PNM 形式の画像をフルカラー対応の端末で表示するプログラム

sgp.rb

#!/usr/bin/env ruby
=begin

  sgp - Semigraphic Print

  PNM 形式の画像をフルカラー対応の端末(xterm、gnome-terminalなど)で表
示するプログラムです。Unicode の Block Elements 文字を使って表示します。

  動かすには pnm ジェムが必要です。

  $ gem install pnm

使い方:
  $ sgp 画像ファイル名.ppm

  ファイル名に '-' を指定すると画像データを標準入力から読み込みます。

  ImageMagick の convert コマンドと併用すると多種の画像フォーマットが
表示できます。

  $ convert 入力ファイル名 pnm:- | sgp -

  文字セルのアスペクト比の関係で、たいてい縦長に表示されるので、-scale
オプションで幅を狭くすると良いと思います。

  $ convert -scale x50% 入力ファイル名 pnm:- | sgp -

=end

require 'pnm'

# 返り値: {
#           assigned_clusters: データ点に割り当てられたクラスターの番号[0,k),
#           cluster_means: 個々のクラスターの平均値(nilあり)
#         }
def clustering(data_points, k, niterations = 1)
  fail "number of data points < number of clusters" if data_points.size < k
  clusters = (0...k).cycle.first(data_points.size)

  calculate_mean = lambda do |cluster|
    points = data_points.zip(clusters)
             .select { |pt, c| c == cluster }.map { |pt, _| pt }
    if points.empty?
      return nil
    else
      return points.transpose.map { |col| col.inject(:+).div(col.size) }
    end
  end

  distance = lambda do |p1, p2|
    da = p1[0] - p2[0]
    db = p1[1] - p2[1]
    dc = p1[2] - p2[2]
    return Math.sqrt(da*da + db*db + dc*dc)
  end

  reassign = lambda do |centers|
    data_points.each.with_index do |pt, i|
      new_cluster = (0...centers.size).min_by { |j|
        if centers[j].nil?
          Float::INFINITY
        else
          distance.(pt, centers[j])
        end
      }
      clusters[i] = new_cluster
    end
  end

  means = (0...k).map { |i| calculate_mean.(i) }
  niterations.times do
    reassign.(means)
    means = (0...k).map { |i| calculate_mean.(i) }
  end
  return { assigned_clusters: clusters, cluster_means: means }
end

def pixel_distance(p1, p2)
  dr = p1[0] - p2[0]
  dg = p1[1] - p2[1]
  db = p1[2] - p2[2]
  return Math.sqrt(dr*dr + dg*dg + db*db)
end

BLOCK_ELEMENT_TABLE = {
  [0, 0, 0, 0] => " ",
  [0, 0, 1, 0] => "▖",
  [0, 0, 0, 1] => "▗",
  [1, 0, 0, 0] => "▘",
  [1, 0, 1, 1] => "▙",
  [1, 0, 0, 1] => "▚",
  [1, 1, 1, 0] => "▛",
  [1, 1, 0, 1] => "▜",
  [0, 1, 0, 0] => "▝",
  [0, 1, 1, 0] => "▞",
  [0, 1, 1, 1] => "▟",
  [1, 0, 1, 0] => "▌",
  [0, 1, 0, 1] => "▐",
  [0, 0, 1, 1] => "▄",
  [1, 1, 0, 0] => "▀",
  [1, 1, 1, 1] => "█",
}
def block_element(cell)
  return BLOCK_ELEMENT_TABLE[cell] || fail
end

def render_cell(data)
  bg = data[:cluster_means][0] || [255,0,255]
  fg = data[:cluster_means][1] || [255,0,255]
  return "\e[38;2;#{fg.join(';')}m" +
         "\e[48;2;#{bg.join(';')}" + "m" +
         block_element(data[:assigned_clusters]) + "\e[0m"
end

ALL_PATTERNS = ["*", " "].repeated_permutation(4).to_a

def print_image(pnm)
  bm = pnm.pixels
  (pnm.height/2).times do |y|
    buf = ""
    (pnm.width/2).times do |x|
      pixels = [bm[y*2][x*2], bm[y*2][x*2+1], bm[y*2+1][x*2], bm[y*2+1][x*2+1]]
      result = clustering(pixels, 2)
      buf.concat render_cell(result)
    end
    puts buf
  end
end

def main
  if ARGV.empty?
    STDERR.puts "Usage: sgp [FILENAME.. (specify '-' for stdin)]\n"
    exit 1
  else
    ARGV.each do |arg|
      if arg == '-'
        print_image PNM.read(STDIN)
      else
        print_image PNM.read(arg)
      end
    end
  end
end

if __FILE__ == $0
  main
end