【C#】n乗根の計算

n乗根の計算で、例えば8の3乗根( \(\sqrt [ 3 ]{ 8 } =2\) )を計算するにはMathクラスのPowメソッドを用いて

 

Math.Pow(8.0, 1.0 / 3.0);

 

と、すれば答え  が求められます。

しかし、負の値のn乗根、例えば \(\sqrt [ 3 ]{ -8 }\)、を求めようと

 

Math.Pow(-8.0, 1.0 / 3.0);

 

とすると、答えは -2 を期待するところですが、C#ではNaNとなり、答えが求まりません。

しかし、負の値であっても、奇数乗根の場合は答えを求めたい。

 

という事で、こんなメソッドを作ってみました↓

private double NthRoot(double x, int n) 
{ 
	if (x >= 0) 
	{ 
		// 通常のn乗根 
		return Math.Pow(x, 1.0 / (double)n); 
	} 
	else 
	{ 
		if ((n % 2) != 0) 
		{ 
			// 奇数乗根の場合 
			return -Math.Pow(-x, 1.0 / (double)n); 
		} 
		else 
		{ 
			// 偶数乗根の場合 
			return double.NaN; 
		} 
	} 
}

(参考)Math.Powメソッド

https://msdn.microsoft.com/ja-jp/library/system.math.pow(v=vs.110).aspx

 

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【C#】アンチエイリアスの設定

アンチエイリアス(antialias)とは、特に斜めの線を描画した時にギザギザになるのをなめらかにする処理ですが、C#ではGraphicsクラスのSmoothingModeプロパティSystem.Drawing.Drawing2D.SmoothingMode列挙型で指定することができます。

 

【指定例】

e.Graphics.SmoothingMode = System.Drawing.Drawing2D.SmoothingMode.AntiAlias;

 

【アンチエイリアス処理なし】

 

【アンチエイリアス処理あり】

 

指定するSmoothingMode列挙型ごとの描画結果を以下に示します。

 

【SmoothingMode.None】

 

【SmoothingMode.Default】

 

【SmoothingMode.HighSpeed】

 

【SmoothingMode.AntiAlias】

 

【SmoothingMode.HighQuality】

 

補足

このアンチエイリアスの設定は、線や文字を描画する際の設定となります。
画像を描画する際のギザギザを滑らかにしたい場合は、補間モード(InterpolationMode)となります。
この補間モードについては、下記ページを参照ください。

【C#】補間モード(InterpolationMode)の設定

 

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【C#】寸法線の描画

GraphicsPathを使うことで、文字を任意角度で表示することが出来るのを知った元メカ屋な私。

これは寸法線の描画に使えそう!

と思い、寸法線の描画部分をクラスにまとめたものを作成してみました。

 

実行画面

 

寸法線描画のクラス↓

public class Dimension
{
    ///<summary>
    /// 線の色を取得設定します。
    /// </summary>
    public static Color LineColor { get; set; } = Color.Green;

    /// <summary>
    /// 文字の色を取得設定します。
    /// </summary>
    public static Color TextColor { get; set; } = Color.DeepSkyBlue;

    /// <summary>
    /// フォントの名前を取得設定します。
    /// </summary>
    public static FontFamily Family { get; set; } = new FontFamily("Arial");

    /// <summary>
    /// フォントのスタイルを取得設定します。
    /// </summary>
    public static FontStyle Style { get; set; } = FontStyle.Regular;

    /// <summary>
    /// 文字のサイズ(emスクエア)を取得設定します。
    /// </summary>
    public static float EmSize { get; set; } = 18.0f;

    /// <summary>
    /// 文字の書式設定を取得設定します。
    /// </summary>
    public static StringFormat Format { get; set; } = new StringFormat();

    /// <summary>
    /// 寸法値の表示位置の中心からのズレを取得設定します。
    /// </summary>
    public static float TextOffsetX { get; set; } = 0.0f;

    /// <summary>
    /// 寸法値の表示位置の寸法線からの距離を取得設定します。
    /// </summary>
    public static float TextOffsetY { get; set; } = 8.0f;

    /// <summary>
    /// 寸法線の線幅を取得設定します。
    /// </summary>
    public static float LineWidth { get; set; } = 1f;

    /// <summary>
    /// 矢印の大きさを取得設定します。
    /// </summary>
    public static float ArrowSize { get; set; } = 8f;


    /// <summary>
    /// 寸法線の描画
    /// </summary>
    /// <param name="g">描画先のGraphicsオブジェクトを指定します。</param>
    /// <param name="StartPoint">寸法を引き出す位置を指定します。(開始点側)</param>
    /// <param name="EndPoint">寸法を引き出す位置を指定します。(終了点側)</param>
    /// <param name="Offset">指定した点から寸法線を表示するまでの距離を指定します。</param>
    /// <param name="Text">寸法値に表示する文字を指定します。</param>
    public static void DrawDimension(Graphics g, PointF StartPoint, PointF EndPoint, float Offset, string Text)
    {
        // 2点間の中心座標
        PointF center = new PointF((StartPoint.X + EndPoint.X) / 2f, (StartPoint.Y + EndPoint.Y) / 2f);
        // 文字の回転角度
        float thRad = (float)Math.Atan2(EndPoint.Y - StartPoint.Y, EndPoint.X - StartPoint.X);  // ラジアン
        float th = thRad * 180.0f / (float)Math.PI;

