送受信＿環境変数 ENV - 演習編

ImageMagick を使うと、コマンドラインから画像を処理できます。これを、CGI でできるようにしてみましょう。

例えば、-wave (振幅)x(波長) オプションで画像を波打たせることができます。

ImageMagick を使った画像処理の例

convert -wave 10x20 before.jpg after.jpg
before.jpg （手前が筆者）	⇒	after.jpg

1. 仮に、この CGI のファイル名を、img.cgi とすると、 波の振幅と波長をクエリーとして、 すなわち、img.cgi?10x20 の様にして入力できるようにしてみてください
2. 明るさ(100で変化なし)、彩度(100で変化なし)、シャープネス(半径xシグマ値)を、img.cgi?b=140;c=115;s=1x1 の様にして入力できるようにしてみてください convert -gamma 1.4/1.4/1.4 -modulate 100/115/100 -sharpen 1x1 before.jpg after.jpg

⇒ ヒント

1. クエリーなどの扱いは、前問「Problem2: カウンタ画像の桁数を URL からコントロールしてみよう」と同じです
2. convert コマンドの詳細 ⇒ ImageMagick: Command-line Tools: Convert (Option Summary の option 名をクリック)
3. convert コマンドの(一部)日本語解説 ⇒ ImageMagick © Takashi CHIBA

⇒ 答え

下記のCGIと同じディレクトリ内に jpeg 画像ファイル before.jpg を置きます

#!/usr/local/bin/ruby
infile  = "before.jpg"                         # 加工前画像ファイル
outfile = "after.jpg"                          # 加工後画像ファイル
q       = ENV['QUERY_STRING']                  # アドレスの?以降を取得

system("convert", "-wave", q, infile, outfile) # 画像を加工（波打ち）
Process.waitall                                # 子プロセス「system()」の処理が終わるのを待つ（ruby1.7以降）
                                               # ↓画像を出力
print <<KEYWORD
Content-Disposition: filename=#{ outfile }
Content-type:   image/jpeg
Content-Length: #{ File.size( outfile ) }

KEYWORD
f = File.open( outfile, "rb")
STDOUT.binmode
while line = f.gets do
  print line
end
f.close

• Content-type: は、JPEG 画像の場合、image/jpeg です
• この CGI に直接アクセスして再読み込みをすると、表示用とアイコン用に２回づつ動作することになります。 html ファイル等の中に呼び出す設定の場合は、アイコン用の読み込みがないので、１回のみの動作として振る舞います。

しかし、この方法には問題点があります。

1. クエリー（=アドレスの「?」以降の文字列）の入力を間違えると、加工後の画像が存在しないので、エラーが発生する
2. クエリーの入れ方によっては、画像処理以外にも、いろいろできてしまって、閲覧者がサーバーにイタズラし放題

そこで、クエリーをチェックする仕組みを入れると、下記のようになります。画像処理が失敗した場合にも備えてみました。

#!/usr/local/bin/ruby
infile  = "before.jpg"
outfile = "after.jpg"
q       = ENV['QUERY_STRING']

if /\A\d+x\d+\Z/ =~ q.to_s then                # (数字)x(数字) の形になっているかどうかを確認
  r = system("convert", "-wave", q ,infile, outfile) rescue false
  outfile = infile unless r                    # 画像処理に失敗した場合、入力画像を表示
  Process.waitall
else
  outfile = infile                             # クエリーのパターンが違っていたら、入力画像を表示
end

print <<KEYWORD
Content-Disposition: filename="#{ outfile }"
Content-type:   image/jpeg
Content-Length: #{ File.size( outfile ) }

KEYWORD
f = File.open( outfile ,"rb")
STDOUT.binmode
while line = f.gets do
  print line
end
f.close

• 正規表現\A\d+x\d+\Zの、 \Aは比較される文字列の最初、 \Zは比較される文字列の末尾、 \dは任意の数字ひと文字のみ、 \d+で任意の数字 を、表しています
• system( ) は処理に失敗した場合、ruby1.8以前では、false を出力しますが、ruby1.9以降では例外を発生（=エラーで止まる）させます。 そこで、互換性を意識して、rescue で例外の発生に備えます。（この文章を執筆時のrubyの最新バージョンは 1.8.5 ）

