Introduction

何年画像処理の仕事やっているのって話な内容だけど…。

Stride の計算方法があやふやになって、すぐに思い出せなかったのと 4 バイトアライメントが Width に対して適用されると完全に間違って思っていたので忘備録。

同時に、何故か OpenCV の RGB オーダーが RGB だと思い、Windows の Bitmap の順番と違うと完全に勘違いしていた。

コードは下記。

Wrap up!!

Stride

4 バイトアライメントになるのは、行あたりのバイト数であって、幅ではない。
例えば、21 x 21 の 24bit Bitmap の場合、System.Drawing.Imaging.BitmapData が返す各プロパティは下記になる。

Property Value
Stride 64
Width 21
Height 21

なお、OpenCV の Mat の場合、21 x 21 の 24bit の png を読み込んだ場合、Mat が返す各プロパティまたはメソッドは下記になる。

Property/Method Value
Step() 63
Cols 21
Rows 21

Stride の計算式は下記の通り。

Step = Width * Channels
Stride = Step + (4 - Step % 4) % 4;

上記式の 4 は 画像の形式云々の 32bit という意味ではなく、あくまで 4 バイトに合わせるという意味である。
つまり、指定した Step 以上の最小の 4 の倍数を求めているだけである。
だから、Step が 72 の場合は 72 のまま。

また、上記の公式は 8bit だろうが、16bit だろう 32bit にも適用できる。
下記はそれを示した単体テスト。

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public static int RoundUp(int width, int factor)
{
    return width + (factor - width % factor) % factor;
}

[Theory]
[InlineData(20, 3, PixelFormat.Format24bppRgb)]
[InlineData(21, 3, PixelFormat.Format24bppRgb)]
[InlineData(22, 3, PixelFormat.Format24bppRgb)]
[InlineData(23, 3, PixelFormat.Format24bppRgb)]
[InlineData(20, 1, PixelFormat.Format8bppIndexed)]
[InlineData(21, 1, PixelFormat.Format8bppIndexed)]
[InlineData(22, 1, PixelFormat.Format8bppIndexed)]
[InlineData(23, 1, PixelFormat.Format8bppIndexed)]
public void CheckStride(int width, int channels, PixelFormat pixelFormat)
{
    using var bitmap = new Bitmap(width, width, pixelFormat);
    var bitmapData = bitmap.LockBits(new Rectangle(0, 0, width, width), ImageLockMode.ReadOnly, pixelFormat);
    var stride = RoundUp(width * channels, 4);
    Assert.Equal(stride, bitmapData.Stride);
}

もっとも、8bit はともかく、16bit のビットマップなんぞお目にかかるとは思えないが。

RGB の順序

画素データを抜き出すコードが省かれているが、おおよそは下記の通り。

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[Fact]
public void CheckRgbOrder()
{
    // R is 255, G is 127, B is 39
    const byte r = 255;
    const byte g = 127;
    const byte b = 39;
    var path = Path.Combine("testdata", "orange.png");
    using var bitmap = Image.FromFile(path) as Bitmap;
    using var mat = Cv2.ImRead(path);

    var width = mat.Width;
    var height = mat.Height;
    var channels = mat.Channels();
    var pixelCount = width * height;

    var bitmapPixelDataWithPadding = Lib.GetPixelDataWithPadding(bitmap);
    var bitmapPixelDataWithoutPadding = Lib.GetPixelDataWithoutPadding(bitmap);
    var matPixelDataWithoutPadding = Lib.GetPixelDataWithoutPadding(mat);

    Assert.Equal(matPixelDataWithoutPadding.Length, bitmapPixelDataWithoutPadding.Length);
    Assert.NotEqual(matPixelDataWithoutPadding.Length, bitmapPixelDataWithPadding.Length);

    for (int i = 0; i < pixelCount; i++)
    {
        // In Windows Bitmap and OpenCV mat, Pixel order is BGR rather than RGB
        var index = i * channels;
        var bitmapPixel1 = bitmapPixelDataWithoutPadding[index + 0];
        var bitmapPixel2 = bitmapPixelDataWithoutPadding[index + 1];
        var bitmapPixel3 = bitmapPixelDataWithoutPadding[index + 2];
        var matPixel1 = matPixelDataWithoutPadding[index + 0];
        var matPixel2 = matPixelDataWithoutPadding[index + 1];
        var matPixel3 = matPixelDataWithoutPadding[index + 2];

        Assert.Equal(bitmapPixel1, matPixel1);
        Assert.Equal(bitmapPixel2, matPixel2);
        Assert.Equal(bitmapPixel3, matPixel3);

        Assert.Equal(b, matPixel1);
        Assert.Equal(g, matPixel2);
        Assert.Equal(r, matPixel3);
    }
}

Source Code

https://github.com/takuya-takeuchi/Demo/tree/master/ComputerVision/OpenCV/C#/05_StrideAndRGBOrder