        // パスの作成
        var pathText = new System.Drawing.Drawing2D.GraphicsPath();

        //////////////////////////////////////////////////////////////////
        // 寸法値の描画
        pathText.AddString(
                    Text,
                    Family,
                    (int)Style,
                    EmSize,
                    new PointF(0, 0),
                    Format);

        // 文字の領域取得
        RectangleF rect = pathText.GetBounds();

        // アフィン変換行列の計算
        var mat = new System.Drawing.Drawing2D.Matrix();

        // いったん文字を原点へ移動(文字領域の中心下側が基準)
        mat.Translate(-rect.Width / 2f, -rect.Height, System.Drawing.Drawing2D.MatrixOrder.Append);
        // オフセット分の移動(Y方向は逆に移動する)
        mat.Translate(TextOffsetX, -TextOffsetY - Offset, System.Drawing.Drawing2D.MatrixOrder.Append);
        // 寸法線に合わせた回転
        mat.Rotate(th, System.Drawing.Drawing2D.MatrixOrder.Append);
        // 表示位置まで移動
        mat.Translate(center.X, center.Y, System.Drawing.Drawing2D.MatrixOrder.Append);

        // パスをアフィン変換
        pathText.Transform(mat);

        // 寸法値用ブラシの作成
        var brushText = new SolidBrush(TextColor);

        // 描画
        g.FillPath(brushText, pathText);

        //////////////////////////////////////////////////////////////////
        // 寸法補助線の描画

        // 寸法線用ペンの作成
        var penLine = new Pen(LineColor, LineWidth);

        float lineLength = Offset + 5f; // 少し飛び出させる

        // StartPoint側の描画
        var StartPointDst = new PointF(
            StartPoint.X + lineLength * (float)Math.Cos(thRad - Math.PI / 2.0),
            StartPoint.Y + lineLength * (float)Math.Sin(thRad - Math.PI / 2.0)
            );
        g.DrawLine(penLine, StartPoint, StartPointDst);

        // EndPoint側の描画
        var EndPointDst = new PointF(
            EndPoint.X + lineLength * (float)Math.Cos(thRad - Math.PI / 2.0),
            EndPoint.Y + lineLength * (float)Math.Sin(thRad - Math.PI / 2.0)
            );
        g.DrawLine(penLine, EndPoint, EndPointDst);

        //////////////////////////////////////////////////////////////////
        // 寸法線(矢印)の描画
        System.Drawing.Drawing2D.AdjustableArrowCap  arrow
                    = new System.Drawing.Drawing2D.AdjustableArrowCap(ArrowSize, ArrowSize, false);

        penLine.CustomStartCap = arrow;
        penLine.CustomEndCap = arrow;

        var StartPointOffset = new PointF(
            StartPoint.X + Offset * (float)Math.Cos(thRad - Math.PI / 2.0),
            StartPoint.Y + Offset * (float)Math.Sin(thRad - Math.PI / 2.0)
            );

        var EndPointOffset = new PointF(
            EndPoint.X + Offset * (float)Math.Cos(thRad - Math.PI / 2.0),
            EndPoint.Y + Offset * (float)Math.Sin(thRad - Math.PI / 2.0)
            );

        // 矢印の描画
        g.DrawLine(penLine, StartPointOffset, EndPointOffset);
    }
}

使用する側はこんな感じで↓

private void Form1_Paint(object sender, PaintEventArgs e)
{
    var StartPoint = new PointF();
    var EndPoint = new PointF();

    // 四角形の描画
    var p = new Pen(Brushes.Black, 2);
    e.Graphics.DrawRectangle(p, 100, 100, 200, 200);
    e.Graphics.DrawRectangle(p, 100, 100, 400, 300);

    ///////////////////////////////////////////////////////////////
    // 横方向の寸法線の描画
    StartPoint.X = 100; StartPoint.Y = 100;
    EndPoint.X = 300; EndPoint.Y = 100;
    Dimension.DrawDimension(e.Graphics, StartPoint, EndPoint, 20, "200");

    StartPoint.X = 100; StartPoint.Y = 100;
    EndPoint.X = 500; EndPoint.Y = 100;
    Dimension.DrawDimension(e.Graphics, StartPoint, EndPoint, 50, "400");

    ///////////////////////////////////////////////////////////////
    // 縦方向の寸法線の描画
    StartPoint.X = 100; StartPoint.Y = 300;
    EndPoint.X = 100; EndPoint.Y = 100;
    Dimension.DrawDimension(e.Graphics, StartPoint, EndPoint, 20, "200");

    StartPoint.X = 100; StartPoint.Y = 400;
    EndPoint.X = 100; EndPoint.Y = 100;
    Dimension.DrawDimension(e.Graphics, StartPoint, EndPoint, 50, "300");

    ///////////////////////////////////////////////////////////////
    // 斜めの寸法線の描画
    StartPoint.X = 100; StartPoint.Y = 100;
    EndPoint.X = 500; EndPoint.Y = 400;
    Dimension.DrawDimension(e.Graphics, StartPoint, EndPoint, 20, "500");
}

