NumPy强度图像到RGB格式的转换与Matplotlib显示一致性

from PIL import Image
import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt

def convert_intensity_to_rgb_and_display(image_path):
    """
    将灰度图像转换为RGB格式，并使用Matplotlib显示。

    参数:
        image_path (str): 灰度图像文件的路径。
    """
    try:
        # 1. 加载灰度图像
        # PIL.Image.open会自动识别图像模式，如果是灰度图，模式通常是'L'
        greyscale_image_pil = Image.open(image_path)

        # 确保图像是灰度模式，如果不是，则先转换为灰度
        if greyscale_image_pil.mode != 'L':
            print(f"Warning: Image mode is {greyscale_image_pil.mode}, converting to 'L' (grayscale).")
            greyscale_image_pil = greyscale_image_pil.convert('L')

        # 将PIL灰度图像转换为NumPy数组 (W, H)
        np_intensity_image = np.array(greyscale_image_pil)
        print(f"Original intensity image shape: {np_intensity_image.shape}")

        # 2. 将灰度图像转换为RGB格式
        # PIL的convert("RGB")方法可以将灰度图转换为RGB，它会自动复制灰度值到R,G,B通道
        rgb_image_pil = greyscale_image_pil.convert("RGB")

        # 将PIL RGB图像转换为NumPy数组 (W, H, 3)
        np_rgb_image = np.array(rgb_image_pil)
        print(f"Converted RGB image shape: {np_rgb_image.shape}")

        # 3. 使用Matplotlib显示图像
        plt.figure(figsize=(12, 6))

        # 显示原始灰度图像 (W, H)
        plt.subplot(1, 2, 1)
        plt.imshow(np_intensity_image, cmap='gray') # 使用'gray' colormap确保显示为灰度
        plt.title(f"Original Intensity Image ({np_intensity_image.shape})")
        plt.axis('off')

        # 显示转换后的RGB图像 (W, H, 3)
        plt.subplot(1, 2, 2)
        # 对于 (W, H, 3) 的NumPy数组，imshow会自动将其解释为RGB图像
        # 此时，cmap参数会被忽略，因为图像数据本身就包含了颜色信息
        plt.imshow(np_rgb_image) 
        plt.title(f"Converted RGB Image ({np_rgb_image.shape})")
        plt.axis('off')

        plt.tight_layout()
        plt.show()

    except FileNotFoundError:
        print(f"Error: Image file not found at {image_path}")
    except Exception as e:
        print(f"An error occurred: {e}")

# 示例用法：请替换为你的灰度图像路径
# 为了测试，你可以创建一个简单的灰度图像文件，或者使用PIL生成一个
# 例如，创建一个128x128的灰度图像并保存
# dummy_image = Image.new('L', (128, 128), color=128) # 128x128 灰度图像，强度值为128
# dummy_image.save("dummy_greyscale.png")
# convert_intensity_to_rgb_and_display("dummy_greyscale.png")

# 假设你有一个名为 "greyscale_example.jpg" 的灰度图像文件
convert_intensity_to_rgb_and_display("greyscale_example.jpg")