如何像素化二进制 (P6) PPM 文件

Question

我正在努力像素化由存储在 二进制 (P6) PPM 文件中的 RGB 值组成的图像。 图像像素化步骤如下：

1. 读入二进制数据并存储在一维数组中
2. 遍历存储在此数组中的数据，单元格大小为“c”（行 x 列）。用户可以更改此变量“c”，但对于此程序，它当前设置为int c = 4;，这意味着它迭代块尺寸为4 x 4 的像素数据
3. 现在找到每个大小为“c”的单元格中的平均颜色值
4. 将每个平均颜色值输出到新的输出 PPM 文件

每个二进制 PPM 文件都以以下格式的标题开头，由“幻数”组成，后跟宽度、高度，最后是最大颜色值 255。标题 cmets 被忽略。 以下标题示例显示了 P6 格式的 PPM 图像（因此是 二进制 文件），宽度为 16，高度为 16，最大颜色值为 255：

P6
16
16
255 

我在哪里挣扎：

1. 我不确定如何找到每个单元格的平均 RGB 值，然后将其输出到新的数据流。通过将该单元格中的总颜色除以循环迭代次数来线性读取数据（即不将其读入数组（或缓冲区））时，我想出了一种方法，但事实证明这是不正确的。
2. 嵌套的 for 循环是否以改变输出图像方向的方式排序，例如它是旋转 180 度等吗？我正在努力通过读取原始二进制数据来确定这一点。

我的尝试：

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS                 //preprocessor requirement 

#include <stdio.h>                              //library for I/O functions 
#include <stdlib.h>                             //library for general functions 

#define magic_size 10                           //macro for PPM character found within header

typedef struct {
    int t_r, t_g, t_b;                          //Struct to hold  RGB pixel data
} Pixel;

int main()
{
    char magic_number[magic_size];              //variable for PPM format
    int width = 0, height = 0, max_col = 0;     //imagine dimensions
    int c = 4;                                  //mosaic parameter

    /* INPUT FILE HANDLING */
    FILE *inputFile; 
    inputFile = fopen("Sheffield512x512.ppm", "r");
    //input file error handling
    if (inputFile == NULL)
    {
        printf(stderr, "ERROR: file cannot be opened");
        getchar();  //prevent cmd premature closure
        exit(1);    //exit program cleanly
    }

    /* OUTPUT FILE HANDLING */
    FILE *outputFile; 
    outputFile = fopen("mosaic.ppm", "w");
    //output file error handling
    if (outputFile == NULL)
    {
        printf(stderr, "ERROR: cannot write to file");
        getchar();  //prevent cmd premature closure
        exit(1);    //exit program cleanly
    }

    // Scan the header (these variables are used later on)
    fscanf(inputFile, "%s\n%d\n%d\n%d", &magic_number, &width, &height, &max_col);

    // Error handling. Program only supports binary files (i.e. of P6 format) 
    if (magic_number[1] != '6')
    {
        printf("Only Binary images supported!\n");
        getchar();  //prevent cmd premature closure
        return;
    }

    // Raw 1 dimensional store of pixel data
    Pixel *data = malloc(width*height * sizeof(Pixel));

    //2D index to access pixel data
    Pixel **pixels = malloc(height * sizeof(Pixel*));

    // Read the binary file data 
    size_t r = fread(data, width*height, sizeof(unsigned char), inputFile);

    // Build a 1-dimensional index for the binary data 
    for (unsigned int i = 0; i < height; ++i)
    {
        pixels[i] = data + (i * width); 
    }

    // Close the input file 
    fclose(inputFile);


    /* BEGIN PIXELATION PROCESS */

    // Print the OUTPUT file header 
    fprintf(outputFile, "%s\n%d\n%d\n%d", magic_number, width, height, max_col);

    //loop condition variables 
    int cw_x = ceil((double)(width / (float)c));
    int cw_y = ceil((double)(height / (float)c));

    //iterate through 2d array in cells of size c 
    for (int c_x = 0; c_x < cw_x; c_x += 1)
    {
        for (int c_y = 0; c_y < cw_y; c_y += 1)
        {

            //iterate within the cells
            for (int _x = 0; _x < c; _x++)
            {
                int x = c_x * c + _x;

                //bounds checking
                if (x < width)
                {
                    for (int _y = 0; _y < c; _y++)
                    {
                        int y = c_y * c + _y;

                        //bounds checking 
                        if (y < height)
                        {
                            //write data to the output FILE stream 
                            fwrite(data, width*height, sizeof(unsigned char), outputFile);
                        }
                    }
                }

            }
        }
    }

    //close the output file
    fclose(outputFile);

    return 0; 
}

Answer 1

在 cmets 中，我就代码中的错误向您提供了一些反馈。你可以自己修复这些。使用调试器来测试/检查所有这些初步步骤。例如读取文件并立即写入（并显示图像），以便您知道读取正常。

您的主要问题和疑问是关于循环的。

本质上，您有一个由扫描线后扫描线组成的一维数组，每条扫描线都包含像素。与 BMP 格式相反，您的格式似乎没有使用填充字节来对齐字边界上的扫描线。这样会更容易一些。

一个像素由三个颜色值 R、G 和 B 组成，我假设每个颜色值都是一个字节（无符号字符）。那么内存分配和读取就变成了：

unsigned char *data = malloc(width*height*3);
r = fread(data, width*height*3, 1, inputFile);

现在循环以四为增量遍历所有行并处理每个像素以四为增量。所以它一次处理一个正方形，计算平均值并将其写出来：

    c= 4;
    for (y=0; y<height; y += c)
    {
        for (x=0; x<width; x += c)
        {
            unsigned int avgR=0, avgG=0, avgB= 0;

            for (dy=0; dy<c && y+dy<height; dy++)
            {
                for (dx=0; dx<c && x+dx<width; dx++)
                {
                    avgR += data[  y*width*3    // line in image
                                 + x*3          // pixel on line
                                 + dy*width*3   // line of square
                                 + dx*3         // R pixel in line of square
                                 ];
                    avgG += data[  y*width*3    // line in image
                                 + x*3          // pixel on line
                                 + dy*width*3   // line of square
                                 + dx*3 + 1     // G pixel in line of square
                                 ];
                    avgB += data[  y*width*3    // line in image
                                 + x*3          // pixel on line
                                 + dy*width*3   // line of square
                                 + dx*3 + 2     // B pixel in line of square
                                 ];
                }
            }
            unsigned char avgRb= avgR/(dx*dy);
            unsigned char avgGb= avgG/(dx*dy);
            unsigned char avgBb= avgB/(dx*dy);
            fwrite(&avgR,1,1,outputFile);
            fwrite(&avgG,1,1,outputFile);
            fwrite(&avgB,1,1,outputFile);
        }
    }

这可以使用指针算法进行优化，但这显示了您需要的循环的基础知识。

注意事项：

• ..&& y+dy<height 在最后一个正方形不适合高度时测试边框大小写。宽度相同。

• 因此，平均值的计算方法是除以(dx*dy)。

免责声明

我无法对其进行测试，因此该算法是一种心理结构。