RGB値の合計が一定の画像変換

明度と輝度に関する記事を見て、RGB値の合計が一定になるような画像変換を確認したくなったので、実験してみました。

参考にした記事です。

• 画像のモノクロ化は輝度で変換しないとヒドイことになる - 知らなきゃ絶対損するPCマル秘ワザ 2013.05.10

この記事には続編があります。

• グレースケールで消える画像に変換 2016.11.17

この記事には関連記事があります。

• 関数で考えるコベクトル 2017.03.31

色の変換

RGBの合計が常に一定になるように変換する関数を定義します。

let adjust v (c:Color) =
    let r, g, b = int c.R, int c.G, int c.B
    let sum = r + g + b
    let r2, g2, b2 =
        if sum = 0 then
            v / 3, v / 3, v / 3
        else
            r * v / sum, g * v / sum, b * v / sum
    Color.FromArgb(r2, g2, b2 + (v - (r2 + g2 + b2)))

※ 誤差を青成分に押し付けています。

これを受け取って全ピクセルに適用する関数を定義します。

let conv f (bmp:Bitmap) =
    let bmp = new Bitmap(bmp)
    for y = 0 to bmp.Height - 1 do
        for x = 0 to bmp.Width - 1 do
            bmp.SetPixel(x, y, f (bmp.GetPixel(x, y)))
    bmp

次のように使います。

let bmp = new Bitmap("Lenna.bmp")
let adj = bmp |> conv (adjust 255)
adj.Save("Lenna-adj.png", Imaging.ImageFormat.Png)

※ BMPファイルはQiitaに貼れませんが、可逆圧縮するためJPEGではなくPNGにしています。

結果は以下の通りです。

元画像	変換後

かなり見づらいですが、痕跡は残っています。

グレースケール

単純に平均を取る方法でのグレースケール変換を実装します。

let average (c:Color) =
    let c = (int c.R + int c.G + int c.B) / 3
    Color.FromArgb(c, c, c)

比較対象として、輝度を考慮した変換も実装します。

let gray (c:Color) =
    let c = float c.R * 0.299 + float c.G * 0.587 + float c.B * 0.114 |> int
    Color.FromArgb(c, c, c)

これらを使って先ほど生成した画像を処理します。

(adj |> conv average).Save("Lenna-adj-avg.png" , Imaging.ImageFormat.Png)
(adj |> conv gray   ).Save("Lenna-adj-gray.png", Imaging.ImageFormat.Png)

平均	輝度ベース

平均を取ると画像が消えてしまうことが確認できました。

比較として元画像にも適用してみます。

(bmp |> conv average).Save("Lenna-avg.png" , Imaging.ImageFormat.Png)
(bmp |> conv gray   ).Save("Lenna-gray.png", Imaging.ImageFormat.Png)

平均	輝度ベース

平均でもそれほど悪くないように見えますが、輝度ベースに比べてのっぺりした印象です。

まとめ

コードをまとめて整理したものを掲載します。

RGB.fsx

#r "System.Drawing"

open System.Drawing
open System.IO

let suffix fn sfx =
    let dir = Path.GetDirectoryName fn
    let fn2 = Path.GetFileNameWithoutExtension fn
    Path.Combine(dir, fn2 + sfx)

let adjust v (c:Color) =
    let r, g, b = int c.R, int c.G, int c.B
    let sum = r + g + b
    let r2, g2, b2 =
        if sum = 0 then
            v / 3, v / 3, v / 3
        else
            r * v / sum, g * v / sum, b * v / sum
    Color.FromArgb(r2, g2, b2 + (v - (r2 + g2 + b2)))

let average (c:Color) =
    let c = (int c.R + int c.G + int c.B) / 3
    Color.FromArgb(c, c, c)

let gray (c:Color) =
    let c = float c.R * 0.299 + float c.G * 0.587 + float c.B * 0.114 |> int
    Color.FromArgb(c, c, c)

let conv f (bmp:Bitmap) =
    let bmp = new Bitmap(bmp)
    for y = 0 to bmp.Height - 1 do
        for x = 0 to bmp.Width - 1 do
            bmp.SetPixel(x, y, f (bmp.GetPixel(x, y)))
    bmp

let save fn (bmp:Bitmap) =
    bmp.Save(fn + ".png", Imaging.ImageFormat.Png)
    bmp.Dispose()

let src = "Lenna.bmp"

let bmp = new Bitmap(src)
bmp |> conv average |> save (suffix src "-avg" )
bmp |> conv gray    |> save (suffix src "-gray")

let adj = bmp |> conv (adjust 255)
adj |> conv average |> save (suffix src "-adj-avg" )
adj |> conv gray    |> save (suffix src "-adj-gray")

bmp |> save (suffix src ""    )
adj |> save (suffix src "-adj")