2.2 カラー画像の減色

カラー画像では各ピクセル（画素）はR,G,Bがそれぞれ0から255までの値を取るのでカラー値は256×256×256個ある．画素の中にこれらのカラー値が何個ずつあるかがカラーヒストグラムであるが，しかしこのままではカラー値が多すぎる．そこで色数を少なくする．例えば，4×4×4に落とす．すなわちR,G,Bそれぞれについて，0から255の区間を，0から63，64から127，128から191，192から255の4つに分ける．そしてRが0から63の間で，Gも0から63の間，Bも0から63の間であるカラー値をカラー値0とし，Rが64から127の間で，Gが0から63の間，Bも0から63の間であるカラー値をカラー値1，Rが128から191の間で，Gが0から63の間，Bも0から63の間であるカラー値をカラー値2，としていき最後の，Rが192から255の間で，Gも192から255の間，Bも192から255の間であるカラー値をカラー値63とする．このようにすれば64色の画像が得られる．フルカラー（すなわち256×256×256色）画像を64色に減色した画像を出力せよ．減色した画像の各ピクセルの色はR,G,Bそれぞれの区間の中間値，例えばRが0から63までの間ならR=32とする．

カラー画像の入出力

この演習を行う前に，カラー画像がどのような構造であるのか簡単に復習しよう．カラー画像の例として，ダウンロードした画像データの中の 7.ppm を画像ビューワで開いて見よ．この画像のサイズは横128ピクセル，縦128ピクセルである．

カラー画像の各画素は RGB値を持っている．RGB値がそれぞれ0から255の輝度値をとる場合にはRGB の組合せは 256×256×256=1677万7216通りとなる（フルカラー画像）．

ここで，7.ppm の一番左上の画素値は (R，G，B)=(181, 189, 214) であり，一番右下の画素値が (R，G，B)=(115, 117, 111) であることを画像ビューワを使って確認せよ．

カラー画像 (ppmファイル) のフォーマット

ここではカラー画像 (ppmファイル) のフォーマットを概説する．まず， 7.ppm をテキストエディタで開いてみよ．するとヘッダ部分は「P6，128 128，255」となっており，pgm ファイル（前回のモノクロ画像のフォーマット）とほとんど同じであることが分かる．P6は，バイナリ形式の Portable PixelMap file format (ppmファイル)ということを示す識別符号である．128 128 は画像の横，縦のサイズであり，255はこの画像の最大輝度値である．その後に続く記号のようなものが，各画素の RGB 値である．前回のモノクロ画像では各画素に1つの輝度値が与えられていたが，カラー画像の場合，1つの画素に RGB値が入っているので，データサイズはモノクロ画像の3倍になる．各画素の RGB値はどのように記述されているのか例示する．例えば2×2のカラー画像の場合，下の図のように初めの画素のRGB，次の画素のRGB，という順番で記述されている．すなわち，モノクロ画像の場合と比べて横に3倍の情報が記述されている．

サンプルプログラムとして，カラー画像中の画素の座標とその R値を表示するプログラムを掲載しておく．これを参考にして G値， B値も表示できるようにサンプルプログラムを改良してみよ．

サンプルプログラム

カラー画像の減色

フルカラー画像は256×256×256個の色があり多すぎる．そこで減色して色数を少なくする．ここでは4×4×4個（64色）に減色する簡単な方法を説明する．R，G，Bそれぞれについて，0から255の区間を

の4つの区間に分ける．4区間の代表の色をそれぞれ32，96, 160, 224とする．

このようにしてRGBをそれぞれ4区間に分けておけば，RGBの組合せは64通りとなる．例えば，ある画素のRGB値が(112,55,220)であった場合，その画素のRGB値を上記の区間に割り振り，その代表色に塗りなおして(96,32,224)とする．このようにして全ての画素を代表色で置き換えればフルカラー画像は64色画像になる．

サンプルプログラムとして，R値を4つの代表色に塗りなおすプログラムを掲載しておく．このプログラムを改良して64色に減色した画像を作成せよ．

サンプルプログラム

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