C言語でガウシアンフィルタの実装をしたい

Question

前提・実現したいこと

c言語で、(24bit)ビットマップを対象に、3*3のガウシアンフィルタを実装したいと考えています。
OpenCVなどの、画像処理用ライブラリは使わずに実装しようとしています。
画像の処理の流れとしては、
ビットマップ画像をグレースケール化→さらにガウシアンフィルタをかける
というものです。
ただし、端の4辺は、グレースケール化したものをそのまま出力するものとしています。

発生している問題・エラーメッセージ

画像を読み込み、グレースケール化するところまではできている（と思います）。

しかし、ガウシアンフィルタをかけると、「ぼやける（平滑化される）」はずが、
左右に分身するような現象が起きてしまいます（「試したこと」欄に記載）。
コードに間違いがあると思いますので、ご指摘お願いいたします。

該当のソースコード

/**********************************************
gaussian： ビットマップ画像のグレースケール化、ガウシアンフィルタ
概要：入力画像をグレースケール化し、ガウシアンフィルタを掛ける
**********************************************/
#include <stdio.h>
#include <math.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>

int main(void){
//unsigned char img[512][512][3]; //読み込んだ画素情報を保存する(512*512まで可能)
unsigned char BitMapFileHeader[14]; //BMPのファイルヘッダーを保存する
unsigned int biSize; //BMPのサイズを保存する
int biWidth; //BMPの幅を保存する
int biHeight; //BMPの高さを保存する
unsigned char BitMapInfoHeader[28]; //上記３つ以外のBMPの情報ヘッダーを保存する
int i,j,c; //rgb入力for文用



char filename[50];
printf("please write a Bitmap filename(without [.bmp])\n");
scanf("%s",filename);

printf("\n");
if(filename==NULL){
    printf("please write a Bitmap filename(without [.bmp])\n");
    scanf("%s",filename);
}


char toGray[50];
char toGaussian[50];
strcpy(toGray,filename);
strcpy(toGaussian,filename);
FILE *fp; //ファイルポインタ
fp = fopen(strcat(filename,".bmp"),"rb");


//読み込み
fread(&BitMapFileHeader,sizeof(char),14,fp); //ファイルヘッダーを読み込む
fread(&biSize,sizeof(int),1,fp); //情報ヘッダーにあるサイズを読み込む
fread(&biWidth,sizeof(int),1,fp); //情報ヘッダーにある幅を保存
fread(&biHeight,sizeof(int),1,fp); //情報ヘッダーにある高さを保存
fread(&BitMapInfoHeader,sizeof(char),28,fp); //残りの情報ヘッダーを保存

//ビットマップは、横の幅が4の倍数になるまで0を加えるので、横幅を調整
while(1){
    if(biWidth%4 == 0){
        break;
    }
biWidth ++;
}

unsigned char img[biWidth][biHeight][3];//画像幅、高さ、rgb分を確保
unsigned char gray[biWidth][biHeight];//画像幅、高さ、rgb分を確保
unsigned char gaussian[biWidth][biHeight];//ガウシアンフィルタ処理後の値を格納 
for(i = 0; i < biWidth; i++){ //0から幅まで
    for(j = 0; j < biHeight; j++){ //0から高さまで
        for(c = 0; c < 3; c++){ //RGBのそれぞれ
            fread(&img[i][j][c],sizeof(char),1,fp); //画素の情報を読み込んで保存する

        }
    }
}

fclose(fp); //ファイルを閉じる

printf("width: %d\nheight: %d\n",biWidth,biHeight);

//グレースケール書き出し
char *grayfile = strcat(toGray,"_gray.bmp");
fp = fopen(grayfile,"wb"); //パスのファイルへ書き込み
fwrite(&BitMapFileHeader,sizeof(char),14,fp); //ファイルヘッダーを書き込む

fwrite(&biSize,sizeof(int),1,fp); //情報ヘッダーへファイルサイズを書き込む
fwrite(&biWidth,sizeof(int),1,fp); //情報ヘッダーへ幅を書き込む
fwrite(&biHeight,sizeof(int),1,fp); //情報ヘッダーへ高さを書き込む
fwrite(&BitMapInfoHeader,sizeof(char),28,fp); //残りの情報ヘッダーを書き込む


