ラベルファイルの構成

ラベリングファイルに記録されている情報

ラベリングデータファイルは、2つのファイルから構成されている。 １、ラベリング情報の補助ファイル（拡張子:.cfg） ２、ラベリングデータの実体（拡張子:.lbl） ラベリングデータは、1画素あたり4バイト（unsigned int）で構成されたデータで、 記録形式は、32ビットBMPファイルの形式を流用している。ラベリングデータは、 入力画像中の画像の隅及び背景（輝度０）により分離されている部分を対象物と 認識し、対象物の連結性を８連結により解析して、各対象物に固有の番号の割り 当てを行った番号群である。（輝度０以外を対象物と認識 カラー、モノクロ共通） ラベリング情報の補助ファイルは、BMPファイルの BITMAPFILEHEADER と、 BITMAPINFOHEADER を1つに纏めたもので、５４バイトのデータで構成される。 32ビットBMPファイル（biBitCount ≡ 32）であり、カラーマップは存在しない。 このファイルからは、画像の縦横の大きさを知る事が出来る。 32ビットBMPファイルでは画素の輝度を RGBQUAD で表しているが、ARGBは、 各１バイトの unsigned char により、R,G,B の色成分と１バイトの予約データの 構成をとっている。ラベリングデータは、この４バイトを一纏めにし、unsigned int として、対象物の識別番号を格納するのに使用している。

CFG ファイルは、以下の構造を持っている (#pragma pack(push,2) でアライメントを２バイトにする) ファイルヘッダー部 typedef struct LABELINGCFGA {   WORD  bfType;        // unsigned short  2byte "BM"  0x4D42   DWORD bfSize;        // unsigned long   4byte ファイル全体の大きさ[byte]   WORD  bfReserved1;   // unsigned short  2byte  0 Fixed   WORD  bfReserved2;   // unsigned short  2byte  0 Fixed   DWORD bfOffBits;     // unsigned long   4byte 54 Fixed } LABELINGCFGA ; ファイルヘッダー部 typedef struct LABELINGCFGB {                 //sizeof(BITMAPINFOHEADER)   DWORD biSize;         // unsigned long  4byte 40 Fixed   LONG  biWidth;        // long           4byte 画像の幅   LONG  biHeight;       // long           4byte 画像の高さ±で画像の配置が逆   WORD  biPlanes;       // unsigned short 2byte  1 Fixed   WORD  biBitCount;     // unsigned short 2byte 32 Fixed   DWORD biCompression;  // unsigned long  4byte  0:Fixed BI_RGB（無圧縮）   DWORD biSizeImage;    // unsigned long  4byte 画像データのバイト数   LONG  biXPelsPerMeter;// long           4byte  0 Fixed   LONG  biYPelsPerMeter;// long           4byte  0 Fixed   DWORD biClrUsed;      // unsigned long  4byte  0 Fixed   DWORD biClrImportant; // unsigned long  4byte  0 Fixed } LABELINGCFGB ;

LBL ファイルは、以下の構造を持っている ラベルデータ部   ラベルデータ数 = LABELINGCFGB->biWidth * abs(LABELINGCFGB->biHeight) 総データバイト数 = sizeof(unsigned int) * ラベルデータ数 データの並び方（３２ビットカラーBMPファイルと同等） 画像の横一列分のデータ（左から右方向）を単位にファイルに記録されている。 BITMAPINFOHEADER-> biHeight が正の値の場合は、画像の最下部のデータから順に画像の 上部に向かって記録され、負の場合は、画像の上部のデータから、画像の最下部に向かって、 記録されている。 （実質的には、マイナスを用いた記録は行わない方針）

簡易的にデータを確認する方法としては、cfg 部と lbl 部をバイナリーデータとして結合させ、 BMP として映像で確認する方法がある。 ただし、対象物が少ないと画面はほぼ真っ黒。 　 copy /B labelingCryst.cfg + labelingCryst.lbl  labelingCryst.bmp %SystemRoot%\system32\mspaint.exe labelingCryst.bmp

具体例による構造の確認

３２ビットカラーの５ｘ５ 画素で構成されている画像から ラベリングデータを作成した例 グレー部の値は、 （A,R,G,B）= (0x00,0x80,0x80,0x80) 白い部分の値は、 （A,R,G,B）= (0x00,0xFF,0xFF,0xFF) 背景(0)部の値は、（A,R,G,B）= (0x00,0x00,0x00,0x00)

