(28) freadでBMP画像を読み込み表示

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octaveで fopen, freadを使ってバイナリファイルをロードしてみる。

「正しく読めたか？」の確認には、画像データを表示させてみるとわかりやすい。
以下のような BMPファイル bird.bmp を用意し、これを octaveで読み込んで表示してみる。

この写真↑は、私が上野動物園で撮影したハシビロコウです ^^)

octave:1> ls
bird.bmp

まずはバイナリファイルを fopenでオープンする。

octave:4> fid=fopen('bird.bmp','r','b')
fid =  3

BMPファイルの先頭には、BITMAPFILE HEADER と BITMAPINFO HEADER が格納されている。
画像データの縦横サイズなどの情報が格納されている。

まずは BITMAPFILE HEADERを読み込んでみる。

octave:5> BfType=fread(fid,1,'uint16');
octave:6> BfSize=fread(fid,1,'uint32');
octave:7> BfReserved1=fread(fid,1,'uint16');
octave:8> BfReserved2=fread(fid,1,'uint16');
octave:9> BfOffBits=fread(fid,1,'uint32');

次に BITMAPINFO HEADERを読み込んでみる。

octave:10> BiSize=fread(fid,1,'uint32');
octave:11> BiWidth=fread(fid,1,'uint32');
octave:12> BiHeight=fread(fid,1,'uint32');
octave:13> BiPlanes=fread(fid,1,'uint16');
octave:14> BiBitCount=fread(fid,1,'uint16');
octave:15> BiCompression=fread(fid,1,'uint32');
octave:16> BiSizeImage=fread(fid,1,'uint32');
octave:17> BiXPelsPerMeter=fread(fid,1,'uint32');
octave:18> BiYPelsPerMeter=fread(fid,1,'uint32');
octave:19> BiClrUsed=fread(fid,1,'uint32');
octave:20> BiClrImportant=fread(fid,1,'uint32');

BITMAPINFO HEADERから読み込んだ BMP画像の縦横サイズを表示してみる。
横幅は BiWidth, 高さは BiHeightに取得してある。

octave:21> BiWidth
BiWidth =  3.5568e+09
octave:22> BiHeight
BiHeight =  2.6172e+09

何かおかしい…
縦横サイズがめちゃくちゃ大きくなっている。

読み込んだデータを16進数で表示してみると Little endian で表示されている。

octave:29> printf('%x , %x\n', BiWidth, BiHeight);
d4000000 , 9c000000

swapbytes で Big endian に変換した後に10進数で表示してみると、正しく縦横サイズが表示された。

octave:30> swapbytes(uint32(BiWidth))
ans = 212
octave:31> swapbytes(uint32(BiHeight))
ans = 156
octave:32>

BITMAPFILE HEADER, BITMAPINFO HEADERに続いて格納されているのがいよいよ画像データだ。
「青・緑・赤」の3バイトで1画素の値が作られており、これが横×縦サイズ分だけ格納されている。
このため、octave的には [ 3 212 156 ] の3次元配列で取得すればよい。

octave:32> img=fread(fid,[3 212* 156],'uint8');
octave:33> size(img)
ans =
       3   33072
octave:34> img=reshape(img,3,212,156);
octave:35> size(img)
ans =
     3   212   156

imshow で画像を表示する場合、入力する画像データ配列を [y][x][color] の順に作る必要がある。
そこで上記の img配列の次元を permute で入れ替え、imshow で表示してみる。

octave:38> img=permute(img,[3 2 1]);
octave:39> imshow(uint8(img));

上下が反対だ…
flipdim で行方向に反転する。

octave:40> img=flipdim(img,1);
octave:41> imshow(uint8(img));

色合いがおかしい…
imshowで指定する画像データの3次元目は、RGB(赤・緑・青)の順にデータを格納する必要がある。
BMPファイルにはBGR(青・緑・赤)の順にデータが格納されているため、赤と青がひっくり返って表示されている。
こちらも flipdimで画像データ配列の3次元目を反転させて赤と青のデータを入れ替える。

octave:42> img=flipdim(img,3);
octave:43> imshow(uint8(img));

正しく表示できた！
fread を使ってバイナリファイルの中身を読み込む方法がわかった！

最後は fclose でファイルをクローズして終わりです。

octave:44> fclose(fid)
ans = 0
octave:45>

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