在科研申请、企业材料提交以及隐私敏感场景中，经常需要为图片添加水印，以标识用途并防止未经授权的传播。
很多人会写一个简单的 Pillow 脚本来完成水印任务，但随着需求增加（批量处理、CLI、跨平台字体、工程结构），一次性脚本会迅速演变成难以维护的代码。
本文介绍一个工程化设计的 Python 图片水印工具 WaterMask，重点介绍项目结构设计、核心实现逻辑与工程实践经验。
一、项目目标
WaterMask 的目标不是写一个脚本，而是构建一个可复用、可扩展的工具：
- 支持单个水印和背景平铺水印
- 提供 CLI 命令行接口
- 支持批量并行处理
- 跨平台字体兼容
- 模块化架构，便于二次开发
二、技术选型
| 组件 | 选择 | 原因 |
|---|---|---|
| 图像处理 | Pillow | Python 生态最成熟的图像处理库 |
| 并行处理 | concurrent.futures | 标准库，无额外依赖 |
| CLI | argparse | 标准库，满足工程级命令行需求 |
三、项目结构设计
WaterMask/
├── src/ # 核心业务逻辑
│ └── watermark.py
├── scripts/ # CLI 与调度入口
│ ├── add_watermark.py
│ └── batch_process.py
├── data/ # 输入图片
├── output/ # 输出图片
├── docs/
└── requirements.txt设计原则
- src/：只存放业务逻辑，保持纯净
- scripts/：负责用户接口与调度
- 输入输出目录分离，便于自动化 pipeline
这种结构符合 Python 工程最佳实践，也便于未来封装为库或发布为 CLI 工具。
四、核心实现思路
4.1 使用 RGBA 支持透明度
透明水印必须使用 alpha 通道：
python
original = Image.open(image_path).convert("RGBA")4.2 独立水印图层设计
通过创建独立透明图层绘制水印，再与原图合成：
python
layer = Image.new("RGBA", size, (255, 255, 255, 0))
watermarked = Image.alpha_composite(original, layer) 这种方式避免直接修改原图像素，结构清晰且可扩展。
4.3 旋转文字的工程处理
旋转水印时需要避免裁剪问题，因此创建足够大的中间画布：
diagonal = int(math.sqrt(w**2 + h**2))
txt_layer = Image.new("RGBA", (diagonal * 2, diagonal * 2)) 然后旋转文字图层，实现斜向水印效果。
4.4 JPEG 输出处理
JPEG 不支持透明通道，需要显式转换：
if output.endswith(".jpg"):
watermarked = watermarked.convert("RGB")五、CLI 与批量处理设计
5.1 CLI 调度脚本
通过 scripts 目录提供命令行入口，使 WaterMask 成为一个工具而不是脚本：
python scripts/add_watermark.py "CONFIDENTIAL" 核心思想是：业务逻辑与用户接口解耦
5.2 批量并行处理
批量处理通过线程池实现：
from concurrent.futures import ThreadPoolExecutor 这种方式可以充分利用 IO 并发，提高处理效率。
六、跨平台字体处理
字体是工程化水印系统的隐藏坑点。不同平台字体路径差异巨大，因此 WaterMask 自动探测系统字体：
Linux → DejaVuSans
macOS → Helvetica
Windows → SimHei / Arial 同时支持用户自定义字体路径，以确保中文水印可用。
七、工程扩展方向
WaterMask 不只是一个图片脚本，可以扩展为完整隐私保护工具链：
- 图片 Logo 水印
- AI 水印移除（图像修复）
- GUI 桌面工具（PyQt / Tkinter）
- Web API 服务（FastAPI）
- 不可见数字指纹水印（DCT / LSB）
八、工程实践反思
实际工程中，脚本与工具的区别在于结构设计。通过模块化组织、CLI 解耦和批量 pipeline 设计，可以将一次性代码演化为长期可维护的工具。
这种工程化实践在科研和企业项目中尤为重要。
九、总结
WaterMask 的核心价值并不是"加水印"，而是一次从脚本到工程工具的实践：
- 模块化架构
- CLI 工具化
- 并行批量处理
- 跨平台兼容
这类工程设计方法可以复用到数据处理、模型训练 pipeline、自动化工具链等场景。