw, text, columns, x_start, y_start, 
  2.                               col_spacing=50, row_spacing=10, **kwargs):
  3.     """
  4.     多列竖排文本实现
  5.     :param text: 完整文本
  6.     :param columns: 列数
  7.     :param x_start: 起始X坐标
  8.     :param y_start: 起始Y坐标
  9.     :param col_spacing: 列间距
  10.     :param row_spacing: 行间距
  11.     """
  12.     # 计算每列字符数
  13.     total_chars = len(text)
  14.     chars_per_col = total_chars // columns
  15.     remainder = total_chars % columns
  17.     # 分割文本
  18.     text_columns = []
  19.     start = 0
  20.     for i in range(columns):
  21.         end = start + chars_per_col + (1 if i < remainder else 0)
  22.         text_columns.append(text[start:end])
  23.         start = end
  25.     # 绘制各列
  26.     for i, col_text in enumerate(text_columns):
  27.         x = x_start + i * col_spacing
  28.         VerticalTextEngine(**kwargs).render(
  29.             draw, col_text, x, y_start, **kwargs)

四、性能优化与高级功能

4.1 批量渲染优化

  1. def batch_render_vertical(img_path, text_data):
  2.     """
  3.     批量渲染竖排文字到图片
  4.     :param img_path: 图片路径
  5.     :param text_data: 文本数据列表，每个元素为字典：
  6.         {
  7.             'text': '内容',
  8.             'x': 100,
  9.             'y': 200,
  10.             'color': (255,0,0),
  11.             'font_size': 30
  12.         }
  13.     """
  14.     img = Image.open(img_path).convert('RGBA')
  15.     draw = ImageDraw.Draw(img)
  17.     # 预加载字体（避免重复加载）
  18.     fonts = {}
  19.     for data in text_data:
  20.         size = data.get('font_size', 20)
  21.         if size not in fonts:
  22.             try:
  23.                 fonts[size] = ImageFont.truetype("simhei.ttf", size)
  24.             except:
  25.                 fonts[size] = ImageFont.load_default()
  27.     # 批量渲染
  28.     for data in text_data:
  29.         font = fonts[data['font_size']]
  30.         engine = VerticalTextEngine(font, spacing=data.get('spacing', 10))
  31.         engine.render(
  32.             draw, 
  33.             data['text'], 
  34.             data['x'], 
  35.             data['y'],
  36.             fill=data.get('color', (0,0,0)),
  37.             align=data.get('align', 'left'),
  38.             direction=data.get('direction', 'down')
  39.         )
  41.     return img

4.2 复杂排版示例：古诗竖排

  1. def render_poem_vertical(output_path):
  2.     poem = """
  3.     静夜思
  4.     李白
  5.     床前明月光，
  6.     疑是地上霜。
  7.     举头望明月，
  8.     低头思故乡。
  9.     """
  11.     # 创建画布
  12.     img = Image.new('RGB', (600, 800), (240, 240, 220))
  13.     draw = ImageDraw.Draw(img)
  15.     # 加载字体
  16.     try:
  17.         title_font = ImageFont.truetype("simhei.ttf", 36)
  18.         author_font = ImageFont.truetype("simkai.ttf", 24)
  19.         content_font = ImageFont.truetype("simkai.ttf", 28)
  20.     except:
  21.         title_font = ImageFont.load_default()
  22.         author_font = ImageFont.load_default()
  23.         content_font = ImageFont.load_default()
  25.     # 绘制标题（居中）
  26.     title_engine = VerticalTextEngine(title_font, spacing=40)
  27.     title_engine.render(draw, "静夜思", 300, 100, align='center')
  29.     # 绘制作者（右对齐）
  30.     author_engine = VerticalTextEngine(author_font, spacing=30)
  31.     author_engine.render(draw, "李白", 550, 180, align='right')
  33.     # 绘制诗句（两列）
  34.     lines = poem.strip().split("\n")[2:]  # 去掉标题和作者
  35.     col1 = lines[:2]
  36.     col2 = lines[2:]
  38.     # 第一列
  39.     col1_engine = VerticalTextEngine(content_font, spacing=60)
  40.     col1_engine.render(draw, "\n".join(col1), 150, 250)
  42.     # 第二列
  43.     col2_engine = VerticalTextEngine(content_font, spacing=60)
  44.     col2_engine.render(draw, "\n".join(col2), 400, 250)
  46.     img.save(output_path)

五、常见问题解决方案

5.1 中文字符显示问题

  1. 字体缺失：确保系统有中文字体，或指定字体路径
  2. 字符宽度不一：使用等宽字体或单独计算每个字符宽度
  3. 换行处理：需预先计算文本宽度进行自动换行

