ImageMagick の画像 Crop

ImageMagick の画像抜き出しについてのうんちくです。

画像の特定領域の抜き出しは、主に -crop と -trim が使われます。条件によって -shave も便利です。

-crop

画像を抜き出す素直なオプションは -crop です。
-crop (切り取りサイズ)+(切り取り場所の左上)のように使います。

(width)x(height)+(x)+(y)

% identify -format "%wx%h" 4x4.png
200x200
% convert 4x4.png -crop 100x100+50+50  out.png

4x4.png	-crop 100x100+50+50	out.png

-gravity

どの角から crop するかは -gravity 指定を使います。
真ん中(center)と、右下(southeast) を抜き出す例です。

% convert 4x4.png -gravity center -crop 100x100+0+0  center.png
% convert 4x4.png -gravity southeast -crop 100x100+0+0 southeast.png

4x4.png	4x4crop.png	center.png	southeast.png

gravity と +x+y を併せると、gravity の場所を基準にして、そこからどれだけズラすかを制御できます。
例えば、右下隅の25x25だけ間をあけて抜き出すのはこれです。 -25 でなく +25 である事に注意です。

% convert 4x4.png -gravity southeast -crop 100x100+25+25 southeast.png

4x4.png	-gravity southeast -crop 100x100+25+25	out.png

少し厄介ですが、gravity で east や south に寄せた場合は。ずらすx,y方向に対して +- が逆になります。
端っこをどの位空けるかの指示だと思うと合理的です。

Gravityの詳細はこちらをご参照ください。

• ImageMagick Gravity 指定
  • https://qiita.com/yoya/items/b6926f01b7cb90217e07

+0+0 なし

開始位置無しでサイズだけ指定すると、タイル上に分解されます。

% convert 4x4.png -crop 50%x50% out.png

-crop 50%x50%	out-0.png	out-1.png	- out-2.png	out-3.png

out-%d.gif を指定すれば、out-0.gif, out-1.gif, out-2.gif, out-3.gif が生成されます。

実はこのままだと少しまずい問題が残っています。

crop 使用上の注意

例えば、タイル状に分解されたPNGファイルを元に GIF アニメーションを作るとおそらく意図した結果にならないでしょう。

% convert -delay 100 out-[0123].png out.gif

out.gif

先ほど生成した PNG ファイルの中身を identify で確認してみましょう。

% identify out-[0123].png
out-0.png PNG 100x100 200x200+0+0 8-bit sRGB 5c 354B 0.000u 0:00.000
out-1.png PNG 100x100 200x200+100+0 8-bit sRGB 5c 354B 0.000u 0:00.000
out-2.png PNG 100x100 200x200+0+100 8-bit sRGB 5c 354B 0.000u 0:00.000
out-3.png PNG 100x100 200x200+100+100 8-bit sRGB 5c 354B 0.000u 0:00.000

PNG や GIF は画像のサイズと別に、キャンバス(もしくはスクリーン)と呼ばれる表示領域としてのサイズ情報を持ちます。
上記 identify の例だと 200x200 のスクリーンの +{x:0or100}+{y:0or100} に 100x100 画像が配置される事を示します。

out-0.png	out-1.png	out-2.png	out-3.png

ImageMagick ではレイヤー機能として存在していて、GIF アニメーションのコマを処理する時に便利です。
それ以外だと面倒なだけなので、とりあえずレイヤーを潰すと良いでしょう。

+repage の勧め

既に crop した画像のキャンバスと画像のサイズを一致させるには、+repage を使って下さい。

% mogrify +repage out-[0123].png
% identify out-?.png
out-0.png PNG 100x100 100x100+0+0 8-bit sRGB 5c 326B 0.000u 0:00.000
out-1.png PNG 100x100 100x100+0+0 8-bit sRGB 5c 326B 0.000u 0:00.000
out-2.png PNG 100x100 100x100+0+0 8-bit sRGB 5c 326B 0.000u 0:00.000
out-3.png PNG 100x100 100x100+0+0 8-bit sRGB 5c 326B 0.000u 0:00.000
% convert -delay 100 out-?.png out.gif

