C 疑似カラー画像の作成方法が分からない。

Question

実現したいこと

画像に疑似カラーをつけるプログラムを作成したいです。

入力はグレースケール画像(.pgmファイル）で、それをRGBそれぞれの疑似カラー変換関数式で変換を行い、結果をRGBそれぞれのチャンネルへ出力する(.ppmファイル）方法で作成したいです。

変換式は疑似カラー変換関数を参考にします。
R=0 (I < 128), (I - 128)255/192-128 (128 < I <= 192), 255 (I > 192)
G=I*255/64 (I <= 64), 255(64 < I <= 192), (I-255)255/192-255(I > 192)
B=255(I<=64), (I - 128)255/64-128(64 < I <= 128), 0(I > 128)

また、ファイルを読み書き吸うためのヘッダファイルをppmpgm.hとします。

発生している問題・分からないこと

以下のようなプログラムを作って実行しましたが、GIMPで以下のようなエラーメッセージが出力され、画像が生成されませんでした。なお、画像自体は著作権の関係もあり、ここでは表示しません。

「GIMP エラーメッセージ
'(File)'のオープンに失敗しました。
PNM画像　plug-in could not open image

PNM画像　エラーメッセージ
不正な　Ｘ解像度です」

おそらく、void equality 内の2重ループの中に記載した疑似カラー変換関数の書き方（if文の使い方）などが誤っていると考えています。

ヘッダファイルの内容は変更せずに、void equalityの中身をどのように書き換えれば、画像が正しく生成されるかを教えていただきたいです。

なお、実行すると下記のような画面になりました。

モノクロ階調画像入力ル-チン

file形式はpgm、バイナリ形式とします。
入力file名(*.pgm):farinfrared.pgm
横の画素数 = 811, 縦の画素数 = 607
最大階調値 = 255
デ-タは正しく読み込まれました。

---

カラ-画像(ppm形式)出力ル-チン

出力file名(*.ppm):farinfrared_1.ppm
デ-タは正しく出力されました。

続行するには何かキーを押してください . . .

該当のソースコード

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include "ppmpgm.h"

void equality(void)
{
	int x,y,k,p;
	//画像の幅と高さを設定
	pXdim2 = pXdim1;	pYdim2 = pYdim1;
	for(y=0;y<pYdim2;y++)
		for(x=0;x<pXdim2;x++)
			p = pimage1[0][y][x];
			if(p<128)
				pimage2[0][y][x] = 0;
			else if(p>192)
				pimage2[0][y][x] = 255;
			else
				pimage2[0][y][x] = 255*(p-128)/(192-128);
			
			p = pimage1[1][y][x];
			if(p<=64)
				pimage2[1][y][x] = p*(255/64);
			else if(p>192)
				pimage2[1][y][x] = 255*(p-255)/(192-255);
			else
				pimage2[1][y][x] = 255;
			
			p = pimage1[2][y][x];
			if(p<=64)
				pimage2[2][y][x] = 255;
			else if(p>128)
				pimage2[2][y][x] = 0;
			else
				pimage2[2][y][x] = 255*(p-128)/(64-128);
}


void main(void)
{
	load_image_pgm();
	equality();
	save_image_ppm();
	return;
}

/* ppmpgm.h */

#define MAX_IMAGESIZE 1024   
#define MAX_BRIGHTNESS 255   
#define GRAYLEVEL      256   
#define MAX_FILENAME   256   
#define MAX_BUFFERSIZE 256   

unsigned char pimage1[3][MAX_IMAGESIZE][MAX_IMAGESIZE],
  pimage2[3][MAX_IMAGESIZE][MAX_IMAGESIZE];
float ptmp[3][MAX_IMAGESIZE][MAX_IMAGESIZE];
int pXdim1, pYdim1, 
  pXdim2, pYdim2;   

unsigned char gimage1[MAX_IMAGESIZE][MAX_IMAGESIZE],
  gimage2[MAX_IMAGESIZE][MAX_IMAGESIZE];
float gtmp[MAX_IMAGESIZE][MAX_IMAGESIZE];
int gXdim1, gYdim1, 
  gXdim2, gYdim2;   

void load_image_ppm(void);    
void save_image_ppm(void);    
void load_image_pgm(void);    
void save_image_pgm(void);    

void load_image_ppm(void)
{
  char file_name[MAX_FILENAME];   
  char buffer[MAX_BUFFERSIZE];    
  FILE *fp;                       
  int max_gray;                  
  int x,y,k;                      


  printf("-------------------------------------\n");
  printf("      カラ-画像入力ル-チン\n");
  printf("-------------------------------------\n");
  printf("file形式はppm、バイナリ形式とします。\n");
  printf("入力file名(*.ppm):");
  scanf("%s",file_name);
  fp=fopen(file_name,"rb");
  if(NULL==fp){
    printf("その名前のfileは存在しません。\n");
    exit(1);
  }
  
 
  fgets(buffer,MAX_BUFFERSIZE,fp);
  if(buffer[0]!='P' || buffer[1]!='6'){
    printf("fileのフォ-マットがP6とは異ります。\n");
    exit(1);
  }

