ǔ�像処理 | Techfirm Android Lab

こんにちはBig iguchiです。

前回の「Android NDKを使用してJava言語とC言語で速度比較をする」に引き続きAndroid NDKで遊んでみます。

今回はただ、計算するだけでなく少し実用的に画像の平均RGBを取得するコードをJavaとC言語で比較しようと思います。

まずは、ちょっと画像の説明。。。。

Androidの場合、画像データをBitmapで扱うことが多いのですが、このままだとC言語で扱いにくいので、「Bitmap.setPixel()をsetPixels()に変えたら３倍速くなったよ」でdaichi1128が言っているようにgetPixelsでint型の配列として色情報を取得します。以下になります。
bitmap.getPixels(pixels, 0, originalWidth, 0, 0, originalWidth, originalHeight);

getPixelsの第１引数にはbitmapの色情報がint型で以下のフォーマットで返ってきます。
0xFFFFFFFF

24～31ビット	alpha
16～23ビット	red
8～15ビット	green
0～7ビット	blue

つまり、以下のコードでピクセル毎にRGBカラーを取得できるということですね。

つぎに、配列をJavaからC言語に渡すときの説明。。。。

この処理をC言語で行いたいために、この第１引数のint配列をJavaからC言語に渡せればいいですね。方法は以下のようにしました。
・Java言語側

・C言語側

同様な処理をJavaでも記述して、前回と同様に実行してみました。

結果は以下になります。。。。

result
JavaとNativeで答えも一致してますね。海の画像を使ってみたんですがblueとgreenの平均値が高いのできちんと解析できてますね。そして速度もNativeの方がかなり早い。画像処理にもAndroid NDKは十分使えそうです。
これを応用すれば、「Androidでモザイク画像を作ってみる」のモザイク処理や他の画像処理も高速化出来ると思います。皆さんぜひやってみてください。

今回は以上となります。
海に行きたい。

ずいぶん前に画像をモザイク風に加工するエントリを書きましたが、あれを少しいじったらだいぶ早くなりましたよ、というご報告です。

こんなコードでモザイク処理に350～360msくらいかかってました

@Override
		public void onPictureTaken(byte[] data, Camera camera) {
			BitmapFactory.Options options = new BitmapFactory.Options();
			options.inSampleSize = 8;
			bitmap = BitmapFactory.decodeByteArray(data, 0, data.length, options);
			Bitmap b = bitmap.copy(Bitmap.Config.ARGB_8888, true);
			
			Log.d("CameraSample",String.format("width:%d, height:%d",b.getWidth(), b.getHeight()));
			
			long start, end;
			start = System.currentTimeMillis();
			
			int dot = 4;
			// ピクセルデータ分ループ
			for (int i=0;i<b.getWidth()/dot;i++) {
				for (int j=0;j<b.getHeight()/dot;j++){
					int color = bitmap.getPixel(i, j);
					
					// ドットの中の平均値を使う
					int rr = 0;
					int gg = 0;
					int bb = 0;
					for (int k=0;k<dot;k++) {
						for (int l=0;l<dot;l++){
							int dotColor = bitmap.getPixel(i*dot+k, j*dot+l);
							rr += Color.red(dotColor);
							gg += Color.green(dotColor);
							bb += Color.blue(dotColor);
						}
					}
					rr = rr/(dot*dot);
					gg = gg/(dot*dot);
					bb = bb/(dot*dot);
					
					for (int k=0;k<dot;k++) {
						for (int l=0;l<dot;l++){
							b.setPixel(i*dot+k, j*dot+l, Color.rgb(rr, gg, bb));
						}
					}
				}
			}
			
			end = System.currentTimeMillis();
			
			Log.d(TAG, "original time: " + (end - start) + "ms.");			
			setSnapView(b);
		}

Android開発でのパフォーマンスTips(1) | Techfirm Android Lab
を見直して、ループ前にgetterなどで参照する値はローカル変数にキャッシュしてみると、

@Override
		public void onPictureTaken(byte[] data, Camera camera) {
			BitmapFactory.Options options = new BitmapFactory.Options();
			options.inSampleSize = 8;
			bitmap = BitmapFactory.decodeByteArray(data, 0, data.length, options);
			Bitmap b = bitmap.copy(Bitmap.Config.ARGB_8888, true);
			
			Log.d(TAG,String.format("width:%d, height:%d",b.getWidth(), b.getHeight()));
			
			long start, end;
			start = System.currentTimeMillis();
			
			int dot = 4;
			int width, height, originalWidth, originalHeight, square;
			originalWidth = b.getWidth();
			originalHeight = b.getHeight();
			width = originalWidth / dot;
			height = originalHeight / dot;
			square = dot * dot;
			
