如何像素化二进制 (P6) PPM 文件

Question

我正在努力对由存储在 binary (P6) PPM 文件中的 RGB 值组成的图像进行像素化。 对图片进行像素化的步骤如下：

读入二进制数据，存入一维数组
遍历此数组中存储的数据，单元格大小为 'c'（行 x 列）。此变量 'c' 可由用户更改，但对于此程序，它当前设置为 int c = 4;，这意味着它以 4 x 4
现在求出每个大小为 'c'
将每个平均颜色值输出到新的输出 PPM 文件

每个二进制 PPM 文件以以下格式的 header 开头，由 'magic number' 组成，然后是宽度、高度，最后是最大颜色值 255。Header 注释被忽略。 下面的 header 示例显示格式为 P6 的 PPM 图像（因此是 binary 文件），宽度为16，高度 16，最大颜色值 255：

我挣扎的地方：

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。当线性读取数据（即不将其读入数组（或缓冲区））时，我想出了一种方法，方法是将该单元格中的总颜色除以循环迭代次数，但这被证明是不正确的。
嵌套的 for 循环是否以改变输出图像方向的方式排序，例如它是否旋转了 180 度等？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

在评论中，我对您的代码中的错误进行了一些反馈。你可以自己解决这些问题。使用调试器 test/check 所有这些准备步骤。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。

你的主要问题和疑问是关于循环的。

本质上你有一个 one-dimensional 数组，它由 scanline-after-scanline 组成，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。这样就容易多了。

一个像素由三个颜色值组成，R、G和B，我假设每个颜色值是一个字节（unsigned char）。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);

循环现在以四的增量遍历所有行，并以四 的增量处理每个像素。所以它一次处理一个方格，计算平均值并写出来：

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。

备注：

..&& y+dy<height 测试最后一个方块不适合高度时的边框大小写。宽度相同。

因此，平均值是除以 (dx*dy)。

免责声明

我无法测试它，所以该算法是一种心理构造。

如何像素化二进制 (P6) PPM 文件

How to pixelate a binary (P6) PPM file

c

binary

image-processing

ppm

pixelate