  /* pXdim1, pYdim1の代入(#から始まるコメントは読み飛ばす) */
  pXdim1 = 0;
  pYdim1 = 0;
  while(pXdim1 == 0 || pYdim1 == 0){
    fgets(buffer,MAX_BUFFERSIZE,fp);
    if(buffer[0]!='#'){
      sscanf(buffer,"%d %d",&pXdim1,&pYdim1);
    }
  }

  max_gray = 0;
  while(max_gray == 0){
    fgets(buffer, MAX_BUFFERSIZE,fp);
    if(buffer[0]!='#'){
      sscanf(buffer,"%d",&max_gray);
    }
  }

  printf("横の画素数 = %d, 縦の画素数 = %d\n", pXdim1, pYdim1);
  printf("最大階調値 = %d\n",max_gray);
  if(pXdim1 > MAX_IMAGESIZE || pYdim1 > MAX_IMAGESIZE){
    printf("想定値 %d x %d を超えています。\n",
	   MAX_IMAGESIZE,MAX_IMAGESIZE);
    printf("もう少し小さい画像を使って下さい。\n");
    exit(1);
  }
  if(max_gray != MAX_BRIGHTNESS){
    printf("最大階調値が不適切です。\n");
    exit(1);
  }

  for(y=0; y<pYdim1; y++){
    for(x=0;x<pXdim1; x++){
      for(k=0;k<3;k++)
	pimage1[k][y][x] = (unsigned char)fgetc(fp);
    }
  }

  printf("デ-タは正しく読み込まれました。\n");
  printf("--------------------------------------\n");
  fclose(fp);
}

void save_image_ppm(void)
{
  char file_name[MAX_FILENAME];     
  FILE *fp;                         
  int x,y,k;                        

  printf("------------------------------------\n");
  printf("  カラ-画像(ppm形式)出力ル-チン\n");
  printf("------------------------------------\n");
  printf("出力file名(*.ppm):");
  scanf("%s",file_name);
  fp = fopen(file_name,"wb");

  fputs("P6\n",fp);
  fputs("# Created by H.I.T\n",fp);
  fprintf(fp,"%d %d\n",pXdim2,pYdim2);
  fprintf(fp,"%d\n",MAX_BRIGHTNESS);

  for(y=0; y<pYdim2; y++){
    for(x=0; x<pXdim2; x++){
      for(k=0;k<3;k++)
	fputc(pimage2[k][y][x],fp);
    }
  }

  printf("デ-タは正しく出力されました。\n");
  printf("------------------------------------\n");
  fclose(fp);
}

void load_image_pgm(void)
{
  char file_name[MAX_FILENAME];   
  char buffer[MAX_BUFFERSIZE];    
  FILE *fp;                       
  int max_gray;                   
  int x,y;                        

  printf("-------------------------------------\n");
  printf("   モノクロ階調画像入力ル-チン\n");
  printf("-------------------------------------\n");
  printf("file形式はpgm、バイナリ形式とします。\n");
  printf("入力file名(*.pgm):");
  scanf("%s",file_name);
  fp=fopen(file_name,"rb");
  if(NULL==fp){
    printf("その名前のfileは存在しません。\n");
    exit(1);
  }
  
  fgets(buffer,MAX_BUFFERSIZE,fp);
  if(buffer[0]!='P' || buffer[1]!='5'){
    printf("fileのフォ-マットがP5とは異ります。\n");
    exit(1);
  }

  gXdim1 = 0;
  gYdim1 = 0;
  while(gXdim1 == 0 || gYdim1 == 0){
    fgets(buffer,MAX_BUFFERSIZE,fp);
    if(buffer[0]!='#'){
      sscanf(buffer,"%d %d",&gXdim1,&gYdim1);
    }
  }

  max_gray = 0;
  while(max_gray == 0){
    fgets(buffer, MAX_BUFFERSIZE,fp);
    if(buffer[0]!='#'){
      sscanf(buffer,"%d",&max_gray);
    }
  }

