画像フィルターの概念説明用画像処理ライブラリ仕様ソースコード
画像フィルターの概念説明用画像処理ライブラリ仕様ソースコード
２０２４年１０月１８初稿
エッセイ『画像フィルターの概念説明用ソースコード』では
一般の教科書的な記載≪２次元風定義【BYTE a[][]】等を
使用した添え字での配列アクセス風に記載して居ます≫を
行いましたが、【画像処理ライブラリ仕様】は、基本、
画像を１次元配列とし定義し、ポインタアクセスを行って
いますので画像処理ライブラリ説明との溝を埋める為の
エッセイ『画像フィルターの概念説明』の為のソースコード
を説明します！
１．ヘッダー
（１）インクルードするファイル
Ｃｏｄｅ：
#include "ImageFunc.h" // 画像処理ライブラリヘッダーファイル
ココで使用する画像処理ライブラリは、画像ファイルの読み
書きも入っているので実際に動作させて確認出来ます！
「画像ファイルの読み書き」は最低原の使用方法説明だけ行
います！
一番、重要なのは、解説『画像メモリ概要』で説明した画像
処理ライブラリでのソースコード上での画像の扱い方≪具体
的には、「TypeArray」クラスで画像を定義する事≫です！
（２）ライブラリ関数を使う、前準備
// 画像処理ライブラリのソースコードを読み解く予備とし
// 画像フィルターの概念説明用ソースコードを画像処理ライブラリ仕様
// ライブラリの画像ファイル使用方法やポインタを多用した処理
// ここからは、コメントも画像処理ライブラリ仕様は「Ｃ＋＋」なのでＣ＋＋仕様
// 画像処理ライブラリ自身のソースコードを読んで頂ければ、更にポインタの性質と
// ローカル変数がＣＰＵのレジスターに割り当て易い様に工夫した高速化処理で教科書的記載と
// は、似て似つかない記述に成って居ますが、その高速化記述の中間の過渡期コードをここでは
// 紹介します！
#include "ImageFunc.h" // 画像処理ライブラリヘッダーファイル
#define HSIZE 1000 // 水平方向サイズが１０００*/
#define VSIZE 1000 // 垂直方向サイズが１０００*/
ImageFunc FUN; // 画像処理ライブラリ駆動メソッドベース用大域変数
int k[9]; // 係数Ｋのテーブル３×３を１次元配列のデータ構造で
// 表現？！
TypeArray* pa; // 元画像Ａを示すポインタ
TypeArray* pb; // 結果画像Ｂを示すポインタで示した様にクラス「ImageFunc」をデータ型として
大域変数「FUN」を定義します！全て英大文字にしたのは
目立たせる為です！
で示した様にクラス「ImageFunc」を使用すれば、全ての
関数の機能が使用出来ます！
「int k[9];」は、係数Ｋを格納するテーブルです！
教科書的記述との違いは、１次元配列にして居ることです！
「int」型にして有るのは、負の数もセット出来る事と、
コンパイル時に無駄な型変換が起きない機械コードが生成
出来る為と基本、常に高速化処理を考えて居る為も有ります
私は、基本カリカリに車をチューンアップする人種と似た
ソースコードも基本、分かり易い記述よりも高速化を求める
阿呆です！
「TypeArray* pa;」は、元画像を意味する画像型として
ポインタアクセスを基本としたデータ構造です！
「TypeArray* pb;」は、結果画像を意味する画像型として
ポインタアクセスを基本としたデータ構造です！
（３）元画像Ａと結果画像Ｂのサイズサイズ＆実態メモリ
ｃｏｄｅ：
// 元画像Ａと結果画像Ｂのメモリ実態メモリ取得
void initImage(void)
{
pa->Malloc( 1, HSIZE, VSIZE ); // 元画像Ａの実態メモリ取得
pb->Malloc( 1, HSIZE, VSIZE ); // 結果画像Ｂの実態メモリ取得
}「pa->Malloc( 1, HSIZE, VSIZE );」で元画像に実体メモリ
を割り付ける！
「pb->Malloc( 1, HSIZE, VSIZE );」で結果画像に実体
メモリを割り付ける！
処理する前に関数「initImage()；」を実行すると
「TypeArray* pa;TypeArray* pb;」が使用可能に成ります！
（４）実際に実行する関数群
// （ΣΣＫ（i,j）×Ａ(x+i-1,y+j-1)）÷9⇒
// 画像フィルターの概念説明の数式で一番、肝に成る部分のソースコード */
int Ave33( int x, int y ) // 仮引数（注視点ＸＹ座標）で辺値は３×３平均値
{
int* pk; // 係数Ｋへのアクセスポインタ変数
BYTE* pax; // 元画像ＡへのＸ座標方向ポインタ変数
BYTE* pay; // 元画像ＡへのＸ座標方向ポインタ変数
int inc; // Ｙ座標方向への増加幅
int i; // カウンタ：３⇒０と計数
int j; // カウンタ：３⇒０と計数
int sum = 0; // 合計値：初期値＝０
inc = pa->inc; // 増加幅を内部変数にセット：高速化
pk = k; // 係数Ｋへのアクセスポインタ＝先頭セット
pay = pa->getPtrByte( x - 1, y - 1 ); // 注視点の左上の位置を画像アクセスポインタとしセット
for( j = 3; --j >= 0;pay += inc ){ // お馴染みｆｏｒループ構文ですが依り高速化表記
pax = pay; // 元画像ＡへのＸ座標方向ポインタ変数セット
for( i = 3; --i >= 0; ){ // お馴染みｆｏｒループ構文ですが依り高速化表記
