任意の線に沿って 2D 画像の 1D プロファイルをプロットしたいと思います。以下のコードは、github でホストされている画像データを読み込み、プロットします。
import urllib
import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
url = "https://gist.github.com/andreiberceanu/7141843/raw/0b9d50d3d417b1cbe651560470c098700df5a1fc/image.dat"
f = urllib.urlopen(url)
data = np.loadtxt(f)
plt.imshow(data)
上のプロットの赤い線は、例として手で描いたものです。a*x + b の形式でパラメータ化できると思います。元のデータの 2D 配列の一部ではない可能性のある点を線が通過するため、何らかの補間が必要であるとも推測しています。