こうするとおそらく意図通りの PNG 画像と GIF アニメーションになるはずです。
なお、JPEG のようにキャンバスの概念を持たない画像フォーマットだと、勝手に +repage 相当の処理がなされます。

out.gif

殆どのケースでは、-crop の後はセットで +repage を実行した方が安全です。

公式にもこう書かれています。

• https://www.imagemagick.org/Usage/crop/#crop_repage

Always use "+repage" after any 'crop' like operation.Unless you actually need to preserve that info.
(訳) "crop" などの操作の後には、常に "+repage" を使用してください。実際にその情報を保存する必要がある場合を除きます。

+0+0!

実は +repage を使わない方法もありまして。+0+0! のように ! を後ろにつけると、-crop では +repage 相当の動作をします。

% convert 4x4.png -gravity center -crop 100x100+0+0  center.png
% identify center.png
center.png PNG 100x100 200x200+50+50 8-bit sRGB 5c 354B 0.000u 0:00.000
% convert 4x4.png -gravity center -crop 100x100+0+0!  center.png
% identify center.png
center.png PNG 100x100 100x100+0+0 8-bit sRGB 5c 326B 0.000u 0:00.000

ただし、例えば、-resize の ! はアスペクト比固定をやめる目印で全然違う意味で、この手の多義的な指定記号を使うのはあまりお勧めできません。文字数の節約を迫られた場合とかにどうぞ。

-flatten

あと、キャンバス内の位置も大事で残して表示に反映させたい。という場合は -flatten が使えます。

% convert 4x4.png -gravity center -crop 100x100+0+0  center.png
% convert center.png -background transparent -flatten center2.png
% convert center.png -background blue -flatten center3.png

center.png	center2.png	center3.png

-shave

-gravity center 指定の -crop と処理的にほぼ同じで、-shave を使うと周囲から何ピクセル削りたい。という指定ができます。-border や -frame の逆の機能です。

% convert 4x4.png -shave 50x50 out.png

4x4.png	out.png

こっちはキャンバスも作り直してくれるので、+repage 無しで大丈夫です。

% identify out.png
out.png PNG 100x100 100x100+0+0 8-bit sRGB 5c 326B 0.000u 0:00.009

-trim

いい感じに抜き出す auto crop operator として -trim があります。
画像の上下左右の４辺から変化のない領域を削ります。文字通りのトリミングです。

% convert -size 64x64 xc:red \
          -size 32x32 xc:violet -gravity center -composite test1.png
% convert -size 32x64 xc:red xc:yellow +append \
          -size 32x32 xc:violet -gravity center -composite test2.png
% convert -size 32x32 xc:red xc:yellow +append -size 64x32 xc:blue -append \
          -size 32x32 xc:violet -gravity center -composite test3.png
% convert -size 32x32 xc:red xc:yellow +append \
                   \( xc:blue xc:green1 +append \) -append \
                      xc:violet -gravity center -composite test4.png
% mogrify -trim test[1234].png

	test1.png	test2.png	test3.png	test4.png
trim前
trim後

% convert -trim 4x4m.png out.png

4x4m.png	out.png

これも元のキャンバスが残っていて、問題があります。

% identify out.png
out.png PNG 100x100 200x200+50+50 8-bit sRGB 5c 354B 0.000u 0:00.000

out.png

こちらも +repage を使うと混乱しなくて良いかもしれません。

% identify out.png
out.png PNG 100x100 200x200+50+50 8-bit sRGB 5c 354B 0.000u 0:00.000
% mogrify +repage out.png
% identify out.png
out.png PNG 100x100 100x100+0+0 8-bit sRGB 5c 326B 0.000u 0:00.000