プログラムはこちら↓に置いておきました。

DrawDimensionLine.zip(Visual Studio 2015)

 

機械製図的には寸法線の引き出し方向など、怪しい部分もありそうなので、良い感じになるように修正してみて下さい。

 

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【C#】GraphicsPathの領域取得

GraphicsPathを囲む外接四角形の領域はGetBoundsメソッドで取得することができます。

private void Form1_Paint(object sender, PaintEventArgs e)
{
    // パスの作成
    var path = new System.Drawing.Drawing2D.GraphicsPath();

    // 四角形の追加
    path.AddRectangle(new Rectangle(30, 50, 50, 80));
    // 多角形の追加
    path.AddPolygon(
        new Point[]{
            new Point(100, 20),
            new Point(150, 200),
            new Point(60, 70)
        }
        );
    // 円の追加
    path.AddEllipse(150, 30, 50, 50);

    // 描画
    e.Graphics.DrawPath(Pens.Red, path);

    // パスに外接する四角形領域
    RectangleF rect = path.GetBounds();

    // 領域の描画
    e.Graphics.DrawRectangle(Pens.Blue, rect.X, rect.Y, rect.Width, rect.Height);

    ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
    // 文字の追加

    // 文字用にパスの作成
    var pathString = new System.Drawing.Drawing2D.GraphicsPath();
    pathString.AddString(
        "GraphicsPath",
        new FontFamily("Arial"),
        (int)FontStyle.Regular,
        48.0f,
        new Point(20, 250), // 文字の表示位置(左上の座標)
        new StringFormat()
        );

    // パスに外接する四角形領域
    RectangleF rectString = pathString.GetBounds();

    e.Graphics.DrawPath(Pens.Red, pathString);

    // 領域の描画
    e.Graphics.DrawRectangle(Pens.Blue, rectString.X, rectString.Y, rectString.Width, rectString.Height);
    // 文字の表示位置(20, 250)を描画
    e.Graphics.FillEllipse(Brushes.Blue, 15, 245, 10, 10);

}

実行結果

 

GraphicsPathを使うと複数の領域の外接四角形の領域が簡単に取得できるので、パスの領域を描画せずとも、領域の最大/最小の範囲を取得するのに便利です。

 

また、文字の領域も実際に描画している領域を取得できるので、これはこれで便利かも??

 

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【C#】GraphicsPathの描画

GraphicsPathの特長の一つでもあるアフィン変換を駆使した描画をしてみたいと思います。

 

パスの描画は、パスをnewしてAddLineなどのメソッドで図形を描画し、DrawPath(輪郭の描画)やFillPath(塗りつぶした描画)で描画を行います。

private void Form1_Paint(object sender, PaintEventArgs e)
{
    var path = new System.Drawing.Drawing2D.GraphicsPath();

    // 線の追加
    path.AddLine(0, 75, 300, 75);
    // 円の追加
    path.AddEllipse(75, 75, 50, 50);
    // 文字の追加
    path.AddString(
        "GraphicsPath",
        new FontFamily(System.Drawing.Text.GenericFontFamilies.Serif),
        (int)FontStyle.Regular,
        48.0f,
        new Point(10, 20),
        new StringFormat()
        );

    // 描画(塗りつぶす)
    e.Graphics.FillPath(Brushes.Red, path);

    ///////////////////////////////////////////////////////////////////
    // アフィン変換行列
    var mat = new System.Drawing.Drawing2D.Matrix();
    // せん断
    mat.Shear(-2, 0, System.Drawing.Drawing2D.MatrixOrder.Append);
    // 拡大
    mat.Scale(1.5f, 2.0f, System.Drawing.Drawing2D.MatrixOrder.Append);
    // 回転
    mat.Rotate(-30, System.Drawing.Drawing2D.MatrixOrder.Append);
    // 平行移動
    mat.Translate(100, 150, System.Drawing.Drawing2D.MatrixOrder.Append);
    ///////////////////////////////////////////////////////////////////

    // パスをアフィン変換
    path.Transform(mat);
    // Penの作成
    var p = new Pen(Brushes.Blue, 3);
    // 描画(輪郭を線幅3で描画)
    e.Graphics.DrawPath(p, path);
}

実行結果

 

実際に実行して気が付いたのですが、線を塗りつぶし(FillPath)で描画すると、線は表示されないようです。

 

一度作成したPathは使いまわして描画できるので、星みたいな多角形をいくつも書くのにも便利かと思います。

 

文字を歪めたり、回転されられるのは、なんか楽しい!

 

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【C#】GraphicsPath

GraphicsPath(名前空間:System.Drawing.Drawing2D)ですが、線や丸を書くだけで、DrawXXX系のメソッドでも出来るしなんか面倒臭いやつ?!