for(i = 0; i < biWidth; i++){ //0から幅まで
    for(j = 0; j < biHeight; j++){ //0から高さまで
        //gray = (img[i][j][0] + img[i][j][1] + img[i][j][2]) / 3;
        gray[i][j] = img[i][j][2] * 0.3 + img[i][j][1] * 0.59 + img[i][j][0] * 0.11;//ビットマップは、BGRの順で記述される

        for(c = 0; c < 3; c++){
            fwrite(&gray[i][j],sizeof(char),1,fp); //画素の情報を保存する
        }
    }
}


fclose(fp); //ファイルを閉じる


//ガウシアンフィルタ書き出し

int side;
int vertical;
char *bifile = strcat(toGaussian,"_gaussian.bmp");
fp = fopen(bifile,"wb"); //パスのファイルへ書き込み
fwrite(&BitMapFileHeader,sizeof(char),14,fp); //ファイルヘッダーを書き込む

fwrite(&biSize,sizeof(int),1,fp); //情報ヘッダーへファイルサイズを書き込む
fwrite(&biWidth,sizeof(int),1,fp); //情報ヘッダーへ幅を書き込む
fwrite(&biHeight,sizeof(int),1,fp); //情報ヘッダーへ高さを書き込む
fwrite(&BitMapInfoHeader,sizeof(char),28,fp); //残りの情報ヘッダーを書き込む


for(i = 0; i < biWidth; i++){ //0から幅まで
    for(j = 0; j < biHeight; j++){ //0から高さまで
    gaussian[i][j] = 0;//初期化
    }
}


for(i = 0; i < biWidth; i++){ //0から幅まで
    for(j = 0; j < biHeight; j++){ //0から高さまで
    //ガウシアンフィルタ

    if( (i>0) && (i<biWidth-1) && (j>0) && (j<biHeight-1) ){
    //gaussian[i][j] = gray[i][j]/16*4 + (gray[i-1][j-1]/16)*1 + (gray[i-1][j]/16)*2 + (gray[i-1][j+1]/16)*2 + (gray[i][j-1]/16)*2 + (gray[i][j+1]/16)*2 + (gray[i+1][j-1]/16)*1 + (gray[i+1][j]/16)*2 + (gray[i+1][j+1]/16)*1;

        //周辺のものと加算
        for(side = i-1; side < i+2; side++){
            for(vertical = j-1; vertical < j+2; vertical++){

                if( (side == i) && (vertical == j) ){
                    //自分自身を指す場合
                    gaussian[i][j] += (gray[side][vertical] /16) * 4;
                }
                else if( ( (side == i) && (vertical != j) ) || ( (side != i) && (vertical == j) ) ){
                    //上下左右のどれか
                    gaussian[i][j] += (gray[side][vertical] /16) * 2;

                }
                else if( (side != i) && (vertical != j) ){
                    //四隅のどれか
                    gaussian[i][j] += (gray[side][vertical] /16) * 1;
                }
            }
        }
    }
    else{//端の4辺
        gaussian[i][j] = gray[i][j];
    }

    for(c = 0; c < 3; c++){ //RGBのそれぞれ（順番は、[0]B [1]G [2]R）
        fwrite(&gaussian[i][j],sizeof(char),1,fp); //画素の情報を保存する
    }

    }
}

fclose(fp); //ファイルを閉じる

return 0;
}

###試したこと
画像（jpeg）を示します。
元画像

グレースケール化

ガウシアンフィルタ（左右に分身がでてしまう）

補足情報

コンパイラ：gcc(win)
エディタ：Visual Studio Code

Answer 1

こんにちは。

ざっと見ただけなので外しているかもしれませんが、通常ビットマップ・ファイルは、横方向に走査されます。
それに対して、縦方向に走査したような処理になっています。縦横サイズが異なる画像ですので、操作方向の相違でズレているのかも知れません。
グレイスケール変換時は、１ピクセルだけで処理が完結するので走査方向の相違の影響は受けない筈です。

Comments

[wwbQzhMkhhgEmhU]

ようはとりあえずループ回数に指定されるheightとwidth入れ替えてみたら？ってことかな（適当）

[Trebey]

読み込みと、フィルタをかけるところの走査方向を横向きに（行ごとに）したところ、それらしくなりました！ありがとうございました！