輝度が０の部分を背景、０以外の輝度を持つ画素が対象物となる。 画像の縁と背景で囲まれた、独立した部分が個々の対象物と認識される。上記の例では 四つの対象物が存在する事になる。 ラベリング処理した結果を確認する。

labelingCryst.cfg をBMPヘッダーと見なしての情報表示 -- BITMAPFILEHEADER -- (14 Byte)   unsigned short 2byte  "BM"     bfType        = 0x4D42   unsigned long  4byte  ※１     bfSize        = 154   unsigned short 2byte  0 Fixed  bfReserved1   = 0   unsigned short 2byte  0 Fixed  bfReserved2   = 0   unsigned long  4byte  ※２     bfOffBits     = 54 -- BITMAPINFOHEADER -- (40 Byte)   unsigned long  4byte  40 byte  biSize          = 40   long           4byte  画像の幅 biWidth         = 5   long     ※３  4byte  画像の高 biHeight        = 5   unsigned short 2byte  1 Fixed  biPlanes        = 1   unsigned short 2byte  ※４     biBitCount      = 32   unsigned long  4byte  ※５     biCompression   = 0   unsigned long  4byte  ※６     biSizeImage     = 100   long           4byte H解像度   biXPelsPerMeter = 0   long           4byte V解像度   biYPelsPerMeter = 0   unsigned long  4byte  ※７     biClrUsed       = 0   unsigned long  4byte 重要色数  biClrImportant  = 0

labelingCryst.cfg, labelingCryst.lbl ファイルのダンプ C:\>hexdump -C labelingCryst.cfg 00000000  42 4d 9a 00 00 00 00 00  00 00 36 00 00 00 28 00  |BM........6...(.| 00000010  00 00 05 00 00 00 05 00  00 00 01 00 20 00 00 00  |............ ...| 00000020  00 00 64 00 00 00 00 00  00 00 00 00 00 00 00 00  |..d.............| 00000030  00 00 00 00 00 00                                 |......| 00000036 C:\>hexdump -C labelingCryst.lbl 00000000  01 00 00 00 01 00 00 00  00 00 00 00 02 00 00 00  |................| 00000010  02 00 00 00 01 00 00 00  01 00 00 00 00 00 00 00  |................| 00000020  02 00 00 00 02 00 00 00  00 00 00 00 00 00 00 00  |................| 00000030  00 00 00 00 00 00 00 00  00 00 00 00 03 00 00 00  |................| 00000040  03 00 00 00 00 00 00 00  04 00 00 00 04 00 00 00  |................| 00000050  03 00 00 00 03 00 00 00  00 00 00 00 04 00 00 00  |................| 00000060  04 00 00 00                                       |....| 00000064

LABEL # 3  → ←　LABEL # 4 LABEL # 1  → ←　LABEL # 2 ラベルに擬似カラーを割り当てた画像

同胞されているコマンド(Label2colorBMP.exe)により作成 使用方法：　Label2colorBMP labelingCryst PseudoColor.bmp

C:\>hexdump -C PseudoColor.bmp (擬似カラーBMPファイル化されたラベル情報) 00000000  42 4d 9a 00 00 00 00 00  00 00 36 00 00 00 28 00  |BM........6...(.| 00000010  00 00 05 00 00 00 05 00  00 00 01 00 20 00 00 00  |............ ...| 00000020  00 00 64 00 00 00 00 00  00 00 00 00 00 00 00 00  |..d.............| 00000030  00 00 00 00 00 00 80 00  00 00 80 00 00 00 00 00  |................| 00000040  00 00 00 80 00 00 00 80  00 00 80 00 00 00 80 00  |................| 00000050  00 00 00 00 00 00 00 80  00 00 00 80 00 00 00 00  |................| 00000060  00 00 00 00 00 00 00 00  00 00 00 00 00 00 00 00  |................| 00000070  00 00 80 80 00 00 80 80  00 00 00 00 00 00 00 00  |................| 00000080  80 00 00 00 80 00 80 80  00 00 80 80 00 00 00 00  |................| 00000090  00 00 00 00 80 00 00 00  80 00                    |..........| 0000009a