と、思っていたのですが、GraphicsPathに含まれているメソッドを見ていたら、少し認識が変わりました。

 

とりあえず気になったメソッドは

GetBounds パスの領域に外接する四角形の取得
IsVisible 指定した点がパス領域内に含まれるかどうか
Transform パスをアフィン変換します。
Widen パスの領域を囲むパスへ変換します。

 

など。

他にも気になるメソッドはあるのですが、まだ、使い方が分からず。。

 

上記のメソッドを使う事で、下図のようにライン上をマウスポインタが移動したか?などのイベント処理を行う事ができます。

 

このGraphicsPathを使うことで、以下のような使い方が便利かと思います。

 

●図形編集用のマーカーなど

●枠線の表示

●寸法線の表示

 

【C#】寸法線の描画

 

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【C#】Bitmap画像データの拡大縮小

Bitmap画像を拡大縮小するには、Bitmapクラスのコンストラクタで、

Bitmap bmpOrijinal = new Bitmap("sample.bmp");

int scale = 50;
Bitmap bmpResize = new Bitmap(
    bmpOrijinal,
    bmpOrijinal.Width * scale,
    bmpOrijinal.Height * scale
    );

pictureBox1.Image = bmpResize;

(処理結果)

 

のようにすると簡単に画像を拡大縮小をすることができますが、このやり方では、いくつか不都合があります。

 

●モノクロ8bit画像に対応していない。

●補間モードを指定できない。

●画像を拡大すると、0.5画素分、位置がズレている。

●リサイズ後のBitmapは32bitになってしまう。

 

ということで、これらに対応したメソッドを作ってみました。

/// <summary>
/// Bitmap画像データのリサイズ
/// </summary>
/// <param name="original">元のBitmapクラスオブジェクト</param>
/// <param name="width">リサイズ後の幅</param>
/// <param name="height">リサイズ後の高さ</param>
/// <param name="interpolationMode">補間モード</param>
/// <returns>リサイズされたBitmap</returns>
private Bitmap ResizeBitmap(Bitmap original, int width, int height, System.Drawing.Drawing2D.InterpolationMode interpolationMode)
{
    Bitmap bmpResize;
    Bitmap bmpResizeColor;
    Graphics graphics = null;

    try
    {
        System.Drawing.Imaging.PixelFormat pf = original.PixelFormat;

        if (original.PixelFormat == System.Drawing.Imaging.PixelFormat.Format8bppIndexed)
        {
            // モノクロの時は仮に24bitとする
            pf = System.Drawing.Imaging.PixelFormat.Format24bppRgb;
        }

        bmpResizeColor = new Bitmap(width, height, pf);
        var dstRect = new RectangleF(-0.5f, -0.5f, width, height);
        var srcRect = new RectangleF(-0.5f, -0.5f, original.Width, original.Height);
        graphics = Graphics.FromImage(bmpResizeColor);
        graphics.Clear(Color.Transparent);
        graphics.InterpolationMode = interpolationMode;
        graphics.DrawImage(original, dstRect, srcRect, GraphicsUnit.Pixel);

    }
    finally
    {
        if (graphics != null)
        {
            graphics.Dispose();
        }
    }

    if (original.PixelFormat == System.Drawing.Imaging.PixelFormat.Format8bppIndexed)
    {
        // モノクロ画像のとき、24bit→8bitへ変換

        // モノクロBitmapを確保
        bmpResize = new Bitmap(
            bmpResizeColor.Width, 
            bmpResizeColor.Height, 
            System.Drawing.Imaging.PixelFormat.Format8bppIndexed
            );

        var pal = bmpResize.Palette;
        for (int i = 0; i < bmpResize.Palette.Entries.Length; i++)
        {
            pal.Entries[i] = original.Palette.Entries[i];
        }
        bmpResize.Palette = pal;

        // カラー画像のポインタへアクセス
        var bmpDataColor = bmpResizeColor.LockBits(
                new Rectangle(0, 0, bmpResizeColor.Width, bmpResizeColor.Height),
                System.Drawing.Imaging.ImageLockMode.ReadWrite,
                bmpResizeColor.PixelFormat
                );

        // モノクロ画像のポインタへアクセス
        var bmpDataMono = bmpResize.LockBits(
                new Rectangle(0, 0, bmpResize.Width, bmpResize.Height),
                System.Drawing.Imaging.ImageLockMode.ReadWrite,
                bmpResize.PixelFormat
                );

        int colorStride = bmpDataColor.Stride;
        int monoStride = bmpDataMono.Stride;

        unsafe
        {
            var pColor = (byte*)bmpDataColor.Scan0;
            var pMono = (byte*)bmpDataMono.Scan0;
            for (int y = 0; y < bmpDataColor.Height; y++)
            {
                for (int x = 0; x < bmpDataColor.Width; x++)
                {
                    // R,G,B同じ値のため、Bの値を代表してモノクロデータへ代入
                    pMono[x + y * monoStride] = pColor[x * 3 + y * colorStride];    
                }
            }
        }

        bmpResize.UnlockBits(bmpDataMono);
        bmpResizeColor.UnlockBits(bmpDataColor);

        // 解放
        bmpResizeColor.Dispose();
    }
    else
    {
        // カラー画像のとき
        bmpResize = bmpResizeColor;
    }

    return bmpResize;
}

このResizeBitmapメソッドを使って、このようなプログラムを書くと

Bitmap bmpOrijinal = new Bitmap("sample.bmp");

int scale = 50;
Bitmap bmpResize = ResizeBitmap(
    bmpOrijinal,
    bmpOrijinal.Width * scale,
    bmpOrijinal.Height * scale,
    System.Drawing.Drawing2D.InterpolationMode.NearestNeighbor
    );

pictureBox1.Image = bmpResize;

(処理結果)

 

となります。

モノクロの処理は少しまどろっこしい感じもしますが、画像データのリサイズや補間の部分を自前で書くよりは簡単!?

