画像のコントラスト調整機能【C#】

目次

1. はじめに
2. 実装例（Windows Forms）
3. 実装コードの詳細解説
4. LockBitsとUnlockBitsの役割
5. まとめ

1. はじめに

前回は、画像の拡大縮小について解説しました
今回は、画像処理つながりで簡単なコントラスト調整機能を解説します！

2. 実装例

以下は、C#で画像のコントラストを調整する機能を実装する例です。この例では、Bitmapクラスを使用して、コントラストを調整した画像を生成します。

public static Bitmap AdjustContrast(Bitmap inputImage, int minLevel, int maxLevel)
{
    Bitmap outputImage = new Bitmap(inputImage.Width, inputImage.Height);

    // 元画像のビットをロック
    BitmapData inputData = inputImage.LockBits(new Rectangle(0, 0, inputImage.Width, inputImage.Height), ImageLockMode.ReadOnly, PixelFormat.Format24bppRgb);
    BitmapData outputData = outputImage.LockBits(new Rectangle(0, 0, outputImage.Width, outputImage.Height), ImageLockMode.WriteOnly, PixelFormat.Format24bppRgb);

    int bytesPerPixel = Image.GetPixelFormatSize(inputData.PixelFormat) / 8;
    int byteCount = inputData.Stride * inputData.Height;
    byte[] inputPixels = new byte[byteCount];
    byte[] outputPixels = new byte[byteCount];

    // ピクセルデータを配列にコピー
    Marshal.Copy(inputData.Scan0, inputPixels, 0, byteCount);

    for (int y = 0; y < inputData.Height; y++)
    {
        for (int x = 0; x < inputData.Width; x++)
        {
            int pos = (y * inputData.Stride) + (x * bytesPerPixel);

            byte blue = inputPixels[pos];
            byte green = inputPixels[pos + 1];
            byte red = inputPixels[pos + 2];

            // グレースケール判定（全て同値の場合）
            if (red == green && red == blue)
            {
                int grayValue = red; // RGB値は同じ
                int newGrayValue;

                if (grayValue < minLevel)
                {
                    newGrayValue = 0;
                }
                else if (grayValue > maxLevel)
                {
                    newGrayValue = 255;
                }
                else
                {
                    newGrayValue = (int)((grayValue - minLevel) * 255.0 / (maxLevel - minLevel));
                }

                outputPixels[pos] = (byte)newGrayValue;
                outputPixels[pos + 1] = (byte)newGrayValue;
                outputPixels[pos + 2] = (byte)newGrayValue;
            }
            else
            {
                outputPixels[pos] = blue;
                outputPixels[pos + 1] = green;
                outputPixels[pos + 2] = red;
            }
        }
    }

    // ピクセルデータをコピーし戻す
    Marshal.Copy(outputPixels, 0, outputData.Scan0, byteCount);

    inputImage.UnlockBits(inputData);
    outputImage.UnlockBits(outputData);

    return outputImage;
}

3. 実装コードの詳細解説

3.1 コントラスト調整のロジック

このコードは、画像全体のピクセルを走査し、グレースケールのピクセル（赤、緑、青が同値）に対してコントラストを調整します！
そして、指定したminLevelとmaxLevelの範囲に基づいて、ピクセルの値をスケーリングします。これにより、画像の暗い部分と明るい部分のコントラストが強調されます

3.2 ループ構造

forループを使用して、画像の各ピクセル位置を計算し、その値を変更して出力画像に反映させます。条件に応じてピクセル値を調整し、新しいバイト配列に格納しています。

4. LockBitsとUnlockBitsの役割

LockBitsメソッドは、Bitmapオブジェクトのピクセルデータを直接メモリ領域にロックし、効率的にアクセスできるようにします。これにより、GetPixelやSetPixelメソッドを使用するよりも高速な画像処理が可能です！

UnlockBitsメソッドは、メモリを解放し、変更を反映します。このメソッドを忘れると、メモリリークや予期しない動作を引き起こすことがあります

LockBits

LockBitsメソッドは、Bitmapオブジェクトの指定された領域をロックし、画像データへの直接アクセスを提供します。このメソッドは、ピクセルデータを効率的に読み書きするために、メモリのロックを行います。ロックされた状態で、ピクセルデータを安全かつ高速に操作することができます。

主なパラメータ

• Rectangle: ロックする領域を指定します
• ImageLockMode: 読み取り専用や書き込み専用などのモードを指定します
• PixelFormat: ピクセル形式を指定し、データの構造を決定します

LockBitsによって返されるBitmapDataオブジェクトには、ピクセルデータのポインタやストライド（幅）が含まれています。

UnlockBits

UnlockBitsメソッドは、LockBitsによってロックされたピクセルデータを解放し、画像への変更を反映させます。ロックを解除することで、メモリが解放され、他のプロセスや操作で画像を使用できるようになります。UnlockBitsを忘れると、メモリリークや画像へのアクセスエラーを引き起こす可能性があるため注意が必要です。

これらのメソッドは、画像処理のパフォーマンスを大幅に向上させるため、高速な画像操作を行う際に非常に有用です。大量のピクセルデータを操作する場合、これらを使用することで、ピクセル単位の処理が効率化され、アプリケーションの応答性が向上します。

5. まとめ

C#で画像のコントラスト調整を行う方法について解説しました。LockBitsとUnlockBitsを使用することで、ピクセルデータを効率的に操作し、高速な画像処理が可能です。このコードを参考に、独自の画像処理機能をさらに拡張してみてくださいね！