テンプレートマッチングが上手くいかない

Question

前提・実現したいこと

テンプレートマッチングの実装

大学の課題でテンプレートマッチングをc言語において実装してくださいというものがあったのですが、makeは通ったのですが、いざ実行してみると出力画像は真っ黒なものしか出てこず、いろいろと調べたりコードを弄ったりしたのですが出力画像は真っ黒なままで、どうすればよいのかわからなくなってしまったので今回質問させていただきました。そもそものアルゴリズム自体がおかしいかもしれないので、もしそうでしたらその部分も指摘していただけるとありがたいです。

ソースコード

### 該当のソースコード
「bitmap.h」
#ifndef BITMAP_H_INCLUDED_
#define BITMAP_H_INCLUDED_

#define FILEHEADERSIZE 14
#define INFOHEADERSIZE 40
#define HEADERSIZE (FILEHEADERSIZE + INFOHEADERSIZE)

typedef struct{
  unsigned char b;
  unsigned char g;
  unsigned char r;
}Rgb;

typedef struct{
unsigned int height;
unsigned int width;
Rgb *data;
}Image;

Image *Read_Bmp(char *filename);

int Write_Bmp(char *filename, Image * img);

Image *Create_Image(int width, int height);

void Free_Image(Image *img);

#endif /*_BITMAP_H_INCLUDED_*/


「editfile.c」
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <String.h>
#include <math.h>
#include "bitmap.h"

Image *Read_Bmp(char *filename){
  int i, j;
  int real_width;
  unsigned int width, height;
  unsigned int color;
  FILE *fp;
  unsigned char header_buf[HEADERSIZE];
  unsigned char *bmp_line_data;
  Image *img;

  if((fp = fopen(filename, "rb")) == NULL){
    fprintf(stderr, "Error: %s could not read.", filename);
    return NULL;
  }

  fread(header_buf, sizeof(unsigned char), HEADERSIZE, fp);

  if(strncmp((char *)header_buf, "BM", 2)){
    fprintf(stderr, "Error: %s is notBitMap file", filename);
    return NULL;
  }

  memcpy(&width, header_buf + 18, sizeof(width));
  memcpy(&height, header_buf + 22, sizeof(height));
  memcpy(&color, header_buf + 28, sizeof(unsigned int));

  if(color != 24){
    fprintf(stderr, "Error: %s is not 24bit color image", filename);
    return NULL;
  }

  real_width = width*3 + width%4;

  if((bmp_line_data = (unsigned char *)malloc(sizeof(unsigned char)*real_width)) == NULL){
		fprintf(stderr, "Error: Allocation error.\n");
		return NULL;
	}

	if((img = Create_Image(width, height)) == NULL){
		free(bmp_line_data);
		fclose(fp);
		return NULL;
	}

	for(i=0; i<height; i++){
		fread(bmp_line_data, 1, real_width, fp);
		for(j=0; j<width; j++){
			img->data[(height-i-1)*width + j].b = bmp_line_data[j*3];
			img->data[(height-i-1)*width + j].g = bmp_line_data[j*3 + 1];
			img->data[(height-i-1)*width + j].r = bmp_line_data[j*3 + 2];
		}
	}

	free(bmp_line_data);

	fclose(fp);

	return img;
}

int Write_Bmp(char *filename, Image *img)
{
	int i, j;
	FILE *fp;
	int real_width;
	unsigned char *bmp_line_data; 
	unsigned char header_buf[HEADERSIZE];
	unsigned int file_size;
	unsigned int offset_to_data;
	unsigned long info_header_size;
	unsigned int planes;
	unsigned int color;
	unsigned long compress;
	unsigned long data_size;
	long xppm;
	long yppm;

	if((fp = fopen(filename, "wb")) == NULL){
		fprintf(stderr, "Error: %s could not open.", filename);
		return 1;
	}

	real_width = img->width*3 + img->width%4;