 

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【C#】画像の座標系

画像を描画するにはDrawImageメソッドを用いますが、DrawImageメソッドはいくつものオバーロードが定義されていますが、画像の拡大縮小を考慮すると、個人的には以下の定義をよく用います。

public void DrawImage(
     Image image,
     Rectangle destRect,
     int srcX,
     int srcY,
     int srcWidth,
     int srcHeight,
     GraphicsUnit srcUnit
)
public void DrawImage(
     Image image,
     Rectangle destRect,
     float srcX,
     float srcY,
     float srcWidth,
     float srcHeight,
     GraphicsUnit srcUnit
)

この時の座標系は下図の用になり、元の画像に対して、画像の描画先(destRect)を大きくすると画像の拡大となり、描画先を小さくすると画像の縮小となります。

 

 

しかしながら、以下のように単純に画像の拡大のプログラムを実行すると、

private void pictureBox1_Paint(object sender, PaintEventArgs e)
{
     var srcImage = new Bitmap("sample.bmp");
     Graphics g = e.Graphics;
     g.InterpolationMode = System.Drawing.Drawing2D.InterpolationMode.NearestNeighbor;

     g.DrawImage(
          srcImage,
          new Rectangle(0, 0, srcImage.Width * 50, srcImage.Height * 50),
          0,
          0,
          srcImage.Width,
          srcImage.Height,
          GraphicsUnit.Pixel
     );
}

 

このように画素の半分だけ画像が左上にずれて表示されてしまいます。

 

これは、元の画像の座標系の原点が画素の中心部分にあるためで、このようになります。

 

このズレを無くすには、やり方は2つ

 

●PixelOffsetModeを指定する方法

private void pictureBox1_Paint(object sender, PaintEventArgs e)
{
     var srcImage = new Bitmap("sample.bmp");
     Graphics g = e.Graphics;
     g.InterpolationMode = System.Drawing.Drawing2D.InterpolationMode.NearestNeighbor;
     g.PixelOffsetMode = System.Drawing.Drawing2D.PixelOffsetMode.Half;

     g.DrawImage(
          srcImage,
          new Rectangle(0, 0, srcImage.Width * 50, srcImage.Height * 50),
          0,
          0,
          srcImage.Width,
          srcImage.Height,
          GraphicsUnit.Pixel
     );
}

●元の画像の座標を0.5画素ズラす方法

private void pictureBox1_Paint(object sender, PaintEventArgs e)
{
    var srcImage = new Bitmap("sample.bmp");

    Graphics g = e.Graphics;
    g.InterpolationMode = System.Drawing.Drawing2D.InterpolationMode.NearestNeighbor;


    g.DrawImage(
        srcImage,
        new Rectangle(0, 0, srcImage.Width * 50, srcImage.Height * 50),
        -0.5f,
        -0.5f,
        srcImage.Width,
        srcImage.Height,
        GraphicsUnit.Pixel
        );
}

このようにすると、表示のズレが無くなります。

 

単に画像を拡大/縮小表示するだけなら、PixelOffsetModeを指定した方が簡単だと思いますが、アフィン変換などの座標変換を伴う場合は、元の画像の座標を-0.5分だけ図ずらしたやり方の方が良いかと思います。

 

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【C#】画像の上下左右反転、90,180,270度回転

画像(Bitmap)の上下、左右反転、および90°、180°、270°の回転はImageクラスのRotateFlipメソッドを使うと簡単に行う事ができます。

 

 

上記プログラムの一部抜粋

// 表示する画像の読み込み
var bmpOriginal = new Bitmap("image.jpg");

// オリジナル画像(RotateNoneFlipNone)
picRotateNoneFlipNone.BackgroundImage = bmpOriginal;

// 上下反転画像(RotateNoneFlipY)
var bmpRotateNoneFlipY = (Bitmap)bmpOriginal.Clone(); // 画像のコピー
bmpRotateNoneFlipY.RotateFlip(RotateFlipType.RotateNoneFlipY);
picRotateNoneFlipY.BackgroundImage = bmpRotateNoneFlipY;

// 左右反転画像(RotateNoneFlipX)
var bmpRotateNoneFlipX = (Bitmap)bmpOriginal.Clone(); // 画像のコピー
bmpRotateNoneFlipX.RotateFlip(RotateFlipType.RotateNoneFlipX);
picRotateNoneFlipX.BackgroundImage = bmpRotateNoneFlipX;

// 上下左右反転画像(RotateNoneFlipXY)
var bmpRotateNoneFlipXY = (Bitmap)bmpOriginal.Clone(); // 画像のコピー
bmpRotateNoneFlipXY.RotateFlip(RotateFlipType.RotateNoneFlipXY);
picRotateNoneFlipXY.BackgroundImage = bmpRotateNoneFlipXY;

