2.1.1 各種画像データフォーマットの読込み・書込み

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MATLABによる画像処理・コンピュータービジョン入門目次

概要

MATLABは様々な規格・フォーマットの画像の読み込みおよび書き込みに対応しています。

いくつかの特殊なフォーマットの読み込みについて紹介します。

• マルチページTIFF ファイル の読込み
• ハイ ダイナミック レンジ イメージの読込み
• ローダイナミックレンジ画像ファイル群を使った合成
• RAW画像の読み込み

対応ファイル

• I2_01_1_multipage_tif.m
• I2_01_1_HDR.m
• I2_01_1_raw_data.m

一般的な画像ファイルの読み込み

BMP/JPEG/PNGなどの一般的な画像ファイルを読み込むことができます。

code

A = imread('ngc6543a.jpg');
figure;
image(A)

マルチページTIFF ファイル の読込み

画像ファイルの情報の取得

code

info = imfinfo('corn.tif')

フィールド	Filename	FileModDate	FileSize	Format	FormatVersion	Width	Height	BitDepth	ColorType	FormatSignature	ByteOrder	NewSubFileType	BitsPerSample	Compression	PhotometricInterpretation	StripOffsets	SamplesPerPixel	RowsPerStrip	StripByteCounts	XResolution	YResolution	ResolutionUnit	Colormap	PlanarConfiguration	TileWidth	TileLength	TileOffsets	TileByteCounts	Orientation	FillOrder
1	'C:\Program Files\MATLAB\R2020a\toolbox\matlab\imagesci\corn.tif'	'11-3-2013 09:53:42'	230537	'tif'	[ ]	312	415	8	'indexed'	[73,73,42,0]	'little-endian'	0	8	'PackBits'	'RGB Palette'	1x16 double	1	26	1x16 double	72	72	'Inch'	256x3 double	'Chunky'	[ ]	[ ]	[ ]	[ ]	1	1
2	'C:\Program Files\MATLAB\R2020a\toolbox\matlab\imagesci\corn.tif'	'11-3-2013 09:53:42'	230537	'tif'	[ ]	312	415	24	'truecolor'	[73,73,42,0]	'little-endian'	0	[8,8,8]	'JPEG'	'RGB'	1x52 double	3	8	1x52 double	72	72	'Inch'	[ ]	'Chunky'	[ ]	[ ]	[ ]	[ ]	1	1
3	'C:\Program Files\MATLAB\R2020a\toolbox\matlab\imagesci\corn.tif'	'11-3-2013 09:53:42'	230537	'tif'	[ ]	312	415	8	'grayscale'	[73,73,42,0]	'little-endian'	0	8	'JPEG'	'BlackIsZero'	1x52 double	1	8	1x52 double	72	72	'Inch'	[ ]	'Chunky'	[ ]	[ ]	[ ]	[ ]	1	1

1番目の画像の読込みと表示

code

[I, map] = imread('corn.tif', 1);

figure;
imshow(I, map)

2番目の画像の読込み

code

[I, map] = imread('corn.tif', 2);
figure;
imshow(I, map)

全ての画像読み込み

code

figure;
tiledlayout(1,3,'Padding','none');
for k = 1:numel(info)
    nexttile
    [I, map] = imread('corn.tif',k);
    imshow(I, map)
end

ハイ ダイナミック レンジ イメージの読込み

code

hdr_image = hdrread('office.hdr');   % m x n x 3 single

max(hdr_image(:))

output

ans = 3.2813

code

min(hdr_image(:))

output

ans = 0

code

figure;
imshow(hdr_image);      % 1.0 以上は飽和

code

hdr_image(66,637,3)     % 3.2813

output

ans = 3.2813

code

hdr_image(66,634,:)     % 0.4492, 0.5898, 0.7656

output

ans = 
ans(:,:,1) =

    0.4492

ans(:,:,2) =

    0.5898

ans(:,:,3) =

    0.7656

トーンマッピング (uint8へ)

code

rgb = tonemap(hdr_image);

結果の表示

code

figure;
imshow(rgb);

code

rgb(66,637,3)          % 最大値は255へマッピングされています

output

ans = 255

ローダイナミックレンジ画像ファイル群を使った合成

code

files = {'office_1.jpg', 'office_2.jpg', 'office_3.jpg', ...
         'office_4.jpg', 'office_5.jpg', 'office_6.jpg'};
       
% 各画像の相対露光値
expTimes = [0.0333, 0.1000, 0.3333, 0.6250, 1.3000, 4.0000];

% 最も明るいイメージと最も暗いイメージ間の中間の露光値を、
% ハイ ダイナミック レンジの計算に対して、基本露光として使用
hdr  = makehdr(files, 'RelativeExposure', expTimes ./ expTimes(1));

rgb = tonemap(hdr);
imshow(rgb)

RAWデータの読込み

code

fid = fopen('I2_01_1_onion.raw', 'r', 'b');    % ファイルを開く　モード:読取り、ビックエンディアン
G = (fread(fid, [198, 135], '*uint16', 'b'))'; % ファイルの読込み・転置。*があると出力も同じ型。b：ビックエンディアン
figure;
imshow(G);                              % 表示

code

fclose(fid);                                   % ファイルを閉じる

メモリマッピングを使った読込み

メモリ マッピングは、ディスク上のファイルの一部または全体をアプリケーションのアドレス空間内の一定のアドレス範囲にマッピングする方法です。

これによってアプリケーションでは、動的メモリへのアクセスと同様にディスク上のファイルにアクセスできるようになります。

fread や fwrite などのIO関数を使用する場合に比べファイルの読み取りと書き込みが高速化します。

大規模ファイルにランダムアクセスする場合や小さなファイルに頻繁にアクセスする場合等にも ファイルの読み取りと書き込みが高速化します。

code

m = memmapfile('I2_01_1_onion.raw')

output

m = 
    Filename: 'C:\OneDrive\OneDrive - MathWorks\Shared with Everyone\Internal\Community\Qiita\20200330_IPCV_Eval_Kit_Series\IPCV_Eval_Kit\demo_files\I2_01_1_onion.raw'
    Writable: false
      Offset: 0
      Format: 'uint8'
      Repeat: Inf
        Data: 53460x1 uint8 array

code

m.Format =  'uint16'               % Endianは、OS固有のものが使われる (Windows：Little)

output

m = 
    Filename: 'C:\OneDrive\OneDrive - MathWorks\Shared with Everyone\Internal\Community\Qiita\20200330_IPCV_Eval_Kit_Series\IPCV_Eval_Kit\demo_files\I2_01_1_onion.raw'
    Writable: false
      Offset: 0
      Format: 'uint16'
      Repeat: Inf
        Data: 26730x1 uint16 array

code

% Endianの変更
I1 = mod(m.Data, 256) * 256 + (m.Data/256);   % m.Repeat = Infなので、全データを取込み

figure
imshow(reshape(I1, 198, 135)'); % 行列に整形、MATLABの画像形式の列優先に変換

code

% memmapfileのクリア
clear m;

まとめ

MATLABで様々なフォーマットの画像を読み込み方法について紹介しました。

参考

• イメージの読み込み
• インポートとエクスポートでサポートされるファイル形式

謝辞

本記事は @eigs さんのlivescript2markdownを使わせていただいてます。

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