sum += *pk++ * pax++; // 計算式本体*/
} // ｆｏｒループ構文終端
} // ｆｏｒループ構文終端
return( sum / 9 ); // 平均値を関数辺値とし返す
}
// 画像１枚を元画像「Ａ」から結果画像「Ｂ」へ */
void exeFlt33( // 関数名「exeFlt33」で実行・フィルター演算・３×３*/
int xs, int xe, // 仮引数（Ｘ座標左端・右端） */
int ys, int ye ) // 仮引数（Ｙ座標上端・下端） */
{
BYTE* pbx; // 結果画像ＢへのＸ座標方向ポインタ変数
BYTE* pby; // 結果画像ＢへのＸ座標方向ポインタ変数
int inc; // Ｙ座標方向への増加幅
int x; // Ｘ座標 */
int y; // Ｙ座標 */
inc = pb->inc; // 増加幅を内部変数にセット：高速化
pby = pb->getPtrByte( x, y ); // 注視点位置を結果画像アクセスポインタとしセット
for( y = ys; y <= ye; y++, pby += inc ){ // Ｙ座標を上端⇒下端へ増分ループ
pbx = pby; // 結果画像ＡへのＸ座標方向ポインタ変数セット
for( x = xs; x <= xe; x++ ){ // Ｘ座標を左端⇒右端へ増分ループ */
*pbx++ = Ave33( x, y ); // ３×３空間フィルター演算の値を結果書き込み */
} // ｆｏｒループ構文終端：内側（Ｘ座標） */
} // ｆｏｒループ構文終端：外側（Ｙ座標） */
}「int Ave33(int x,int y)」は、関数名「Ave33」と
「Ave」は、平均値（average）省略で「33」は、３×３と
３掛ける３のマス目を意味します！関数辺値「int型」で
計算した平均値を答えにします！
「int* pk;」は、計数Ｋ（３×３）をサイズ９の１次元配列
としポインタアクセスを行うポインタ変数！
「BYTE* pax;」は、元画像の実アクセスをＸ座標方向
「BYTE* pay;」は、元画像の実アクセスをＹ座標方向
「int inc;」は、画像のＹ座標方向へポインタ移動用増加幅
「int i;」は、カウンター３回ループ用
「int j;」は、カウンター３回ループ用
「int sum=0;」は、平均値を算出する為の合計値格納する
場所を用意して初期値とし０にして居ます！
「inc=pa->inc;」は、元画像の増加幅を高速化の為にロー
カル変数に取り出す！
「pk=k;」は、係数Ｋの先頭をポインタ変数にセット
「pay=pa->getPtrByte(x-1,y-1);」は、元画像の注視点（
ｘ，ｙ）の左上の実画素ポインタをポインタ変数にセット
「for(j=3;--j>=0;pay+=inc){・・ループ中身・・}」は、
「for(j=3;--j>=0;){}」で教科書的な
「for(j=0;j<3;j++){}」の記述依りＣＰＵでの機械コード
はより効率的で高速なコードにコンパイルされます！
Ｙ座標方向に３回ループして居る事は理解して居る筈！
「pay+=inc」は、Ｙ座標方向にポインタ変数にを増加です！
「pax=pay;」は、Ｘ座標方向にポインタ変数をセット
「for( i = 3; --i >= 0; ){・・ループ中身・・}」は、
Ｘ座標方向に３回ループして居る事は理解して居る筈！
「sum+=*pk++*pax++;」は、係数Ｋ×元画像Ａを算出し合計
「 return(sum/9);」は、合計値を９≪３×３升なので９個
画素×係数が有るので９個≫で除算した値を関数辺値として
返す！
「void exeFlt33(int xs,int xe,int ys,int ye)」は、
関数名「exeFlt33」と「exe」は実行、「Flt」は空間フィル
ター、「33」は３×３と３掛ける３のマス目を意味し、
「void」なので関数辺値は返しません！
仮引数「int xs,int xe,」は、Ｘ座標の処理始点・終点を
意味し、仮引数「int ys,int ye」は、Ｙ座標の処理始点・
終点を意味します！
「BYTE* pbx;」は、結果画像の実アクセスをＸ座標方向
「BYTE* pby;」は、結果画像の実アクセスをＹ座標方向
「int inc;」は、画像のＹ座標方向へポインタ移動用増加幅
ローカル変数「int x;int y;」は、ＸＹ座標を示します！
ココは、教科書的な記載と同じにします！何故かは、
関数「Ave33(x,y);」を使用するからです？！但し、
画像処理ライブラリでの記述は、完全にポインタ変数を
使用する方式ですから、途中のメタモルフォーゼ中と考え
て下さい！
「for(y=ys;y<=ye;y++,pby+=inc){・・ループ中身・・}」
は、外側ループとし「y=ys～ye」を昇順にカウントアップ
します！
※何故、「Ｙ座標」方向を外側にして居るかは、画像処理
ライブラリのアルゴリズムを記載する時に依り高速化処理に
成るから、外側が「Ｙ座標」方向、内側が「Ｘ座標」方向と
成る事に馴れて欲しいからです！
「pby+=inc」は、Ｙ座標ポインタ変数をＹ方向に増加！
「pbx=pby;」は、Ｘ座標方向にポインタ変数をセット
「for(x=xs;x<=xe;x++){・・ループ中身・・}」は、内側
ループとし「x=xs～xe」を昇順にカウントアップします！
「*pbx++=Ave33(x,y);」は、結果Ｂ「x,y」に対応する
元画像のＡ「x,y」の空間フィルター３×３演算≪関数「
Ave33(x,y)」で計算処理≫を行い結果Ｂ「x,y」に格納！