// 90°回転画像(bmpRotate90FlipNone)
var bmpRotate90FlipNone = (Bitmap)bmpOriginal.Clone(); // 画像のコピー
bmpRotate90FlipNone.RotateFlip(RotateFlipType.Rotate90FlipNone);
picRotate90FlipNone.BackgroundImage = bmpRotate90FlipNone;

// 180°回転画像(Rotate180FlipNone)
var bmpRotate180FlipNone = (Bitmap)bmpOriginal.Clone(); // 画像のコピー
bmpRotate180FlipNone.RotateFlip(RotateFlipType.Rotate180FlipNone);
picRotate180FlipNone.BackgroundImage = bmpRotate180FlipNone;

// 270°回転画像(Rotate270FlipNone)
var bmpRotate270FlipNone = (Bitmap)bmpOriginal.Clone(); // 画像のコピー
bmpRotate270FlipNone.RotateFlip(RotateFlipType.Rotate270FlipNone);
picRotate270FlipNone.BackgroundImage = bmpRotate270FlipNone;

回転や左右反転はRotateFlipTypeというenumで定義されているので、上下、左右反転、90°、180°、270°の回転の組み合わせで指定することができます。

(参考)

https://msdn.microsoft.com/ja-jp/library/system.drawing.rotatefliptype(v=vs.110).aspx

 

この方法ですが、個人的には以下のような場合に使用しています。

 

●カメラを90°回転させて配置させたときの画像の90°回転表示

●カメラ画像取り込み用のライブラリを使ったとき、画像の上下が反転している場合の上下反転

●機械学習用画像登録時、上下、左右反転、回転をした画像のデータ増し

 

など

 

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【C#】SplitContainerのPanel固定方法

SplitContainerのパネルのサイズは、フォームのリサイズやスピリッター(仕切り線)をマウスで操作することで、サイズが変更されますが、このパネルを固定する方法です。

 

 

フォームのリサイズに合わせて、パネルのサイズが変わらないようにするには FixedPanelプロパティで固定する方のパネルを選択します。

 

また、マウス操作でパネルのサイズが変更しないようにするには IsSplitterFixedプロパティTrueに設定します。

 

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【C#.NET】マイクロソフト仕様のアフィン変換

.NETでは座標のアフィン変換用にMatrixクラス(名前空間:System.Drawing.Drawing2D)が用意されています。

 

しかしながら、やっかいな事に、私の思う普通のアフィン変換の行列の表現が行と列が逆(転置されている)だし、行列の掛ける順番も逆になります。

 

つまり、私の思う普通のアフィン変換の行列は変換前の座標が\(\left( x,\quad y \right) \)、変換後の座標が\(\left( { x }^{ ‘ },\quad { y }^{ ‘ } \right) \)だとすると、

 

【普通のアフィン変換】

$$\left( \begin{matrix} { x }^{ ‘ } \\ { y }^{ ‘ } \\ 1 \end{matrix} \right) =\left( \begin{matrix} a & b & c \\ d & e & f \\ 0 & 0 & 1 \end{matrix} \right) \left( \begin{matrix} x \\ y \\ 1 \end{matrix} \right) $$

 

【マイクロソフトのアフィン変換】

$$\left( \begin{matrix} { x }^{ ‘ } & { y }^{ ‘ } & 1 \end{matrix} \right) =\left( \begin{matrix} x & y & 1 \end{matrix} \right) \left( \begin{matrix} a & d & 0 \\ b & e & 0 \\ c & f & 1 \end{matrix} \right) $$

 

となります。

さらにアフィン変換を行列で表現するときに、拡大縮小、回転、移動を行列で連続的に計算するときは、一般的なアフィン変換では行列の左側から掛けていきますが、マイクロソフト仕様では行列の右側から掛けてきます。

つまり、拡大縮小、回転、移動の行列をそれぞれ、S、R, T とするとし、拡大縮小S→回転R→移動Tの順番でアフィン変換をする場合、アフィン変換行列は

 

【普通のアフィン変換】

$$\left( \begin{matrix} { x }^{ ‘ } \\ { y }^{ ‘ } \\ 1 \end{matrix} \right) =TRS\left( \begin{matrix} x \\ y \\ 1 \end{matrix} \right)$$

 

【マイクロソフトのアフィン変換】

$$\left( \begin{matrix} { x }^{ ‘ } & { y }^{ ‘ } & 1 \end{matrix} \right) =\left( \begin{matrix} x & y & 1 \end{matrix} \right) SRT$$

 

のようになります。

さらに厄介なのが、アフィン変換行列にさらに変換行列を掛け合わせるメソッドが用意されていて、

 

拡大縮小:Scaleメソッド

回転:Rotateメソッド

移動:Translateメソッド

 

が用意されているのですが、例えば下記のようなコード

var mat = new Matrix(

                  1, 2,

                  3, 4,

                  5, 6

                  );
mat.Scale(7, 8);

を書くと、内部の計算は

$$\left( \begin{matrix} 7 & 0 & 0 \\ 0 & 8 & 0 \\ 0 & 0 & 1 \end{matrix} \right) \left( \begin{matrix} 1 & 2 & 0 \\ 3 & 4 & 0 \\ 5 & 6 & 1 \end{matrix} \right) =\left( \begin{matrix} 7 & 14 & 0 \\ 24 & 32 & 0 \\ 5 & 6 & 1 \end{matrix} \right) $$

