画像処理(4年後期実験)

目的

カメラで撮影したデータに応じて様々な情報を抽出し、画像処理を行う事は広く応用が進んでいる。そこで、携帯やデジカメで撮影した JPEG 画像を、 GDというライブラリを用いて読み込み、その画像に対して様々な処理を行うプログラムを作成する。色情報の抽出・ノイズ除去、輪郭線抽出などのアルゴリズムのテーマを決めてプログラムを作成する。

GDライブラリのサンプル(第１週目テーマ)

GDライブラリの操作に慣れるために、以下のプログラムを実行し、動作を確認せよ。プログラムに必要な基礎的な説明は、プログラム(imagetest.cxx)のコメントを参照せよ。

利用法が理解できたら、簡単な改造を加え動作を確認せよ。

プログラムリスト

imagetest.cxx
Makefile(コンパイルのために使用)

サンプルプログラムの動作まで

プログラムは、編集などの作業を Windows 環境を用い、プログラムのコンパイル・動作を、unix 上のサーバで行う。

情報処理演習室では、unix 環境のホームディレクトリが、 Windows 端末の Z:ドライブで共有されている。

上記ファイル(Makefile,imagetest.cxx)をファイル共有された Z:ドライブに保存せよ。
- ただし自分の名前でディレクトリを作成し、その中に保存すること。
ファイルをWindowsのエディタで開く場合には、説明(コメント)の日本語文章が EUC コードなので、秀丸エディタなどで、エンコーディングに EUC を指定し、読み込む事。

cygwin や DOS窓のコマンドプロンプトを用いて、 unix 環境に login し、以下のように実行し、動作を確認せよ。

$ telnet maisy
Login: ゲストアカウント
Password: パスワード

guest$ cd ディレクトリ
guest$ make
guest$ ./imagetest 元画像ファイル 処理結果ファイル

guest$ time 命令  # プログラムの実行速度を計測

練習問題

R,G,Bの画像を、モノクロのグレースケール画像に変換せよ。
画像を縦横それぞれ1/2に縮小せよ。
グレースケールに変換した結果より、輝度のヒストグラムを求めよ。
輝度別に点の出現頻度を求める。これにより明暗の特徴が求められる。

課題(第２週〜第４週)

以下に示す3つのテーマの中から1つを選んで、プログラムを作成せよ。

(a)輝度変換

黒潰れしている画像を、明るい画像に輝度変換せよ。単純に明るくするだけの輝度調整を行うと、濃淡の変化が減り、薄くぼやけた画像に見える。このためコントラスト補正なども併用することも検討せよ。

(b)輪郭線抽出

微分フィルタを用いて、輪郭線を抽出せよ。単純に微分フィルタを用いるだけでは、輪郭線以外の部分には、点ノイズのような部分が多く現れる。平滑フィルタ等を併用し、輪郭線以外のデータを極力減らす処理を検討せよ。

(c)クロマキー処理

背景を青で撮影した画像と、別画像をクロマキー処理で合成せよ。

★クロマキー処理: 映画の合成で、背景を青のブルースクリーン前で撮影した絵と、別に撮影した背景の絵を合成する技術。

レポート作成時の注意(第４週目)

目標を明記する事。
概要では、自分の課題で利用している画像処理の基本テクニックを簡単に説明していること。(微分フィルタや HSV 等)
実験では、自分が作成したプログラムリストと、処理の内容を説明し、示すこと。
実験結果として、出来上がった画像ファイルなどを示すこと。
- 同一画像に対して画像処理のパラメータを変化させた時に、どの様に違った画像となるのか比較できるような結果 (パラメータ値と一緒に)を示すこと。
考察では、プログラムの動作条件を変化させた場合の結果をデータを示しながら比較し、自分の取り組んだ課題から理解できる、画像処理について説明を行う事。

画像処理は基本的に計算量が多く、処理時間の高速化が求められる。自分のプログラムの処理速度を(timeコマンド等を使って)計測したり、プログラムの高速化にどの様な手法が有効であるか、考察すること。

参考文献

RGB→モノクロ変換

  // 単純な輝度変換
  // (緑が暗く、青が明るくなる不自然なグレー画像になりやすい)
  Y = (R + G + B) / 3 ;

  // NTSC 加重平均法
  // (人間の目の RGB の感覚に近い変換)
  Y = 0.298912×R + 0.586611×G + 0.114477×B ;

RGB→YUV変換

  Y =  0.299×R + 0.5867×G + 0.114×B ;
  U = -0.169×R - 0.3316×G + 0.500×B ;
  V =  0.500×R - 0.4186×G - 0.0813×B ;

Last modified: Tue Oct 25 11:36:24 JST 2005