ラベルデータと対象物の擬似カラー表示に関して

ラベルデータは連続した単なる数値であり、視覚性には優れていない。 また、隣接した異なる対象物に同じ色（類似した色）が割り当てられると、識別が困難になる。 本環境では、ラベルデータと視覚性に優れた擬似カラーの間で、可逆変換が可能な方式を採用し、 2**24 = 4,294,967,295 個のラベルデータに対して、個別の色の割り当てが可能である。 （ビットの入れ替え操作を行っている） 今回提供しているプログラムの処理対象の画像データの大きさは、144,000,000 画素までの画像 (12,000x12,000画素相当の画像)に制限されているので、色変換の上限を超える事は無く、必ず 逆変換で元のラベルデータ値を知る事が可能である。 ただし、今回の計測データですら、ファイルに記録した時の最大容量は、500MB を超えてしまう しまうので注意が必要である。

ラベルデータと擬似カラーの相互変換の関数を示す ラベルデータを擬似カラーデータに変換するプログラム unsigned int int2PseudoColor( unsigned int v ) {register unsigned int r=0, g=0, b=0 ;     if( (v&0xff000000) != 0 ) return 0xffffffff ;     if( (v&0x00ffffff) == 0 ) return 0 ;     if( v & 0x000001 ) b |= 0x80 ;     if( v & 0x000002 ) g |= 0x80 ;     if( v & 0x000004 ) r |= 0x80 ;     if( v & 0x000008 ) b |= 0x40 ;     if( v & 0x000010 ) g |= 0x40 ;     if( v & 0x000020 ) r |= 0x40 ;     if( v & 0x000040 ) b |= 0x20 ;     if( v & 0x000080 ) g |= 0x20 ;     if( v & 0x000100 ) r |= 0x20 ;     if( v & 0x000200 ) b |= 0x10 ;     if( v & 0x000400 ) g |= 0x10 ;     if( v & 0x000800 ) r |= 0x10 ;     if( v & 0x001000 ) b |= 0x08 ;     if( v & 0x002000 ) g |= 0x08 ;     if( v & 0x004000 ) r |= 0x08 ;     if( v & 0x008000 ) b |= 0x04 ;     if( v & 0x010000 ) g |= 0x04 ;     if( v & 0x020000 ) r |= 0x04 ;     if( v & 0x040000 ) b |= 0x02 ;     if( v & 0x080000 ) g |= 0x02 ;     if( v & 0x100000 ) r |= 0x02 ;     if( v & 0x200000 ) b |= 0x01 ;     if( v & 0x400000 ) g |= 0x01 ;     if( v & 0x800000 ) r |= 0x01 ;     return (r <<16) | (g << 8) | b ; } 擬似カラーデータをラベルデータに変換するプログラム unsigned int pseudoColor2Int( unsigned int v ) {register unsigned int c=0 ;     if( (v&0xff000000) != 0 ) return 0xffffffff ;     if( (v&0x00ffffff) == 0 ) return 0 ;     if ((v&0x00800000)) c|= 0x00000004 ;     if ((v&0x00400000)) c|= 0x00000020 ;     if ((v&0x00200000)) c|= 0x00000100 ;     if ((v&0x00100000)) c|= 0x00000800 ;     if ((v&0x00080000)) c|= 0x00004000 ;     if ((v&0x00040000)) c|= 0x00020000 ;     if ((v&0x00020000)) c|= 0x00100000 ;     if ((v&0x00010000)) c|= 0x00800000 ;     if ((v&0x00008000)) c|= 0x00000002 ;     if ((v&0x00004000)) c|= 0x00000010 ;     if ((v&0x00002000)) c|= 0x00000080 ;     if ((v&0x00001000)) c|= 0x00000400 ;     if ((v&0x00000800)) c|= 0x00002000 ;     if ((v&0x00000400)) c|= 0x00010000 ;     if ((v&0x00000200)) c|= 0x00080000 ;     if ((v&0x00000100)) c|= 0x00400000 ;     if ((v&0x00000080)) c|= 0x00000001 ;     if ((v&0x00000040)) c|= 0x00000008 ;     if ((v&0x00000020)) c|= 0x00000040 ;     if ((v&0x00000010)) c|= 0x00000200 ;     if ((v&0x00000008)) c|= 0x00001000 ;     if ((v&0x00000004)) c|= 0x00008000 ;     if ((v&0x00000002)) c|= 0x00040000 ;     if ((v&0x00000001)) c|= 0x00200000 ;     return c ; }