画像のデジタル表現

準備

linux　を立ち上げる．
適当なディレクトリに以下のファイルを保存しておく．

画像ファイル：風景1，航空写真，風景2，文字，顔
『マウスを右クリック→リンク先を名前をつけて保存』．
ファイルを保存したディレクトリに移動し，以下の操作をおこなう．

はじまり

ファイルの確認．
```
% ls -l ics001.jpg

-rw-r--r-- 1 date date 162281 2006-04-03 22:58 ics001.jpg
```
この jpgファイルのサイズは 162281 byte．（日付，ファイルの所有者は人によって異なる）
eog というアプリケーションを使って， jpeg ファイル（画像）を見る．（% は入力する必要はない）
```
% eog ics001.jpg
```
上のメニューから「編集」→ 「設定」
「ズーム時に画像を補正する」に x が入っていれば，はずす．
上部，虫眼鏡の中の＋と描かれたボタンを何回かクリックして，画像を拡大してみる．画像が画素（ピクセル）のかたまりであることを確認する．
終了の仕方：右上の×をクリックする．
この画像の数値列を見る．
その1： od というコマンドを使い，ファイルに書き込まれている内容（数字）を16進数で表示する．（コマンドのオプションがややこしいので，以下のコマンドは，マウスでコピーして，そのまま張り付ければよい）
```
% od -t x1z -A x ics001.jpg
```
x1z とかは，とりあえず，おまじないだと思っていい．
16進数でかかれた数字の列が見えるはず．流れが早いので，止めてみたいときは，
```
% od -t x1z -A x ics001.jpg | more
```
スペースキーで，次の画面にすすむ．q でおしまい．
画像の数値列を見る．
その2： C言語から画像ファイルを読み，画像データをプリントアウトする．
次のプログラムをダウンロードする（右クリック→リンク先を名前をつけて保存）： irl_imlib_printout.c
次のコマンドは長いので，このページからコピーして張り付ければいい．
```
% gcc `imlib-config --cflags-gdk --libs-gdk` irl_imlib_printout.c
% ./a.out
```
しばらく数字が表示される．そのうち終わるのであせらず待つ．
```
...
92  41  33 120  69  48 128  75  66 139  86  88 152 102 112 168 123 136 182 145
127 171 136  95 158 111 106 167 125 121 176 144 122 175 149 103 155 132  75 130
101  84 144 106  74 137  94  43 113  59  62 148  99  13 125  75  23 125  78  40
134  82  45 135  84  32  81  52  22  48  37  17  61  34   3 103  53  28  90  43
 55 101  54  73 123  72  92 112  75 102 128  93 117 143 114  87 123  85  48  67
 47  25  54  36  20  81  47  19  86  51  15  58  41  17  58  40  39  99  63
%
```
数字の意味：画像の左上から順に，各ピクセルの R G B の値が，0-255 の整数の値で指定されている．
1ピクセルあたり3つの整数．この数字のかたまりが画像．
プログラム irl_imlib_printout.c をみてみる．
```
% less irl_imlib_printout.c 
```
もしくは
```
% emacs irl_imlib_printout.c 
```
そのうち，以下の部分だけが重要（いまのところ，気分だけ分かればよい）．
```
guchar *data = im->rgb_data; /* 配列 data[] に画像データを格納 */
length = im->rgb_width * im->rgb_height * 3;
for (i=0; i<length; i++){ 
    printf("%3d ", data[i]); /* 数字の表示 */
}
```

画像処理プログラミング

目的
1. gimp など，アプリケーションプログラムを使えば，細線化などの画像処理ができる．
2. しかし，それでは，何がどう処理されているのか，中身がよくわからない．
3. 単純な画像処理でよいので，プログラムを見たい． → 何をやっているのか，よくわかる（？）．
画像のグレースケール化： irl_imlib_color2gray.c
カラー画像を白黒化して別のファイルに保存する例．以下のgccコマンドでプログラムをコンパイルしている．長いので，このページからコピーして張り付けて使えばよい．
```
% gcc `imlib-config --cflags-gdk --libs-gdk` irl_imlib_color2gray.c
% ./a.out
% eog ics001bw.jpg 
```
アルゴリズム：カラー画像 (R,G,B) → モノクロ： 0.299*R + 0.587*G + 0.114B
```
for (i=0; i<length; i +=3){
    ave = 0.299*(gfloat)data[i] +0.587*(gfloat)data[i+1] + 0.114*(gfloat)data[i+2];
    data[i]=data[i+1]=data[i+2]=(guchar)ave;
}
```

画像の輪郭線を抽出する： irl_imlib_linedraw.c

% gcc `imlib-config --cflags-gdk --libs-gdk` irl_imlib_linedraw.c
% ./a.out
% eog ics001edges.jpg

アルゴリズム：
横x 縦y の位置にあるのピクセル値 :＝　(x,y)のピクセル値ー（(x,y)の上下左右の4ピクセル値の平均）

for (y=1; y<h-1; y++){
    for (x=1; x<w-1; x++){
       j=y*w+x;
       i=j*3;
       data[i] = data[i+1] = data[i+2] 
           = 255 - (guchar)(buf[j]-(buf[j-w]+buf[j-1]+buf[j+1]+buf[j+w])/4);
    }
}

画像を昔の写真風に変換： irl_imlib_sepia.c

% gcc `imlib-config --cflags-gdk --libs-gdk` irl_imlib_sepia.c
% ./a.out
% eog ics001sepia.jpg

これらのプログラムは短いです．エディター（emacs など）を使い，見てください．
エラー処理などもしているので，書こうと思えばもっと短くコードは書けます．
プログラムの仕方はまだ習っていないので，ちんぷんかんぷんだとは思いますが，画像処理をするプログラムを書くとは，こういうことの積み重ねです．

ファイル名を変えていろいろ試してみてください．変更するのは各プログラムの上部です．

char in_file[]="ics001.jpg";     /* 入力画像のファイル名 */
char out_file[]="ics001sepia.jpg";  /* 出力ファイル名 */

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