JPEG画像の入出力
■ソフトのお勉強
外出自粛期間であるため、お勉強をしています。
私、情報系でありながらソフトウェア開発が不得意です。
このコンプレックス解消のため良い機会として勉強し直します。
今回選んだテーマは、
「JPEG画像の入出力」
です。
JPEGの扱いに関しては、
①JPEG画像を取り扱うためのライブラリの取得
②JPEG画像を取得して画素値を抽出する方法
③JPEG画像を新たに保存する方法
が学べれば応用が利くと思います。
例えば、画像に何らかのフィルタをかけたい、というのであれば。
①⇒②⇒「画素値にフィルタをかける」⇒③とやれば良いのです。
「画素値にフィルタをかける」をモジュール化すると汎用性も高くなります。
この記事では、①②③について扱います。
開発環境はVS2017で、OSはWindows10です。
開発言語はC++を想定しています。
■JPEGライブラリの取得
JPEGライブラリは様々ありますが、今回は「libjpeg」を使います。
（その名の通りですね）
libjpegはオープンソースとなります。
（オープンソースですので、これを使ったアプリケーションなど再配布をする場合は取り扱いにご注意下さい。）
今回はVS2017を使用して、libjpegをビルドします。
以下のHPを参考にすれば万事うまくいきました。
hnakai0909.hatenablog.com
ここでは、jpegsr9b.zipを展開されていました。
私が実施した時は9dバージョンとなっておりました。
参考サイトと同様に、renを使いVS用のファイルを生成していきます。
jpeg.slnとapps.slnの２つのプロジェクトファイルが作られます。
（生成する、作ると言っていますが、実態は名前変更しただけです）
jpeg.slnをビルドすると、jpeg.libが生成されます。
②③はこのjpeg.libと、各種ヘッダファイルを使います。
※プラットフォームツールセットやWindowsSDKバージョンがお使いの環境からズレている場合があります、自身の環境に合わせてビルドしましょう。
■JPEGファイルの入出力
手っ取り早くサンプルコードを載せます。
JPEG画像の読み込みと、JPEG画像の生成を記述しています。
JPEG画像生成時は、JPEG画像の読み込み時に取得した画素値を変調しています。
（変調が非常にテキトーですみません…）
#include <stdio.h>
#include <cstdlib>
#include <cstring>
#include "jpeglib.h"
#define RET_TRUE 0
#define RET_FALSE -1
//JPG画像を読み込み＆書き込み処理する関数を実行する
int main(int argc, char* argv[]) {
//エラー用変数
errno_t error;
//入力変数を格納
char *inFileName = argv[1]; //入力ファイル名
char *outFileName = argv[2]; //出力ファイル名
//------JPEG読み込み------//
// (1)画像データを扱う構造体を確保
struct jpeg_decompress_struct inInfo; //画像データ構造体を定義
jpeg_create_decompress(&inInfo); //構造体初期化処理
struct jpeg_error_mgr jErr; //エラー情報構造体を定義
inInfo.err = jpeg_std_error(&jErr); //デフォルト値で設定
// (2)JPEGファイルをオープン
FILE *inFile;
error = fopen_s(&inFile, inFileName, "rb"); //ファイル読み込み
if (error != 0) {
return RET_FALSE;
}
jpeg_stdio_src(&inInfo, inFile); //ファイルポインタとinInfoを渡す
// (3)ヘッダ読み込み
if (jpeg_read_header(&inInfo, TRUE) != JPEG_HEADER_OK) {
return RET_FALSE;
}
int width = inInfo.image_width; //幅
int height = inInfo.image_height; //高さ
int ch = inInfo.num_components; //チャネル数
// (4)展開処理を開始
jpeg_start_decompress(&inInfo);
if (inInfo.out_color_space != JCS_RGB) { //sRGB以外を受け付けない
return RET_FALSE;
}
// (5)画素値を取得
unsigned char *inFileData = (unsigned char*)calloc(sizeof(unsigned char) * width * height * ch, 1); //3ch分の画素値配列を確保する
JSAMPROW tmpR = NULL; //1行分のメモリ
if ((tmpR = (JSAMPROW)calloc(sizeof(JSAMPLE) * width * ch, 1) )== NULL) {
return RET_FALSE;
}
JSAMPROW assign;
for (int h = 0; h < height; h++) {
jpeg_read_scanlines(&inInfo, &tmpR, 1); //1行分の画素値を代入
assign = tmpR;
for (int w = 0; w < width; w++) {
for (int c = 0; c < ch; c++) {
inFileData[(h * width + w)* ch + c] = *assign++; //確保した配列に1行ずつ代入していく
}
}
}
// (6)構造体の破棄、メモリ解放
jpeg_finish_decompress(&inInfo); //展開処理を終了
jpeg_destroy_decompress(&inInfo); //JPEG構造体の破棄
free(tmpR);
fclose(inFile);
//------JPEG書き込み------//
// (1)画像データを扱う構造体を確保
struct jpeg_compress_struct outInfo; //画像データ構造体を定義
jpeg_create_compress(&outInfo); //構造体初期化処理
outInfo.err = jpeg_std_error(&jErr); //デフォルト値で設定
// (2)JPEGファイルをオープン
FILE *outFile;
error = fopen_s(&outFile, outFileName, "wb"); //ファイル生成
if (error != 0) {
return RET_FALSE;
}
jpeg_stdio_dest(&outInfo, outFile); //ファイルポインタとoutInfoを渡す
// (3)ヘッダ書き込み
outInfo.image_width = width; //幅
outInfo.image_height = height; //高さ
outInfo.input_components = ch; //チャネル数
outInfo.in_color_space = JCS_RGB; //色空間
jpeg_set_defaults(&outInfo); //その他のパラメータ設定
// (4)展開処理を開始
jpeg_start_compress(&outInfo, TRUE);
// (5)画素値を書き込み
JSAMPARRAY tmpO = (JSAMPARRAY)malloc(sizeof(JSAMPROW) * height); //1画像分のメモリ
for (int h = 0; h < height; h++) {
if ((tmpO[h] = (JSAMPROW)calloc(sizeof(JSAMPLE), width * ch)) == NULL) {
return RET_FALSE;
}
}
for (int h = 0; h < height; h++) {
for (int w = 0; w < width; w++) {
for (int c = 0; c < ch; c++) {
//画素値を変調(XXX足して255を超えるようなら255にクリップする
unsigned char s = 100;
unsigned char t = (inFileData[(h * width + w)* ch + c]);
if ((int)(s)+(int)(t) > 255) {
t = 255;
}
else {
t = (unsigned char)((int)(s)+(int)(t));
}
tmpO[h][w * ch + c] = t;
}
}
}
jpeg_write_scanlines(&outInfo, tmpO, height); //書き込み
// (6)構造体の破棄、メモリ解放
jpeg_finish_compress(&outInfo); //展開処理を終了
jpeg_destroy_compress(&outInfo); //JPEG構造体の破棄
fclose(outFile);
free(tmpO);
free(inFileData);
return RET_TRUE;
}画素値の変更は非常にシンプルです。
sという変数に与えた数だけ画素値にプラスします。
255を上回るようであれば、255に丸めます。
これを実行すると、JPEG画像は入力／出力で以下のように変わります。
フィルタをかけたい場合は、画素ごとに異なる値を足すなり掛ければ良いです。
画素値が取れたのでいかようにも編集は出来ます。