			// ピクセルデータ分ループ
			for (int i=0;i<width;i++) {
				for (int j=0;j<height;j++){
		
					// ドットの中の平均値を使う
					int rr = 0;
					int gg = 0;
					int bb = 0;
					
					int moveX = i * dot;
					int moveY = j * dot;
					
					for (int k=0;k<dot;k++) {
						for (int l=0;l<dot;l++){
							int dotColor = bitmap.getPixel(moveX+k, moveY+l);
							rr += Color.red(dotColor);
							gg += Color.green(dotColor);
							bb += Color.blue(dotColor);
						}
					}
					rr = rr/ square;
					gg = gg/ square;
					bb = bb/ square;
					
					for (int k=0;k<dot;k++) {
						for (int l=0;l<dot;l++){
							b.setPixel(moveX+k, moveY+l, Color.rgb(rr, gg, bb));
						}
					}
				}
			}
			
			end = System.currentTimeMillis();
			
			Log.d(TAG, "original time: " + (end - start) + "ms.");			
			setSnapView(b);
		}

310～320msになりました。
少しでも早くなると、テンションが上がる。

でもこのコードはまだまだ早くなれるはずだ。

今はループの中でbitmap.getPixelしてsetPixelして1ピクセル単位で読み書きしてるのでこれをガバッと一発で配列に取り出して、ループ内では配列を操作して、ループ後にsetPixelsで配列をセットするように変更してみる。

@Override
		public void onPictureTaken(byte[] data, Camera camera) {
			BitmapFactory.Options options = new BitmapFactory.Options();
			options.inSampleSize = 8;
			bitmap = BitmapFactory.decodeByteArray(data, 0, data.length, options);
			Bitmap b = bitmap.copy(Bitmap.Config.ARGB_8888, true);
			
			Log.d(TAG,String.format("width:%d, height:%d",b.getWidth(), b.getHeight()));
			
			long start, end;
			start = System.currentTimeMillis();
			
			int dot = 4;
			int width, height, originalWidth, originalHeight, square;
			originalWidth = b.getWidth();
			originalHeight = b.getHeight();
			width = originalWidth / dot;
			height = originalHeight / dot;
			square = dot * dot;
			
			int[] pixels = new int[originalWidth * originalHeight];
			b.getPixels(pixels, 0, originalWidth, 0, 0, originalWidth, originalHeight);
			
			// ピクセルデータ分ループ
			for (int i=0;i<width;i++) {
				for (int j=0;j<height;j++){
		
					// ドットの中の平均値を使う
					int rr = 0;
					int gg = 0;
					int bb = 0;
					
					int moveX = i * dot;
					int moveY = j * dot;
					
					for (int k=0;k<dot;k++) {
						for (int l=0;l<dot;l++){
							int dotColor = pixels[moveX+k + (moveY+l) * originalWidth];
							rr += Color.red(dotColor);
							gg += Color.green(dotColor);
							bb += Color.blue(dotColor);
						}
					}
					rr = rr/ square;
					gg = gg/ square;
					bb = bb/ square;
					
					for (int k=0;k<dot;k++) {
						for (int l=0;l<dot;l++){
							pixels[moveX+k + (moveY+l) * originalWidth] = Color.rgb(rr, gg, bb);
						}
					}
				}
			}
			
			b.setPixels(pixels, 0, originalWidth, 0, 0, originalWidth, originalHeight);
			
			end = System.currentTimeMillis();
			
			Log.d(TAG, "original time: " + (end - start) + "ms.");			
			setSnapView(b);
		}

これだと、90～110msまで早くなった。

bitmap.getPixes()に引数は順番に
1.色の配列。int[]ここにピクセルデータが入ってくる
2.offset。int配列のどこから書きこむか。
3.謎
4.ビットマップのピクセルを読み始めるX座標
5.ビットマップのピクセルを読み始めるY座標
6.ビットマップの幅
7.ビットマップの高さ

ということなので、getPixelsの前にnew int[width * height]している。
Androidでは1ピクセルのカラー情報はintで表わすので、それを横×縦分の配列で受け取っている。

setPixelsはgetPixelsの逆。
第一引数のint配列をbitmap上のどこに書くかを指定する。

copyPixelsToBufferや copyPixelsFromBuffer の方が早いかもしれないがまだ試していない。
きっとBig iguchiがやってくれるに違いない。

今日はAndroidでモザイク画像を作ってみます。
モザイク画像を作るためには

Androidで画像のピクセルデータをいじる方法
画像のモザイク加工アルゴリズム

この２つが分かればできそうです。

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Android NDKを使用してJava言語とC言語で速度比較をする（画像処理編）

まずは、ちょっと画像の説明。。。。

つぎに、配列をJavaからC言語に渡すときの説明。。。。

結果は以下になります。。。。

Bitmap.setPixel()をsetPixels()に変えたら３倍速くなったよ

Androidでモザイク画像を作ってみる

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