【Unity】ComputeShaderでメディアンフィルタを実装してみる【Q10】

はじめに

今回はメディアンフィルタについて取り組んでいきます。

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はじめに
メディアンフィルタとは
コード
さいごに

メディアンフィルタとは

以下の画像のように自身と周辺画素の9個の中で画素値が中央値に置き換えます。

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この場合はソートをして15->40->40->78->102->145->180->200->255となり、真ん中にあるやつが中央値になるので102が出力値になるというわけです。

コード

ComputeShaderはこちら。

#pragma kernel Median

RWTexture2D<float4> Result;
Texture2D<float4> Texture;

[numthreads(8,8,1)]
void Median (uint3 id : SV_DispatchThreadID)
{
    float4 upperLeft = Texture[id.xy + int2(-1, 1)];
    float4 up = Texture[id.xy + int2(0, 1)];
    float4 upperRight = Texture[id.xy + int2(1, 1)];
    float4 left = Texture[id.xy + int2(-1, 0)];
    float4 middle = Texture[id.xy];
    float4 right = Texture[id.xy + int2(1, 0)];
    float4 lowerLeft = Texture[id.xy + int2(-1, -1)];
    float4 down = Texture[id.xy + int2(0, -1)];
    float4 lowerRight = Texture[id.xy + int2(1, -1)];
    int i, j;
    float4 tmp;
    float4 rgb2gray = float4(0.2126, 0.7152, 0.0722, 0);

    float4 array[9] = {
        float4(upperLeft.x, upperLeft.y, upperLeft.z, dot(upperLeft, rgb2gray)),
        float4(up.x, up.y, up.z, dot(up, rgb2gray)),
        float4(upperRight.x, upperRight.y, upperRight.z, dot(upperRight, rgb2gray)),
        float4(left.x, left.y, left.z, dot(left, rgb2gray)),
        float4(middle.x, middle.y, middle.z, dot(middle, rgb2gray)),
        float4(right.x, right.y, right.z, dot(right, rgb2gray)),
        float4(lowerLeft.x, lowerLeft.y, lowerLeft.z, dot(lowerLeft, rgb2gray)),
        float4(down.x, down.y, down.z, dot(down, rgb2gray)),
        float4(lowerRight.x, lowerRight.y, lowerRight.z, dot(lowerRight, rgb2gray))
    };

    // バブルソート
    for(i = 0; i < 8; i++){
        for(j = 0; j < 8 - i; j++){
            tmp = array[i + 1];
            array[i + 1] = (array[i].w > array[i+1].w) ? array[i] : array[i + 1];
            array[i] = (array[i].w > array[i+1].w) ? tmp : array[i];
        }
    }

    Result[id.xy] = float4(array[4].x, array[4].y, array[4].z, 1);
}

CPU側のコードはこちら。

using UnityEngine;
using UnityEngine.UI;

public class Median : MonoBehaviour
{
    [SerializeField] private ComputeShader _computeShader;
    [SerializeField] private Texture2D _tex;
    [SerializeField] private RawImage _renderer;

    struct ThreadSize
    {
        public uint x;
        public uint y;
        public uint z;

        public ThreadSize(uint x, uint y, uint z)
        {
            this.x = x;
            this.y = y;
            this.z = z;
        }
    }

    private void Start()
    {
        if (!SystemInfo.supportsComputeShaders)
        {
            Debug.LogError("Comppute Shader is not support.");
            return;
        }

        // RenderTextueの初期化
        var result = new RenderTexture(_tex.width, _tex.height, 0, RenderTextureFormat.ARGB32);
        result.enableRandomWrite = true;
        result.Create();

        // Medianのカーネルインデックス(0)を取得
        var kernelIndex = _computeShader.FindKernel("Median");

        // 一つのグループの中に何個のスレッドがあるか
        ThreadSize threadSize = new ThreadSize();
        _computeShader.GetKernelThreadGroupSizes(kernelIndex, out threadSize.x, out threadSize.y, out threadSize.z);

        // GPUにデータをコピーする
        _computeShader.SetTexture(kernelIndex, "Texture", _tex);
        _computeShader.SetTexture(kernelIndex, "Result", result);

        // GPUの処理を実行する
        _computeShader.Dispatch(kernelIndex, _tex.width / (int)threadSize.x, _tex.height / (int)threadSize.y, (int)threadSize.z);

        // テクスチャを適応
        _renderer.texture = result;
    }
}