5.2 性能优化建议

  1. 预加载字体对象
  2. 批量处理相似文本
  3. 对大文本使用分块渲染
  4. 考虑使用NumPy进行像素级操作（高级场景）

5.3 跨平台兼容性

  1. def get_system_font(font_name=None):
  2.     """获取系统可用中文字体"""
  3.     import platform
  4.     system = platform.system()
  6.     if system == 'Windows':
  7.         return font_name or "simhei.ttf"  # Windows默认黑体
  8.     elif system == 'Darwin':  # macOS
  9.         return font_name or "PingFang.ttc"  # 苹方字体
  10.     else:  # Linux及其他
  11.         return font_name or "wqy-zenhei.ttc"  # 文泉驿正黑

六、完整实现示例

  1. from PIL import Image, ImageDraw, ImageFont
  2. import os
  4. class AdvancedVerticalText:
  5.     def __init__(self, output_size=(800, 600), bg_color=(255,255,255)):
  6.         self.img = Image.new('RGB', output_size, bg_color)
  7.         self.draw = ImageDraw.Draw(self.img)
  8.         self.fonts = {}
  10.     def get_font(self, size):
  11.         if size not in self.fonts:
  12.             try:
  13.                 # 尝试加载常见中文字体
  14.                 font_path = self._find_chinese_font()
  15.                 self.fonts[size] = ImageFont.truetype(font_path, size)
  16.             except:
  17.                 self.fonts[size] = ImageFont.load_default()
  18.         return self.fonts[size]
  20.     def _find_chinese_font(self):
  21.         """查找系统中的中文字体"""
  22.         # 实际实现中可添加更多字体路径检查
  23.         common_paths = [
  24.             "/usr/share/fonts/truetype/wqy/wqy-zenhei.ttc",  # Linux
  25.             "/Library/Fonts/PingFang.ttc",                   # macOS
  26.             "C:/Windows/Fonts/simhei.ttf"                    # Windows
  27.         ]
  28.         for path in common_paths:
  29.             if os.path.exists(path):
  30.                 return path
  31.         return "simhei.ttf"  # 默认值
  33.     def render_vertical(self, text, x, y, font_size=20, 
  34.                        color=(0,0,0), spacing=10, 
  35.                        align='left', direction='down'):
  36.         """
  37.         高级竖排渲染
  38.         :param text: 要渲染的文本
  39.         :param x: 基准X坐标
  40.         :param y: 基准Y坐标
  41.         :param font_size: 字体大小
  42.         :param color: 文字颜色
  43.         :param spacing: 字符间距
  44.         :param align: 对齐方式（left/center/right）
  45.         :param direction: 增长方向（up/down）
  46.         """
  47.         font = self.get_font(font_size)
  48.         engine = VerticalTextEngine(font, spacing)
  49.         engine.render(
  50.             self.draw, text, x, y, 
  51.             align=align, direction=direction, 
  52.             fill=color
  53.         )
  55.     def save(self, path):
  56.         self.img.save(path)
  58. # 使用示例
  59. if __name__ == "__main__":
  60.     renderer = AdvancedVerticalText((600, 400))
  62.     # 渲染多列竖排文本
  63.     poem = "春眠不觉晓处处闻啼鸟夜来风雨声花落知多少"
  64.     renderer.render_vertical(
  65.         text=poem[:8],  # 前8个字
  66.         x=100, y=200,
  67.         font_size=24,
  68.         color=(0, 0, 120),
  69.         direction='down'
  70.     )
  72.     renderer.render_vertical(
  73.         text=poem[8:],  # 后8个字
  74.         x=300, y=200,
  75.         font_size=24,
  76.         color=(120, 0, 0),
  77.         direction='down'
  78.     )
  80.     # 渲染标题（从下往上）
  81.     renderer.render_vertical(
  82.         text="春晓",
  83.         x=450, y=350,
  84.         font_size=30,
  85.         color=(0, 120, 0),
  86.         direction='up',
  87.         align='center'
  88.     )
  90.     renderer.save("vertical_text_demo.png")

七、总结与扩展建议

本文系统阐述了Python3中实现图片竖排文字的完整方案，涵盖从基础实现到高级排版的各个方面。实际开发中，建议：

  1. 字体管理：建立字体缓存机制，避免重复加载
  2. 性能优化：对大文本使用分块处理和异步渲染
  3. 扩展功能：可结合OpenCV实现更复杂的文字特效
  4. 跨平台：使用字体配置文件管理不同系统的字体路径

通过本文提供的方案，开发者可以灵活实现各种竖排文字效果，满足从简单标注到复杂排版的多样化需求。完整代码示例已在GitHub开源，欢迎开发者贡献改进方案。

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