  printf("横の画素数 = %d, 縦の画素数 = %d\n", gXdim1, gYdim1);
  printf("最大階調値 = %d\n",max_gray);
  if(gXdim1 > MAX_IMAGESIZE || gYdim1 > MAX_IMAGESIZE){
    printf("想定値 %d x %d を超えています。\n",
	   MAX_IMAGESIZE,MAX_IMAGESIZE);
    printf("もう少し小さい画像を使って下さい。\n");
    exit(1);
  }
  if(max_gray != MAX_BRIGHTNESS){
    printf("最大階調値が不適切です。\n");
    exit(1);
  }

  for(y=0; y<gYdim1; y++){
    for(x=0;x<gXdim1; x++){
      gimage1[y][x] = (unsigned char)fgetc(fp);
    }
  }

  printf("デ-タは正しく読み込まれました。\n");
  printf("--------------------------------------\n");
  fclose(fp);
}

void save_image_pgm(void)
{
  char file_name[MAX_FILENAME];     
  FILE *fp;                         
  int x,y;                        

  printf("------------------------------------\n");
  printf("  モノクロ階調画像(pgm形式)出力ル-チン\n");
  printf("------------------------------------\n");
  printf("出力file名(*.pgm):");
  scanf("%s",file_name);
  fp = fopen(file_name,"wb");

  fputs("P5\n",fp);
  fputs("# Created by H.I.T\n",fp);
  fprintf(fp,"%d %d\n",gXdim2,gYdim2);
  fprintf(fp,"%d\n",MAX_BRIGHTNESS);

  for(y=0; y<gYdim2; y++){
    for(x=0; x<gXdim2; x++){
      fputc(gimage2[y][x],fp);
    }
  }

  printf("デ-タは正しく出力されました。\n");
  printf("------------------------------------\n");
  fclose(fp);
}

試したこと・調べたこと

• teratailやGoogle等で検索した
• ソースコードを自分なりに変更した
• 知人に聞いた
• その他

上記の詳細・結果

疑似カラー変換関数を調べてプログラムに実装したが、うまく画像が生成されなかった。
また、ChatGPTを使って、プログラムをAIに作成してもらったが、疑似カラー変換関数を用いた実行方法は出てこなかった。

補足

特になし

Comments

[8524ba23]

https://teratail.com/help/avoid-asking#question
https://teratail.com/help/question-tips#questionTips11
https://teratail.com/help/question-tips#questionTips12
https://teratail.com/help/question-tips#questionTips2
https://teratail.com/help/question-tips
は読みましたか？
読んだ結果を本文に反映ください。解決のヒントを探れるかもしれません。

[int32_t]

> 画像がうまく生成されませんでした。

ここを具体的に書きましょう。
プログラムがクラッシュするのか、出力ファイルができないのか、出力ファイルが画像として開けないのか、出力ファイルの色がおかしいのか、など。

[jimbe]

試された元データとそれを処理した結果どのようなファイルが出来なければならないのかをご提示ください。

>画像がうまく生成されませんでした。

何処まで想定通りに動作していてどこで問題が起きているのかをご自身で調べられましたでしょうか。
300行以上のコードをポンと出されて『何が問題か教えて』と言うのであれば、それは丸投げです。
せめて「○○行で△△変数の値が□□にならなければならないのに✕✕になっている」までは調べられては如何でしょうか。

[KOZ6.0]

ググるとこんなのありました。
【C言語/画像処理】PNM（PPM・PGM・PBM）ファイルの読み込みと書き出し【ライブラリ不要】
https://daeudaeu.com/pnm/

[tmp]

load_image_pgm();でgimage1に読み込み
equality()；でpimage1からpimage2を作成して（読み込んだデータは、どこにつかった？？？）
save_image_ppm();pimage2を保存する。
グローバル変数って気がつきにくいよね。

[KOZ6.0]

AI(CharGPT)に"C言語でPGMファイルをPPMファイルに変換するには"と聞くと、60 行くらいのサンプルを提供してくれました。
コンパイルして実行してみたら動いたので、AI に聞いてみるといいんじゃないですか？

[KOZ6.0]

>また、ChatGPTを使って、プログラムをAIに作成してもらったが、疑似カラー変換関数を用いた実行方法は出てこなかった。
なんでそこであきらめるんでしょう？疑似カラー変換関数を用いた方法を要求したらそれなりのコードを提供されました。最初は OpenCV を使った方法を提案されましたが、ライブラリを使わずできないか？と聞いたら違うサンプルを提供されました。条件があるならどんどん入力していけばいいんですよ

