Un grand nombre de fonctions sont disponibles dans la bibliothèque PIL (Python Imaging Library) disponible dans le paquetage Pillow, dont voici un manuel.

Après avoir installé Pillow si nécessaire :

# Par exemple :
pip install pillow
# à adapter selon distribution de Python (conda etc.)

On dispose de la bibliothèque PIL proposant plusieurs modules, dont Image, qui met à disposition une classe d'objets du même nom.
De très nombreux formats de fichiers d'images sont utilisables, et reconnus par leur extension.

L'exemple suivant consiste à ouvrir une image couleur dans un fichier jpg, la charger en mémoire, créer une autre image - en niveaux de gris cette fois - dont les pixels auront pour valeur la moyenne des composantes de l'image couleur, et enfin enregistrer cette nouvelle image dans un fichier png.

from PIL import Image
 
# Ouverture d'un fichier et affectation à un objet de la classe Image
mon_image = Image.open("lena.jpg")

Ici, mon_image, objet de la classe Image est un tableau de pixels, composé de 1 à 4 valeurs numériques en fonction du type de fichier (1 entier pour une image en niveau de gris, 3 pour une image couleur RVB et 4 pour une image couleur CMYK.

Par ailleurs, un objet de la classe Image, est un tuple : il n'est pas mutable. On ne peut donc pas modifier directement un élément, il faudra passer par une recopie dans un autre objet.

On peut obtenir des caractéristiques de cet objet :

print("Format : ", mon_image.format) # Format de fichier
largeur, hauteur = mon_image.size # Tuple l, h en pixels
print("Taille : ", largeur, "x", hauteur)
print("Mode : ", mon_image.mode) # L (luminance), RGB, CMYK...
mon_image.show() # affichage de l'image via le programme par défaut du système

Pour les méta-données exif, et en particulier GPS, voir mon_image._getexif() en particulier.
Exemples ici et là.

Pour accéder à un pixel :

pixou = (10,10) # par exemple... pixel de coordonnées (10,10). La numérotation commence à 0
couleurs = mon_image.getpixel(pixou) # Retourne un tuple contenant les 3 composantes r, g, b
print(couleurs)

Pour créer une nouvelle image :

nouvelle_image = Image.new("L", mon_image.size) # L : mode niveaux de gris

Écrire des pixels dans l'image :

for i in range(largeur):
    for j in range (hauteur):
        r, g, b = mon_image.getpixel((i,j))
        moy = int((r + g + b)/3)
        nouvelle_image.putpixel((i,j), moy)

Enregistrer l'image dans un fichier :

nouvelle_image.save("image_modif.png") # L'extension détermine le format de fichier
 
# fermeture des fichiers
mon_image.close()
nouvelle_image.close()