php - gd ライブラリのラフ エッジの削除/スムージング

Question

その場で画像を作成するためにGDライブラリを使用しています。
しかし、imagerotate()関数を使用して画像を回転すると、正常
に機能しますが、回転した画像の非常にイライラする粗いエッジが得られます
。
この写真に示されているように。
では、回転した画像のこれらの側面/端を滑らかにする方法は?

Answer 1

画像を回転するときにジャギー効果が発生しないようにする方法の 1 つは、調整されたピクセルを取得するだけでなく、別の方法でピクセルをサンプリングすることです。たとえば、最近傍補間を使用してエッジを滑らかにします。matlab のコード例を見ることができます:

im1 = imread('lena.jpg');imshow(im1);  
[m,n,p]=size(im1);
thet = rand(1);
mm = m*sqrt(2);
nn = n*sqrt(2);
for t=1:mm
   for s=1:nn
      i = uint16((t-mm/2)*cos(thet)+(s-nn/2)*sin(thet)+m/2);
      j = uint16(-(t-mm/2)*sin(thet)+(s-nn/2)*cos(thet)+n/2);
      if i>0 && j>0 && i<=m && j<=n           
         im2(t,s,:)=im1(i,j,:);
      end
   end
end
figure;
imshow(im2);

（ここから）。基本的には、元の画像のピクセルをサンプリングするときに、近くのピクセルをサンプリングして補間し、ターゲットのピクセル値を取得することを意味します。このようにして、追加のパッケージをインストールすることなく、必要な機能を実現できます。

編集

以前 Java で書いた古いコードを見つけました。これには、いくつかのサンプリング アルゴリズムの実装が含まれています。コードは次のとおりです。

最近隣サンプラー:

/**
 * @pre (this!=null) && (this.pixels!=null)
 * @post returns the sampled pixel of (x,y) by nearest neighbor sampling
 */
private Pixel sampleNearestNeighbor(double x, double y) {
    int X = (int) Math.round(x);
    int Y = (int) Math.round(y);
    if (X >= 0 && Y >= 0 && X < this.pixels.length
            && Y < this.pixels[0].length)
        // (X,Y) is within this.pixels' borders
        return new Pixel(pixels[X][Y].getRGB());
    else
        return new Pixel(255, 255, 255);
    // sample color will be default white
}

バイリニア サンプラー:

/**
 * @pre (this!=null) && (this.pixels!=null)
 * @post returns the sampled pixel of (x,y) by bilinear interpolation
 */
private Pixel sampleBilinear(double x, double y) {
    int x1, y1, x2, y2;
    x1 = (int) Math.floor(x);
    y1 = (int) Math.floor(y);
    double weightX = x - x1;
    double weightY = y - y1;
    if (x1 >= 0 && y1 >= 0 && x1 + 1 < this.pixels.length
            && y1 + 1 < this.pixels[0].length) {
        x2 = x1 + 1;
        y2 = y1 + 1;

        double redAX = (weightX * this.pixels[x2][y1].getRed())
                + (1 - weightX) * this.pixels[x1][y1].getRed();
        double greenAX = (weightX * this.pixels[x2][y1].getGreen())
                + (1 - weightX) * this.pixels[x1][y1].getGreen();
        double blueAX = (weightX * this.pixels[x2][y1].getBlue())
                + (1 - weightX) * this.pixels[x1][y1].getBlue();
        // bilinear interpolation of A point

        double redBX = (weightX * this.pixels[x2][y2].getRed())
                + (1 - weightX) * this.pixels[x1][y2].getRed();
        double greenBX = (weightX * this.pixels[x2][y2].getGreen())
                + (1 - weightX) * this.pixels[x1][y2].getGreen();
        double blueBX = (weightX * this.pixels[x2][y2].getBlue())
                + (1 - weightX) * this.pixels[x1][y2].getBlue();
        // bilinear interpolation of B point

        int red = (int) (weightY * redBX + (1 - weightY) * redAX);
        int green = (int) (weightY * greenBX + (1 - weightY) * greenAX);
        int blue = (int) (weightY * blueBX + (1 - weightY) * blueAX);
        // bilinear interpolation of A and B
        return new Pixel(red, green, blue);

    } else if (x1 >= 0
            && y1 >= 0 // last row or column
            && (x1 == this.pixels.length - 1 || y1 == this.pixels[0].length - 1)) {
        return new Pixel(this.pixels[x1][y1].getRed(), this.pixels[x1][y1]
                .getGreen(), this.pixels[x1][y1].getBlue());
    } else
        return new Pixel(255, 255, 255);
    // sample color will be default white
}

ガウスサンプラー:

