【Unity】ComputeShaderでSobelフィルタを実装してみる【Q15】

はじめに

画像処理100本ノックの続きをやっていきましょう。

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今回はSobel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
Sobelフィルタとは
コード
さいごに

Sobelフィルタとは

Sobelフィルタも前回の微分フィルタと同じで差分フィルタの一つで、画像のエッジを抽出することができます。

微分フィルタと比較してノイズに強いみたいです。

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コード

ComputeShaderはこちら。

#pragma kernel SobelFilter

RWTexture2D<float4> VerticalResult;
RWTexture2D<float4> HorizontalResult;
Texture2D<float4> Texture;

[numthreads(32,16,1)]
void SobelFilter (uint3 id : SV_DispatchThreadID)
{
    float3x3 verticalFilter = float3x3(-1, -2, -1, 0, 0, 0, 1, 2, 1);
    float3x3 horizontalFilter = float3x3(1, 0, -1, 2, 0, -2, 1, 0, -1);
    float4 rgb2gray = float4(0.2126, 0.7152, 0.0722, 0);
    uint i;

    float verticalArray[9] = {
        dot(Texture[id.xy + int2(-1, -1)], rgb2gray) * verticalFilter[0][0],
        dot(Texture[id.xy + int2(0, -1)], rgb2gray) * verticalFilter[0][1],
        dot(Texture[id.xy + int2(1, -1)], rgb2gray) * verticalFilter[0][2],
        dot(Texture[id.xy + int2(-1, 0)], rgb2gray) * verticalFilter[1][0],
        dot(Texture[id.xy], rgb2gray) * verticalFilter[1][1],
        dot(Texture[id.xy + int2(1, 0)], rgb2gray) * verticalFilter[1][2],
        dot(Texture[id.xy + int2(-1, 1)], rgb2gray) * verticalFilter[2][0],
        dot(Texture[id.xy + int2(0, 1)], rgb2gray) * verticalFilter[2][1],
        dot(Texture[id.xy + int2(1, 1)], rgb2gray) * verticalFilter[2][2]
    };

    float horizontalArray[9] = {
        dot(Texture[id.xy + int2(-1, -1)], rgb2gray) * horizontalFilter[0][0],
        dot(Texture[id.xy + int2(0, -1)], rgb2gray) * horizontalFilter[0][1],
        dot(Texture[id.xy + int2(1, -1)], rgb2gray) * horizontalFilter[0][2],
        dot(Texture[id.xy + int2(-1, 0)], rgb2gray) * horizontalFilter[1][0],
        dot(Texture[id.xy], rgb2gray) * horizontalFilter[1][1],
        dot(Texture[id.xy + int2(1, 0)], rgb2gray) * horizontalFilter[1][2],
        dot(Texture[id.xy + int2(-1, 1)], rgb2gray) * horizontalFilter[2][0],
        dot(Texture[id.xy + int2(0, 1)], rgb2gray) * horizontalFilter[2][1],
        dot(Texture[id.xy + int2(1, 1)], rgb2gray) * horizontalFilter[2][2]
    };

    float vr = 0;
    float hr = 0;
    for(i = 0; i < 9; i++){
        vr += verticalArray[i];
        hr += horizontalArray[i];
    }
    VerticalResult[id.xy] = float4(vr, vr, vr, 1);
    HorizontalResult[id.xy] = float4(hr, hr, hr, 1);
}

C#側のコードはこちら。

using UnityEngine;
using UnityEngine.UI;

public class SobelFilter : MonoBehaviour
{
    [SerializeField] private ComputeShader _computeShader;
    [SerializeField] private Texture2D _tex;
    [SerializeField] private RawImage _lengthRenderer;
    [SerializeField] private RawImage _widthRenderer;

    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 lengthResult = new RenderTexture(_tex.width, _tex.height, 0, RenderTextureFormat.ARGB32);
        lengthResult.enableRandomWrite = true;
        lengthResult.Create();
        var widthResult = new RenderTexture(_tex.width, _tex.height, 0, RenderTextureFormat.ARGB32);
        widthResult.enableRandomWrite = true;
        widthResult.Create();

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

        // 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, "VerticalResult", lengthResult);
        _computeShader.SetTexture(kernelIndex, "HorizontalResult", widthResult);

        // 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
        _lengthRenderer.texture = lengthResult;
        _widthRenderer.texture = widthResult;
    }
}