Pythonによる画像の任意色への減色処理

Question

前提・実現したいこと

Python - Pythonで、いくつかの指定した色に似た色になるように、画像のピクセルを置き換えたい｜teratail - https://teratail.com/questions/323033
上記の質問、回答を参考にPythonで画像を任意の16色に近似、減色させようとしていますが、パレット表示までは走りますがエラーが出て結果は出力されません。

発生している問題・エラーメッセージ

次元違いのエラーが出ているようですが解決出来ません。

Traceback (most recent call last):
  File "c:\Users\user\Documents\kinji_question.py", line 56, in <module>
    diff = color.deltaE_ciede2000(np.expand_dims(img_lab, axis=2), palette_lab)
  File "C:\Users\user\AppData\Local\Programs\Python\Python310\lib\site-packages\skimage\color\delta_e.py", line 208, in deltaE_ciede2000
    L2, a2, b2 = np.moveaxis(lab2, source=channel_axis, destination=0)[:3]
  File "<__array_function__ internals>", line 5, in moveaxis
  File "C:\Users\user\AppData\Local\Programs\Python\Python310\lib\site-packages\numpy\core\numeric.py", line 1454, in moveaxis
    source = normalize_axis_tuple(source, a.ndim, 'source')
  File "C:\Users\user\AppData\Local\Programs\Python\Python310\lib\site-packages\numpy\core\numeric.py", line 1385, in normalize_axis_tuple
    axis = tuple([normalize_axis_index(ax, ndim, argname) for ax in axis])
  File "C:\Users\user\AppData\Local\Programs\Python\Python310\lib\site-packages\numpy\core\numeric.py", line 1385, in <listcomp>
    axis = tuple([normalize_axis_index(ax, ndim, argname) for ax in axis])
numpy.AxisError: source: axis 3 is out of bounds for array of dimension 2

該当のソースコード

#Python - Pythonで、いくつかの指定した色に似た色になるように、画像のピクセルを置き換えたい｜teratail - https://teratail.com/questions/323033

import numpy as np
from matplotlib import pyplot as plt
from PIL import Image
from skimage import color, io

# パレット一覧 (R, G, B)
palette_rgb = np.array(
    [
        (  0,   0,   0),
        ( 20,  29,  44),
        ( 60,  46,  26),
        ( 27,  51,  92),
        (155, 543,  31),
        (107,  80,  51),
        ( 52,  89, 152),
        ( 87,  84,  90),
        (134,  90,  14),
        ( 98, 131, 195),
        (232, 127,  24),
        (126, 164,   7),
        (195, 141,  94),
        (180, 151, 148),
        (234, 183, 138),
        (255, 255, 255),
    ],
    dtype=np.uint8,
)


def show_pallets(palette):
    fig = plt.figure(figsize=(5, 10))
    for i, color in enumerate(palette, 1):
        color_img = np.full((1, 10, 3), color, dtype=np.uint8)

        ax = fig.add_subplot(len(palette), 1, i)
        ax.imshow(color_img, aspect="auto")
        ax.set_axis_off()
        ax.text(-1, 0, i, va="center", ha="right", fontsize=10)

    plt.show()

# パレットの色を確認
show_pallets(palette_rgb)


# 画像を読みこむ。
img_rgb = io.imread("susi.jpg")

# Lab 色空間に変換する。
img_lab = color.rgb2lab(img_rgb)
palette_lab = color.rgb2lab(palette_rgb)

# 色差を計算する。
diff = color.deltaE_ciede2000(np.expand_dims(img_lab, axis=2), palette_lab)

# 一番近い色のインデックスを求める。
indices = diff.argmin(axis=-1)

# 一番近い色で出力画像を生成する。
dst_rgb = palette_rgb[indices]

# 比較するために元画像と結果画像を結合
merged = np.concatenate((img_rgb, dst_rgb))

# 保存する。
io.imsave("susiresult.jpg", merged)

補足情報（FW/ツールのバージョンなど）

Python 3.10.0

matplotlib 3.5.0
numpy 1.21.4
Pillow 8.4.0
scikit-image 0.19.1

Answer 1

エラーの発生場所は以下になります。

scikit-image/delta_e.py at main

L1, a1, b1 = np.moveaxis(lab1, source=channel_axis, destination=0)[:3]
L2, a2, b2 = np.moveaxis(lab2, source=channel_axis, destination=0)[:3]

lab1 は img_lab 、lab2 は palette_lab になります。ここで palette_lab の軸を移動しようとしていますが(3 → 0)、palette_lab の ndim が 2(shape は(16, 3))なのでエラーとなっています。なので、以下の様に変更します(palette_lab の ndim を img_lab の ndim に合わせる)。

# 色差を計算する。
#diff = color.deltaE_ciede2000(np.expand_dims(img_lab, axis=2), palette_lab)
diff = color.deltaE_ciede2000(np.expand_dims(img_lab, axis=2), palette_lab.reshape(1, 1, -1, 3))

susiresult.jpg

以下は dst_rgb の内容を PNG 形式で保存した場合の color histogram です。

Colors: 16
Histogram:
  31351: (  0,  0,  0) #000000 black
  33542: ( 20, 29, 44) #141D2C srgb(20,29,44)
  45126: ( 27, 51, 92) #1B335C srgb(27,51,92)
  35242: ( 52, 89,152) #345998 srgb(52,89,152)
  24638: ( 60, 46, 26) #3C2E1A srgb(60,46,26)
   8049: ( 87, 84, 90) #57545A srgb(87,84,90)
   6217: ( 98,131,195) #6283C3 srgb(98,131,195)
   5909: (107, 80, 51) #6B5033 srgb(107,80,51)
   1152: (126,164,  7) #7EA407 srgb(126,164,7)
   5664: (134, 90, 14) #865A0E srgb(134,90,14)
   6705: (155, 31, 31) #9B1F1F srgb(155,31,31)
  11835: (180,151,148) #B49794 srgb(180,151,148)
  22402: (195,141, 94) #C38D5E srgb(195,141,94)
   9959: (232,127, 24) #E87F18 srgb(232,127,24)
  30890: (234,183,138) #EAB78A srgb(234,183,138)
  11719: (255,255,255) #FFFFFF white