/**
 * @pre (this!=null) && (this.pixels!=null)
 * @post returns the sampled pixel of (x,y) by gaussian function
 */
private Pixel sampleGaussian(double u, double v) {
    double w = 3; // sampling distance
    double sqrSigma = Math.pow(w / 3.0, 2); // sigma^2
    double normal = 0;
    double red = 0, green = 0, blue = 0;
    double minIX = Math.round(u - w);
    double maxIX = Math.round(u + w);
    double minIY = Math.round(v - w);
    double maxIY = Math.round(v + w);

    for (int ix = (int) minIX; ix <= maxIX; ix++) {
        for (int iy = (int) minIY; iy <= maxIY; iy++) {
            double sqrD = Math.pow(ix - u, 2) + Math.pow(iy - v, 2);
            // squared distance between (ix,iy) and (u,v)
            if (sqrD < Math.pow(w, 2) && ix >= 0 && iy >= 0
                    && ix < pixels.length && iy < pixels[0].length) {
                // gaussian function
                double gaussianWeight = Math.pow(2, -1 * (sqrD / sqrSigma));
                normal += gaussianWeight;
                red += gaussianWeight * pixels[ix][iy].getRed();
                green += gaussianWeight * pixels[ix][iy].getGreen();
                blue += gaussianWeight * pixels[ix][iy].getBlue();
            }
        }
    }
    red /= normal;
    green /= normal;
    blue /= normal;
    return new Pixel(red, green, blue);
}

実際の回転:

     /**
 * @pre (this!=null) && (this.pixels!=null) && (1 <= samplingMethod <= 3)
 * @post creates a new rotated-by-degrees Image and returns it
 */
public myImage rotate(double degrees, int samplingMethod) {
    myImage outputImg = null;

    int t = 0;
    for (; degrees < 0 || degrees >= 180; degrees += (degrees < 0) ? 180
            : -180)
        t++;

    int w = this.pixels.length;
    int h = this.pixels[0].length;
    double cosinus = Math.cos(Math.toRadians(degrees));
    double sinus = Math.sin(Math.toRadians(degrees));

    int width = Math.round((float) (w * Math.abs(cosinus) + h * sinus));
    int height = Math.round((float) (h * Math.abs(cosinus) + w * sinus));

    w--;
    h--; // move from (1,..,k) to (0,..,1-k)

    Pixel[][] pixelsArray = new Pixel[width][height];
    double x = 0; // x coordinate in the source image
    double y = 0; // y coordinate in the source image

    if (degrees >= 90) { // // 270 or 90 degrees turn
        double temp = cosinus;
        cosinus = sinus;
        sinus = -temp;
    }

    for (int i = 0; i < width; i++) {
        for (int j = 0; j < height; j++) {

            double x0 = i;
            double y0 = j;
            if (degrees >= 90) {
                if ((t % 2 == 1)) { // 270 degrees turn
                    x0 = j;
                    y0 = width - i - 1;
                } else { // 90 degrees turn
                    x0 = height - j - 1;
                    y0 = i;
                }
            } else if (t % 2 == 1) { // 180 degrees turn
                x0 = width - x0 - 1;
                y0 = height - y0 - 1;
            }

            // calculate new x/y coordinates and
            // adjust their locations to the middle of the picture
            x = x0 * cosinus - (y0 - sinus * w) * sinus;
            y = x0 * sinus + (y0 - sinus * w) * cosinus;

            if (x < -0.5 || x > w + 0.5 || y < -0.5 || y > h + 0.5)
                // the pixels that does not have a source will be painted in
                // default white
                pixelsArray[i][j] = new Pixel(255, 255, 255);
            else {
                if (samplingMethod == 1)
                    pixelsArray[i][j] = sampleNearestNeighbor(x, y);
                else if (samplingMethod == 2)
                    pixelsArray[i][j] = sampleBilinear(x, y);
                else if (samplingMethod == 3)
                    pixelsArray[i][j] = sampleGaussian(x, y);
            }
        }
        outputImg = new myImage(pixelsArray);
    }

    return outputImg;
}

Answer 2

ハックのように聞こえるかもしれませんが、これが最も簡単な方法であり、大企業のソリューションでさえこれを使用しています。

トリックは、最初に必要なサイズの 2 倍のサイズの画像を作成し、次にすべての描画呼び出しを実行してから、必要な元のサイズにサイズ変更することです。

簡単に実行できるだけでなく、非常に高速で、非常に優れた結果が得られます。エッジにぼかしを適用する必要がある場合は、すべてこのトリックを使用します。

これのもう 1 つの利点は、画像の残りの部分にぼかしが含まれず、くっきりとしたクリアなままであることです。回転した画像の境界のみが滑らかになります。

Answer 3

あなたが試すことができることの1つは、 を使用imageantialias()してエッジを滑らかにすることです。

それがニーズに合わない場合、GD 自体ではおそらく十分ではありません。

GD は、実際のスムージングなどを必要とせずに、すべての機能に対して非常に高速な方法を使用します。適切な画像編集が必要な場合は、ImageMagick (サーバーに追加のソフトウェアが必要) を調べるか、GD に基づいて独自の関数を作成することができます。

ただし、php は大量のデータを扱うと非常に遅くなるため、独自の関数を作成するとがっかりする可能性があることに注意してください。(私の経験から、PHP はコンパイルされたコードよりも約 40 倍遅いです。)

結果の品質が重要な画像作業にはImageMagickを使用することをお勧めします。