将图像数据逐片读入R

Question

我正在处理一些相当大的图像文件（航测马赛克，通常 > 10 亿像素），因此将整个图像加载到内存中将成为我系统的问题。我想将它们一块一块地放入 R 中，这样我就可以在“网格”部分中处理它们。

注意：我不依赖于特定的图像格式，所以tiff、png、bmp 等都可以作为输入。

我可以用readJPEG 做一些类似的事情，但这需要先将整个文件加载到内存中，所以它并不能真正解决我的问题，但希望能展示我想要实现的目标。

image.file <- "~/Desktop/penguins.jpg"

grid.size <- 100
v <- 3
h <- 1

library( jpeg )
image <- readJPEG( image.file )[ seq.int( (v-1)*grid.size+1, (v)*grid.size, 1 ),
                                 seq.int( (h-1)*grid.size+1, h*grid.size, 1 ), ]

上面仅加载图像的一个样本，由grid.size、v 和h 指定，这样可以很容易地将其构建到循环中以分段分析图像。

是否可以在不将整个图像加载到内存的情况下实现这一点？像read.csv 这样的东西，使用skip 和n 参数是合理的（它至少一次只加载一个垂直部分，比readJPEG 需要的内存少得多）。

Answer 1

借助 RBioFormats（可从 GitHub 获得），您可以轻松地在 R 中为几乎任何图像格式实现这一点。

devtools::install_github("aoles/RBioFormats")

可以在read.image() 的subset 参数中指定块大小。以下示例说明了如何在不将整个文件加载到内存的情况下分段处理图像。

library(RBioFormats)

filename <- system.file("images", "sample-color.png", package="EBImage")

## first, get image dimensions from metadata
meta <- coreMetadata(read.metadata(filename))

xdim <- meta$sizeX
ydim <- meta$sizeY

## set chunk size
chunksize <- 300  

## itarate over image chunks row-wise
for(i in 1:ceiling(ydim/chunksize)) {
  for(j in 1:ceiling(xdim/chunksize)) {
    x1 <- (j-1) * chunksize + 1
    x2 <- min( j * chunksize, xdim )
    y1 <- (i-1) * chunksize + 1
    y2 <- min( i * chunksize, ydim )

    cat(sprintf("[%d:%d, %d:%d] ", x1, x2, y1, y2))

    img <- read.image(filename, subset = list(X=x1:x2, Y=y1:y2))

    ## perform the actual image processing
    ## here we just print the min and max pixel intensities
    cat(range(img), "\n")        
  }
}

您可能还想查看 EBImage，这是 R 的图像处理工具箱。它提供了查看图像和执行各种转换和过滤的功能。

Answer 2

如果您安装了 ImageMagick，您可以在将其读入 R 之前crop the image from the command line。使用此图像的示例：http://www.worldatlas.com/worldmaps/worldpoliticallarge.jpg

创建裁剪图像：

x <- 800  ## x and y are offsets
y <- 400
w <- 200  ## width and height of cropped image
h <- 100
filename <- "worldpoliticallarge.jpg"
outname <- "crop.jpg"
cmd <- sprintf("jpegtran -crop %dx%d+%d+%d -copy none %s > %s", w, h, x, y, filename, outname)
system(cmd)

检查新图像是否包含我们想要的区域：

library(jpeg)
original <- readJPEG(filename)
cropped <- readJPEG(outname)
all.equal(original[(y+1):(y+h), (x+1):(x+w), ], cropped)
# [1] TRUE