 

となっています。

ここで問題なのが、最初にアフィン変換の行列はマイクロソフト仕様では行列の右側から掛けると言いましたが、単に

 

mat.Scale(7, 8);

 

と書くと、行列の左側から行列を掛けてしまいます。

これだと計算が合わないので、

 

mat.Scale(7, 8, MatrixOrder.Append);

 

と書くことで、

$$\left( \begin{matrix} 1 & 2 & 0 \\ 3 & 4 & 0 \\ 5 & 6 & 1 \end{matrix} \right) \left( \begin{matrix} 7 & 0 & 0 \\ 0 & 8 & 0 \\ 0 & 0 & 1 \end{matrix} \right) =\left( \begin{matrix} 7 & 16 & 0 \\ 21 & 32 & 0 \\ 35 & 48 & 1 \end{matrix} \right)$$

 

となります。

つまり、実質的にScaleメソッド、Rotateメソッド、Translateメソッドは必ずMatrixOrder.Appendを指定する必要があります。

私は、この事にハマったのですが、これさえ理解できれば

 

指定した点周りの回転:RotateAtメソッド

逆行列:Invertメソッド

 

なども用意されているので、アフィン変換をする分には使えなくは無い感じです。

 

座標の値をアフィン変換行列で変換した後の座標を求めるには TransformPointsメソッド を用います。
一連のソースコードは

var mat = new Matrix(

                  1, 2,

                  3, 4,

                  5, 6,

                  );
mat.Scale(7, 8, MatrixOrder.Append);
var poi = new Point[]{ new Point(10, 20), new Point(30, 40) };
mat.TransformPoints( poi );

とすると、
(10, 20) → (525, 848)
(30, 40) → (1085, 1808)

と変換されます。

ただ、さらに残念なのが、アフィン変換で用いられる行列は

 

$$\left( \begin{matrix} { m }_{ 11 } & { m }_{ 12 } & 0 \\ { m }_{ 21 } & { m }_{ 22 } & 0 \\ { d }_{ x } & { d }_{ y } & 1 \end{matrix} \right) $$

 

となり、3列目の値はアフィン変換では用いられないので、設定することはできません。

というのが、マイクロソフトの仕様なのですが、設定できればもう少し汎用的に使えたのに...

ここで、わざわざマイクロソフト仕様と書いたのは、他にもDirect3Dでも同様の計算となるためです。

Direct3Dに近いOpenGLでは、ここで言っている一般的なアフィン変換となるので、混同しないように注意してください。

 

【参考情報】

Matrixクラス:https://msdn.microsoft.com/ja-jp/library/system.drawing.drawing2d.matrix(v=vs.110).aspx

変換の行列表現:https://msdn.microsoft.com/ja-jp/library/8667dchf(v=vs.110).aspx

一般的なアフィン変換:https://imagingsolution.net/imaging/affine-transformation/

 

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【C#】ファイルを開くダイアログボックスの表示

C#でファイルを開くときに使うOpenFileDiaologクラス(名前空間  System.Windows.Forms)の例です。(主に自分のコピペ用)

 

下記のファイルは画像ファイルを開く例です。

//ファイルを開くダイアログボックスの作成 
var ofd = new OpenFileDialog(); 
//ファイルフィルタ 
ofd.Filter = "Image File(*.bmp,*.jpg,*.png,*.tif)|*.bmp;*.jpg;*.png;*.tif|Bitmap(*.bmp)|*.bmp|Jpeg(*.jpg)|*.jpg|PNG(*.png)|*.png"; 
//ダイアログの表示 (Cancelボタンがクリックされた場合は何もしない) 
if (ofd.ShowDialog() == DialogResult.Cancel) return; 
// 取得したファイル名 
var fileName = ofd.FileName;

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【C#】タブの無いTabControlっぽいものを作る

重なったパネルを切り替えるのにはTabControlを使う事が多いですが、タブの部分を非表示にしたい場合もあります。

例えば、下図のようにボタンを押すたびに、右半分の画面を切り替えるには、どうするか??

基本的には、切り替える部分をユーザーコントロールで、それぞれ作成し、BringToFront()メソッドでコントロールを全面へ持ってきます。

 

まず、切り替える画面をそれぞれ、ユーザーコントロールで作成します。

 

ユーザーコントロールを作成し、貼り付けるフォーム(ここではForm1)を表示すると、ゆーるボックス上に作成したユーザーコントロールが表示されています。

 

この2つのコントロールを重ねて配置し、それぞれのコントロールのDockプロパティFillにしておきます。

 

DockをFillにすると、それぞれのコントロールを選択しづらくなりますが、プロパティの右上にあるプルダウン(▼マーク)をクリックすると、コントロール一覧が表示されるので、これで選択します。

 

ちなみに、ユーザーコントロール上でマウスの右ボタンを押しても、ユーザーコントロールは一覧に表示されませんでした。。。

 