	file_size = img->height * real_width + HEADERSIZE;
	offset_to_data = HEADERSIZE;
	info_header_size = INFOHEADERSIZE;
	planes = 1;
	color = 24;
	compress = 0;
	data_size = img->height * real_width;
	xppm = 1;
	yppm = 1;
	
	header_buf[0] = 'B';
	header_buf[1] = 'M';
	memcpy(header_buf + 2, &file_size, sizeof(file_size));
	header_buf[6] = 0;
	header_buf[7] = 0;
	header_buf[8] = 0;
	header_buf[9] = 0;
	memcpy(header_buf + 10, &offset_to_data, sizeof(file_size));
	header_buf[11] = 0;
	header_buf[12] = 0;
	header_buf[13] = 0;

	memcpy(header_buf + 14, &info_header_size, sizeof(info_header_size));
	header_buf[15] = 0;
	header_buf[16] = 0;
	header_buf[17] = 0;
	memcpy(header_buf + 18, &img->width, sizeof(img->width));
	memcpy(header_buf + 22, &img->height, sizeof(img->height));
	memcpy(header_buf + 26, &planes, sizeof(planes));
	memcpy(header_buf + 28, &color, sizeof(color));
	memcpy(header_buf + 30, &compress, sizeof(compress));
	memcpy(header_buf + 34, &data_size, sizeof(data_size));
	memcpy(header_buf + 38, &xppm, sizeof(xppm));
	memcpy(header_buf + 42, &yppm, sizeof(yppm));
	header_buf[46] = 0;
	header_buf[47] = 0;
	header_buf[48] = 0;
	header_buf[49] = 0;
	header_buf[50] = 0;
	header_buf[51] = 0;
	header_buf[52] = 0;
	header_buf[53] = 0;

	fwrite(header_buf, sizeof(unsigned char), HEADERSIZE, fp);
	
	if((bmp_line_data = (unsigned char *)malloc(sizeof(unsigned char)*real_width)) == NULL){
		fprintf(stderr, "Error: Allocation error.\n");
		fclose(fp);
		return 1;
	}

	for(i=0; i<img->height; i++){
		for(j=0; j<img->width; j++){
			bmp_line_data[j*3]			=	img->data[(img->height - i - 1)*img->width + j].b;
			bmp_line_data[j*3 + 1]	=	img->data[(img->height - i - 1)*img->width + j].g;
			bmp_line_data[j*3 + 2]			=	img->data[(img->height - i - 1)*img->width + j].r;
		}
	   
		for(j=img->width*3; j<real_width; j++){
			bmp_line_data[j] = 0;
		}
		fwrite(bmp_line_data, sizeof(unsigned char), real_width, fp);
	}

	free(bmp_line_data);

	fclose(fp);

	return 0;
}

Image *Create_Image(int width, int height)
{
	Image *img;

	if((img = (Image *)malloc(sizeof(Image))) == NULL){
		fprintf(stderr, "Allocation error\n");
		return NULL;
	}

	if((img->data = (Rgb*)malloc(sizeof(Rgb)*width*height)) == NULL){
		fprintf(stderr, "Allocation error\n");
		free(img);
		return NULL;
	}

	img->width = width;
	img->height = height;

	return img;
}

void Free_Image(Image *img)
{
	free(img->data);
	free(img);
}


「main.c」
#include "bitmap.h"
#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#include <string.h>

#define M 100
#define N 10

int main(int argc, char *argv[]){
  
  if(argc != 3){
		fprintf(stderr, "Usage: program <inputfile> <outputfile>\n");
		exit(1);
	}