このキャンバス上のレイヤー機能は、GIF アニメーションのコマを処理する時に便利ですが、それは別のエントリで解説します。

trim アルゴリズム

いい感じ、だと説明になっていないので、具体的な処理についてです。

• 一番左上のピクセルの色を基準にして
  • 画像の左の列から色が一致したら狭める
  • 画像の上の行から色が一致したら狭める

• 一番右上のピクセルを基準にして
  • 画像の右の列から色が一致したら狭める

• 一番左下のピクセルを基準にして
  • 画像の下の行から色が一致したら狭める

ImageMagick の実際のコード

-trim は TrimImage 関数が対応します。
どこまでトリミングするかは GetImageBoundingBox 、その情報を元に画像を切り出すのが CropImage です。

• magick/transform.c: TrimImage

• トリミングの基準とする色を３隅から取り出す。

magick/transform.c

SetMagickPixelPacket(image,p,GetCacheViewVirtualIndexQueue(image_view),
    &target[0]);
  GetMagickPixelPacket(image,&target[1]);
  p=GetCacheViewVirtualPixels(image_view,(ssize_t) image->columns-1,0,1,1,
    exception);
  if (p != (const PixelPacket *) NULL)
    SetMagickPixelPacket(image,p,GetCacheViewVirtualIndexQueue(image_view),
      &target[1]);
  GetMagickPixelPacket(image,&target[2]);
  p=GetCacheViewVirtualPixels(image_view,0,(ssize_t) image->rows-1,1,1,
    exception);
  if (p != (const PixelPacket *) NULL)
    SetMagickPixelPacket(image,p,GetCacheViewVirtualIndexQueue(image_view),
      &target[2]);
  status=MagickTrue;
  GetMagickPixelPacket(image,&zero);

• 色が違うところまで境界を狭める。

magick/transform.c

    pixel=zero;
    for (x=0; x < (ssize_t) image->columns; x++)
    {
      SetMagickPixelPacket(image,p,indexes+x,&pixel);
      if ((x < bounding_box.x) &&
          (IsMagickColorSimilar(&pixel,&target[0]) == MagickFalse))
        bounding_box.x=x;
      if ((x > (ssize_t) bounding_box.width) &&
          (IsMagickColorSimilar(&pixel,&target[1]) == MagickFalse))
        bounding_box.width=(size_t) x;
      if ((y < bounding_box.y) &&
          (IsMagickColorSimilar(&pixel,&target[0]) == MagickFalse))
        bounding_box.y=y;
      if ((y > (ssize_t) bounding_box.height) &&
          (IsMagickColorSimilar(&pixel,&target[2]) == MagickFalse))
        bounding_box.height=(size_t) y;
      p++;
    }

RGB 値が多少ずれても一致とみなせるよう -fuzz 指定したパラメータで Similar 関数で色を比較します。

• magick/color.c IsMagickColorSimilar

magick/color.c

  if ((p->matte != MagickFalse) || (q->matte != MagickFalse))
    {
      /*
        Transparencies are involved - set alpha distance.
      */
      pixel=(p->matte != MagickFalse ? GetPixelOpacity(p) : OpaqueOpacity)-
        (q->matte != MagickFalse ? q->opacity : OpaqueOpacity);
      distance=pixel*pixel;
      if (distance > fuzz)
        return(MagickFalse);
      /*
        Generate a alpha scaling factor to generate a 4D cone on colorspace.
        Note that if one color is transparent, distance has no color component
      */
      if (p->matte != MagickFalse)
        scale=(QuantumScale*GetPixelAlpha(p));
      if (q->matte != MagickFalse)
        scale*=(QuantumScale*GetPixelAlpha(q));
      if (scale <= MagickEpsilon)
        return(MagickTrue);
    }

参考 URL

• https://imagemagick.org/script/command-line-options.php#crop
• http://www.imagemagick.org/Usage/crop/#crop
• http://www.imagemagick.org/Usage/crop/#trim_color
• ImageMagick の Geometry 仕様
  • https://qiita.com/yoya/items/704fdfbd881f166125d8