この状態で、ボタンのイベントで、それぞれのコントロールをBringToFront()メソッドで前面へ持ってくるようにします。

private void button1_Click(object sender, EventArgs e)
{
    this.userControl11.BringToFront();
}

private void button2_Click(object sender, EventArgs e)
{
    this.userControl21.BringToFront();
}

すると、最初の画面のようにウィンドウが切り替わってくれます。

 

これで、ちょっと、ウィンドウを広く使える気分。

 

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【OpenCvSharp】サンプルプログラムの公開

少し前に、とある記事向けに書いたOpenCvSharpのサンプルプログラム。

少しバージョンが古くなっていますが、眠らせておくのも、もったいないので公開しておきます。

 

 

ダウンロードはこちら↓

OpenCvSharp サンプルプログラム

注)zipファイルを解凍してから使って下さい。

zipのプレビューからslnファイルを実行すると、プロジェクトファイルの読込に失敗します。

 

このサンプルだけで、

 

平滑化(Blur、GaussianBlur、Median)

二値化(普通の二値化、大津の二値化)

輪郭処理(ソーベルフィルタ、Cannyエッジ)

モフォロジー(膨張、収縮、オープニング、クロージング)

ヒストグラム表示

 

ができます。

OpenCVでなかなかカラーのヒストグラムまでのサンプルプログラムを書いてあるのは、あまりないので、そこそこ良いサンプルプログラムだと思っていたのですが、なんでボツったんだろう??

【C#】引数の値渡し、参照渡し(ref, out)

メソッドに値を引数で渡す場合、値渡し参照渡しというものがあります。

メソッド内で処理した結果を処理後に必要な場合には参照渡しにする必要があるのですが、まずはコード例から。

static void Main(string[] args) 
{ 
	int a1; 
	int a2; 
	int a3; 
	
	a1 = 1; // 値を代入しておく必要がある 
	Method1(a1); // 処理後:a = 1 

	a2 = 1; // 値を代入しておく必要がある 
	Method2(ref a2); // 処理後:a = 11 

	//a3 = 1; // 値を代入しておく必要がない(意味がない) 
	Method3(out a3); // 処理後:a = 10 
} 

// 値渡し 
public static void Method1(int a) 
{ 
	a += 10; // メソッド内では a = 11 となる 
} 

// 参照渡し(ref) 
public static void Method2(ref int a) 
{ 
	a += 10; 
} 

// 参照渡し(out) 
public static void Method3(out int a) 
{ 
	//a += 10; // エラー:未割り当てのoutパラメータ'a'が使用されました。 
	a = 10; 
}

Method1は値渡しの例ですが、aの値はメソッドで受け取れるものの、処理後のaは処理前のaの値と同じままです。

 

Method2は参照渡し(ref)の例ですが、aの値はメソッドで受け取れ、処理後のaもメソッド内で処理した値が繁栄されます。

参照渡し(ref)で渡す引数はメソッドに渡す前に必ず初期化(値を代入)しておく必要があります。

 

Method3は参照渡し(out)の例ですが、aの値を受け取れないものの、処理後の値はメソッド内で処理した値となります。

参照渡し(out)で渡す引数はメソッドに渡す前に初期化しておく必要はありません。

 

これらの動きは私のイメージではこんな感じ↓なのですが、伝わるでしょうか?

 

使い分け的には、一般的な処理では値渡しで十分な場合が多いかと思いますが、処理した結果が必要な場合には参照渡しとなります。

refとoutの違いについては、refでは引数の初期化が必要になりますが、outではその必要がありません。

そのため、メソッド内で引数で渡された値が必要な場合には、ref、必要の無い場合にはoutを使うとよいかと思います。

 

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【C#】NumericUpDownコントロール

パラメータの設定など、数値を入力するコントロールとして、これまでTextBoxを使うことが多かったのですが、TextBoxを使うと、TryParseを使い、文字列入力のエラー処理や、整数、小数の確認、最小値、最大値の確認などのエラー処理を行う必要が出てきます。

 

しかし、NumericUpDownコントロールを使うと、これらのエラー処理をコントロール側でやってくれます。

 

 

NumericUpDownコントロールは▲▼のボタンで、数値を上下させるだけ?と思い込んでいたのですが、数値の部分に直接、数値を入力する事もできます。

 

NumericUpDownコントロールには、以下のようなプロパティが用意されています。

 

 

主なプロパティは以下の通り

 

■DecimalPlacesプロパティ

小数点以下の桁数を指定します。

0にすると、整数に制限できます。

例)DicimalPlaces = 3のとき

 

■Incrementプロパティ

▲▼のボタンをクリックするごとに増減する量を指定します。

 

■Maximumプロパティ

入力する値の最大値を指定します。

 

■Minimumプロパティ

入力する値の最小値を指定します。

 

 

■ThousandsSeparatorプロパティ

3ケタごとにカンマ(,)区切り表示するか?を指定します。

表示例)

 

■Valueプロパティ

表示されている数値の値をdecimal型で取得/設定します。

値取得のコード例)

var a = (int)numericUpDown1.Value;

var b = (float)numericUpDown1.Value;

など。

 

使い始めると、むしろ▲▼のアップダウン部分だ邪魔に感じますが、入力の文字列チェック、最小最大値の制限などをしてくれるのは、とても便利!

 

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