  Image *colorimg;

  if((colorimg = Read_Bmp(argv[1])) == NULL){
		exit(1);
	}

  Image *outputimg;
  int i, j, k, l, m, n;

  double color1[N*N]; //部分画像のR
  double color2[N*N]; //部分画像のG
  double color3[N*N]; //部分画像のB
  double color4[N*N]; //テンプレートマッチングのR
  double color5[N*N]; //テンプレートマッチングのG
  double color6[N*N]; //テンプレートマッチングのB

  size_t n = N*N;

  outputimg = Create_Image(colorimg->width, colorimg->height);

  memset(color1, 0, sizeof(color1));
  memset(color2, 0, sizeof(color2));
  memset(color3, 0, sizeof(color3));
  memset(color4, 0, sizeof(color4));
  memset(color5, 0, sizeof(color5));
  memset(color6, 0, sizeof(color6));

  //部分画像を取得
  for(i = M; i < M + N; i++ ){
    for(j = M; j < M + N; j++){
      color1[3*(i - M) + (j - M)]+= (double)(unsigned char)colorimg->data[i*colorimg->width + j].r;
      color2[3*(i - M) + (j - M)]+= (double)(unsigned char)colorimg->data[i*colorimg->width + j].g;
      color3[3*(i - M) + (j - M)]+= (double)(unsigned char)colorimg->data[i*colorimg->width + j].b;
    }
  }

  //テンプレートマッチング
  for(k = 0; k < colorimg->height - N; k++){
    for(l = 0; l < colorimg->width - N; l++){
      for(m = 0; m < N; m++){
	for(n = 0; n < N; n++){
	  color4[3*m + n]+= (double)(unsigned char)colorimg->data[(k + m)*colorimg->width + (l + n)].r;
	  color5[3*m + n]+= (double)(unsigned char)colorimg->data[(k + m)*colorimg->width + (l + n)].g;
	  color6[3*m + n]+= (double)(unsigned char)colorimg->data[(k + m)*colorimg->width + (l + n)].b;
	}
      }

      if((memcmp(color1, color4, n) == 0) && (memcmp(color2, color5, n) == 0) &&(memcmp(color3, color6, n) == 0)){
	for(m = 0; m < N; m++){
	  for(n = 0; n < N; n++){
	    outputimg->data[(k + m)*outputimg->width + (l + n)].r = color4[3*m + n];
	    outputimg->data[(k + m)*outputimg->width + (l + n)].g = color5[3*m + n];
	    outputimg->data[(k + m)*outputimg->width + (l + n)].b = color6[3*m + n];
	    goto END;
	  }
	}
      }
    }
  }
 END:

  if(Write_Bmp(argv[2], outputimg)){ //画像の出力
    exit(1);
  }

  Free_Image(outputimg);

  Free_Image(colorimg);

  return 0;
}

言語:c言語 環境:windows10

試したこと

ここに問題に対して試したことを記載してください。

補足情報（FW/ツールのバージョンなど）

ここにより詳細な情報を記載してください。

Comments

[1T2R3M4]

>いろいろと調べたりコードを弄ったりした
具体的な内容を試したことに追記できませんか。

[dodox86]

makeやコンパイルが通るのは最低限、前提の話です。ビットマップファイルを開いて希望のデータが取れているのか、マッチング用のデータが合っているのか、マッチ処理は意図通りに動いているのか、出力のデータは意図通りに出力されているのか、その他色々、それぞれの箇所をひとつずつ確認し、質問のポイントを絞りましょう。今のままではほぼ、丸投げです。
[質問するときのヒント] https://teratail.com/help/question-tips

[hoshi-takanori]

どうせ丸投げするならサンプルデータも提示すればいいのに…、と思ってソースコードを眺めてみたら、入力画像を一つしか取らないようですが、全体画像とテンプレート画像の 2 つ必要なのでは？

Answer 1

C言語のコードを書くなら、デバッグできる環境を整えましょう。
Eclipseや、WindowsならVisualStudioなど。
コードの任意の場所で実行を止め、変数のナカミを見ることができます。そこから１行づつ実行して、コードの流れを見れるようになります
そうすれば、アテズッポでコードを書かなくて済むようになります。

Comments

[ncsitrotobu]

ご回答ありがとうございます。