画像データを連結してみる

今回もお遊びの小ネタで。 複数の画像データを連結してひとつの画像データにすることを考えてみる。

具体的には image-1.png と image-2.png の2つの画像データを使って

  1. 元の画像データから各々 image.Image を取得する
  2. 各 image.Image から矩形情報を抽出し，空の結合 image.Image を生成する
  3. 空の結合 image.Image に元の image.Image を貼り付ける
  4. 結合 image.Image を PNG データとして出力する

といった手順。 図にすると

といった感じか。

それでは順にコードを書いてみよう。

画像データから image.Image を取得する

ファイルから image.Image を取得する関数はこんな感じでどうだろう。

import (
	"image"
	_ "image/png"
	"os"
)

func imageFrom(path string) (image.Image, error) {
	file, err := os.Open(path)
	if err != nil {
		return nil, err
	}
	defer file.Close()

	img, _, err := image.Decode(file)
	if err != nil {
		return nil, err
	}
	return img, nil
}

今回は PNG データのみ取り扱うので image/png パッケージのみインポートしているが，他の形式も取り扱うのであれば各形式のパッケージを（暗黙的に）インポートして「依存の注入」を行えばよい。

ちなみに image.Image は interface 型で

// Image is a finite rectangular grid of color.Color values taken from a color
// model.
type Image interface {
	// ColorModel returns the Image's color model.
	ColorModel() color.Model
	// Bounds returns the domain for which At can return non-zero color.
	// The bounds do not necessarily contain the point (0, 0).
	Bounds() Rectangle
	// At returns the color of the pixel at (x, y).
	// At(Bounds().Min.X, Bounds().Min.Y) returns the upper-left pixel of the grid.
	// At(Bounds().Max.X-1, Bounds().Max.Y-1) returns the lower-right one.
	At(x, y int) color.Color
}

と定義されている。 ここで定義される image.Image.Bounds() メソッドを使えば矩形情報 image.Rectangle が取れるので，ここから画像の幅や高さも分かるというわけ。

func main() {
	img, err := imageFrom("image-1.png")
	if err != nil {
		fmt.Fprintln(os.Stderr, err)
		return
	}
	rct := img.Bounds()
	fmt.Println("Width:", rct.Dx(), ", height:", rct.Dy())
	//Output:
	//Width: 352 , height: 219
}

空の結合 image.Image を生成する

まずは元の画像データの image.Image を保持っておくところから始めよう。 こんな感じ。

srcImages := make([]image.Image, 0, len(srcPaths))
for _, path := range srcPaths {
    img, err := imageFrom(path)
    if err != nil {
        return err
    }
    srcImages = append(srcImages, img)
}

このタイミングで結合 image.Image の幅と高さも計算してしまおう。

srcImages := make([]image.Image, 0, len(srcPaths))
width, height := 0, 0
for _, path := range srcPaths {
    img, err := imageFrom(path)
    if err != nil {
        return err
    }
    rct := img.Bounds()
    width = max(width, rct.Dx())
    height += rct.Dy()
    srcImages = append(srcImages, img)
}

ちなみに max() 関数は

func max(x, y int) int {
	if x > y {
		return x
	}
	return y
}

と定義している1。

これで，算出した width, height を使って，空の image.Image を生成できる。 こんな感じ。

dstImage := image.NewRGBA(image.Rect(0, 0, width, height))

空の結合 image.Image に元の image.Image を貼り付ける

ここまでくれば，あとは機械的な繰り返し作業。

offset := 0
for _, img := range srcImages {
    srcRect := img.Bounds()
    draw.Draw(
        dstImage,
        image.Rect(0, offset, srcRect.Dx(), offset+srcRect.Dy()),
        img,
        image.Point{0, 0},
        draw.Over,
    )
    offset += srcRect.Dy()
}

結合 image.Image を PNG データとして出力する

結合 image.Image をファイルに出力するにはこんな感じにすればよい。

file, err := os.Create(dstPath)
if err != nil {
    return err
}
defer file.Close()
if err := png.Encode(file, dstImage); err != nil {
    return err
}

上のコードは PNG 形式で出力する場合。 各形式へのエンコーディングは（image.Decode() 関数のように）抽象化されていないので，それぞれの形式のパッケージが提供しているエンコーダを使う必要がある（image パッケージに準拠していれば自作も可能）。

実行結果

一連の手順を関数化してみる。 こんな感じ。

package main

import (
	"fmt"
	"image"
	"image/draw"
	"image/png"
	"os"
)

func imageFrom(path string) (image.Image, error) {
	file, err := os.Open(path)
	if err != nil {
		return nil, err
	}
	defer file.Close()

	img, _, err := image.Decode(file)
	if err != nil {
		return nil, err
	}
	return img, nil
}

func max(x, y int) int {
	if x > y {
		return x
	}
	return y
}

func concatImageFiles(dstPath string, srcPaths ...string) error {
	srcImages := make([]image.Image, 0, len(srcPaths))
	width, height := 0, 0
	for _, path := range srcPaths {
		img, err := imageFrom(path)
		if err != nil {
			return err
		}
		rct := img.Bounds()
		width = max(width, rct.Dx())
		height += rct.Dy()
		srcImages = append(srcImages, img)
	}

	dstImage := image.NewRGBA(image.Rect(0, 0, width, height))
	offset := 0
	for _, img := range srcImages {
		srcRect := img.Bounds()
		draw.Draw(
			dstImage,
			image.Rect(0, offset, srcRect.Dx(), offset+srcRect.Dy()),
			img,
			image.Point{0, 0},
			draw.Over,
		)
		offset += srcRect.Dy()
	}

	file, err := os.Create(dstPath)
	if err != nil {
		return err
	}
	defer file.Close()
	if err := png.Encode(file, dstImage); err != nil {
		return err
	}
	return nil
}

func main() {
	if err := concatImageFiles("out.png", "image-1.png", "image-2.png"); err != nil {
		fmt.Fprintln(os.Stderr, err)
		return
	}
}

これを実行すると以下の画像データが出力される。

out.png

よーし，うむうむ，よーし。

ブックマーク

参考図書

photo
プログラミング言語Go
アラン・ドノバン (著), ブライアン・カーニハン (著), 柴田芳樹 (著)
丸善出版 2016-06-20 (Release 2021-07-13)
Kindle版
B099928SJD (ASIN)
評価     

Kindle 版出た！ 一部内容が古びてしまったが，この本は Go 言語の教科書と言ってもいいだろう。感想はこちら。

reviewed by Spiegel on 2021-05-22 (powered by PA-APIv5)

  1. Go の標準ライブラリには整数型の Min/Max 関数は用意されていないので，必要に応じて自前で用意する必要がある。 ↩︎