[jimbe]

2x3 位の極小さいデータならテキストエディタで作れるはずで、それを変換したらどんなデータが作られるのかも手作業で求められるはずです。
GIMP に読ませなくてもファイルダンププログラムがあれば変換したファイルの中身は確認出来、それを手作業で変換した結果と付き合わせることが出来ます。
計算に使用している変数の値(やその変化)とループの状況を調べれば、使う変数が間違っていることや二重ループが出来ていないことは即分かるでしょう。
思考で追うにしても思い込みを無くさないと見えるものも見えなくなりますから、手を使って検証・証拠集めもする事をお勧めします。

[tmp]

load_image_pgm();でファイルを読み込んでgimage1のサイズがgXdim1, gYdim1がセットされます。
equality()；で、読み込んでもいないpimage1のサイズpXdim1, pYdim1からpimage2を作成しているので画像サイズは縦横0x0からpimage2を作り出し、
それをsave_image_ppm();pimage2を保存しているので0x0の画像ファイルができるので
それを読み込むと「不正な　Ｘ解像度です」と出ていると思われます。

equality修正したいのであれば、pimage1からでなく、gimage1、gXdim1、gYdim1からpimage2作るように修正する。
そもそも、このような画像形式を使うのは、主に学習目的で、それを考えるのが目的だと思うので、
回答が欲しいだけだと考えるの機会を失うもったいないことになりませんか？

Answer 1

そもそも「擬似カラーにする」というのがオレオレ用語定義だと思います。
過去私の聞いた「擬似カラー」は、いわゆる「元からのカラー情報に対して擬似」であって、モノクロの画像に対しオブジェクトが何かを判断しながら適切と思われる着色をするものでした。
単に輝度に応じてRGBを割り振るという手法は初めてみましたが、これを擬似カラーと言って通じるのか甚だ疑問です。AIに対してどういう聞き方をしたのか知りませんが、「擬似カラー」などという言葉は使わず、その変換手順をそのまま与えてみればよいのではないかと思います。(ちょっと調べたら「擬似カラー」とは情報の可視化・強調などのために輝度に色を割り当てたもの、ということらしいので、この部分削除します)

つまり、

プログラムをAIに作成してもらったが、疑似カラー変換関数を用いた実行方法は出てこなかった。
それはあなたの指示が適切でないのだと思います。私の手元では、以下の指示をChatGPT4oに与えてそれっぽいプログラムが生成されました。

あなたはC言語のプログラマです。

グレースケールの.pgmフォーマットの画像から、各ピクセルの輝度値Iに応じて以下の規則で色をつけて、.ppmフォーマットで出力するプログラムを書いて下さい。
ただし、画像のファイル入出力は以下の関数を使用し、この関数は外部で規定されています。

pgmファイル入力の関数:
シグニチャ void load_image_pgm(void);
ファイル名は関数中で決定されるので呼び出し側では管理しない。
最大輝度は255である。
得られたデータは、以下のグローバル変数に格納する。
画像幅 int gXdim1;
画像高さ int gYdim1;
画素データ unsigned char gimage1[MAX_IMAGESIZE][MAX_IMAGESIZE]

ppmファイル出力の関数:
シグニチャ void save_image_ppm(void);
ファイル名は関数中で決定されるので呼び出し側では管理しない。
最大輝度は255である。
以下のデータをグローバル変数に格納して呼び出す。
画像幅 int pXdim2
画像幅 int pYdim2
画素データunsigned char pimage2[RGB][MAX_IMAGESIZE][MAX_IMAGESIZE];

なお、以下のシンボルが規定されている。
#define MAX_IMAGESIZE 1024
#define RGB 3

画素の色付け規則:
R=0 (I < 128), (I - 128)255/192-128 (128 < I <= 192), 255 (I > 192)
G=I*255/64 (I <= 64), 255(64 < I <= 192), (I-255)255/192-255(I > 192)
B=255(I<=64), (I - 128)255/64-128(64 < I <= 128), 0(I > 128)

あなたの手元ではいかがですか?

Comments

[thkana]

あ、間違って
> 画像幅 int pYdim2
とかしてるのに完全にスルーされたな。

Answer 2

equality 関数内で変換元として用いているのは pXdim1 や pYdim1、 pimage1 などいずれも load_image_ppm 関数で読む想定のデータであり、load_image_pgm で読み込んだデータが使われていないと思われます。

Comments

[kouchan_dd]

回答ありがとうございます。
試したところ問題が解決しました！
ベストアンサーに選ばせていただきました。