Python 圖片物件的複製與函式傳遞需注意的事項

2025/08/08 更新2025/08/08 發佈閱讀 7 分鐘

在影像處理的專案中，我們經常會遇到「複製圖片」與「將圖片傳入函式」的需求。這兩個動作看似簡單，實際上卻藏有許多細節，特別是在 Python 的 numpy array（OpenCV 讀進來的圖片即為 numpy array）操作上，**shallow copy（淺拷貝）與deep copy（深拷貝）**的差異，以及「傳參考」的特性，常常讓初學者誤踩地雷。

本篇教學將帶你一步步了解：

Python 中圖片物件的複製方式
函式傳遞時的行為
如何用 Matplotlib 一次比較多張圖片
常見錯誤與最佳實踐

1. 背景知識：圖片在 Python 中的型態

在 Python 影像處理領域，最常見的兩大套件是 OpenCV 與 Pillow。

OpenCV 讀取圖片後，會得到一個 numpy.ndarray 物件（多維陣列）。
Pillow 則是 PIL.Image 物件。

本教學以 OpenCV 為例，因為它的圖片物件本質上就是 numpy array，這讓我們可以直接用 numpy 的方法來複製、切片、操作像素。

2. 程式碼範例

以下是一個典型的圖片複製與函式傳遞實驗：

import cv2
import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt

def modify_inplace(img):
    img[0:100, 0:100] = [0, 0, 255]  # 直接修改左上角為紅色

def modify_copy(img):
    img_new = img.copy()
    img_new[0:100, 0:100] = [0, 255, 0]  # 複製後改成綠色
    return img_new

img1 = cv2.imread(r'image path')
img2 = img1.copy()

modify_inplace(img1)      # img1 會被改
img3 = modify_copy(img2)  # img2 不變，img3 被改

def cvt(img):
    return cv2.cvtColor(img, cv2.COLOR_BGR2RGB)

fig, axs = plt.subplots(1, 3, figsize=(15, 5))
axs[0].imshow(cvt(img1))
axs[0].set_title('img1 (inplace modified)')
axs[1].imshow(cvt(img2))
axs[1].set_title('img2 (original)')
axs[2].imshow(cvt(img3))
axs[2].set_title('img3 (copy modified)')

for ax in axs:
    ax.axis('off')

plt.tight_layout()
plt.show()

3. 程式碼說明

(1) 載入圖片

img1 = cv2.imread(r'C:\Users\10410056\Pictures\img.bmp')
img2 = img1.copy()

img1 讀入原始圖片。
img2 是 img1 的深拷貝（內容完全獨立）。

(2) 定義兩種修改函式

def modify_inplace(img):
    img[0:100, 0:100] = [0, 0, 255]  # 直接改

def modify_copy(img):
    img_new = img.copy()
    img_new[0:100, 0:100] = [0, 255, 0]
    return img_new

modify_inplace：直接改動傳入的圖片，會影響原始物件。
modify_copy：先複製一份再改動，原始圖片不受影響。

(3) 呼叫函式

modify_inplace(img1)      # img1 被改
img3 = modify_copy(img2)  # img2 不變，img3 被改

img1 會被直接修改。
img2 經過 modify_copy 處理後，產生新的 img3，img2 保持不變。

(4) 用 Matplotlib 顯示多張圖片

fig, axs = plt.subplots(1, 3, figsize=(15, 5))
axs[0].imshow(cvt(img1))
axs[0].set_title('img1 (inplace modified)')
axs[1].imshow(cvt(img2))
axs[1].set_title('img2 (original)')
axs[2].imshow(cvt(img3))
axs[2].set_title('img3 (copy modified)')