ひょっとして、同時に複数のアクセスがあると、処理後のファイルがぶつかってしまうかもしれません。処理毎に出力するファイル名を別々にすると回避できるでしょう。

#!/usr/local/bin/ruby
infile  = "before.jpg"
outfile = "/tmp/%08d.jpg" % rand( 10**8 ) # 共用一時保存ディレクトリに乱数ファイル名
q       = ENV['QUERY_STRING']

if /\A\d+x\d+\Z/ =~ q.to_s then
  r = system("convert", "-wave", q ,infile, outfile) rescue false
  outfile = infile unless r
  Process.waitall
else
  outfile = infile
end

print <<KEYWORD
Content-Disposition: filename="wave.jpg"
Content-type:   image/jpeg
Content-Length: #{ File.size( outfile ) }

KEYWORD
f = File.open( outfile ,"rb")
STDOUT.binmode
while line = f.gets do
  print line
end
f.close                                    # 直後にファイルを削除するので、必ず閉じる
File.delete( outfile ) if outfile != infile && FileTest.file?(outfile)

• たいていの UNIX 系電算機では、/tmp/というディレクトリがあり、ログインできる人なら誰でも一時的にファイルを置くことができます
• 北大の教育用webサーバーは CGI の実行権限が nobody であるために、CGI で生成されたファイルを置くディレクトリは「誰でもファイルを書き入れることができる設定」になっていなければならないので、もし/tmp/が使えれば好都合です
• /tmp/に置かれたファイルは、一定時間が経過すると自動的に削除されます。しかし、管理者の設定によっては、かなり長期間にわたって削除されなかったり、全く削除されなかったりするので、用がすんだら、すぐにファイルを削除するようにするのが良いでしょう。
• File.delete( outfile )で、outfile が削除されます。 しかし、outfile が存在していないと、例外が発生（エラー）してしまうので、 FileTest.file?(outfile)で、その存在を確認しておきます。 また、outfile が infile と同じだった場合は、削除するとマズいので、そのケースも除外しておきます。
• 北大の教育用PCの場合は、/tmp/ディレクトリはありませんが、ファイルの保存には困らないので、/tmp/の部分を消してください

もっと画像の加工

明るさ、彩度、シャープネスの調整ができるようにしてみましょう

#!/usr/local/bin/ruby
infile  = "before.jpg"
outfile = "/tmp/%08d.jpg" % rand( 10**8 )
qs      = ENV['QUERY_STRING'].to_s

a  = Array.new
a += ["-gamma", ([$1.to_f/100]*3).join("/")] if /\bb=(\d+)\b/ =~ qs # b=140; ⇒ `-gamma 1.4/1.4/1.4`
a += ["-modulate",        "100/#{ $1 }/100"] if /\bc=(\d+)\b/ =~ qs # c=115; ⇒ `-modulate 100/115/100`
a += ["-sharpen", $1] if /\bs=(\d+(\.\d+)?(x\d+(\.\d+)?)?)\b/ =~ qs # s=2x1; ⇒ `-sharpen 2x1`

if a == [] then
  outfile = infile
else
  a  = ["convert"] + a
  a += [infile, outfile]
  r = system(*a) rescue false
  outfile = infile unless r
  Process.waitall
end

print <<KEYWORD
Content-Disposition: filename="photo.jpg"
Content-type:   image/jpeg
Content-Length: #{ File.size( outfile ) }

KEYWORD
f = File.open( outfile ,"rb")
STDOUT.binmode
while line = f.gets do
  print line
end
f.close
File.delete( outfile ) if outfile != infile && FileTest.file?(outfile)

• self.to_fはselfを浮動小数点数にします。すなわち、"2".to_fは2.0
• 配列への積：[ 1.4 ]*3は繰り返し[ 1.4, 1.4, 1.4 ]になります
• [ "A", 3, "B" ].join("@")は、配列の要素がキーワード"@"で結合されて、"A@3@B"になります。

さらにいろんな加工ができるようにすると、ImageMagick でのコマンドの書き方に準拠して、

#!/usr/local/bin/ruby
infile  = "before.jpg"
outfile = "/tmp/%08d.jpg" % rand( 10**8 )
qs      = ENV['QUERY_STRING'].to_s

a  = Array.new
a += ["-crop",        $1] if /\bcrop=(\d+%|\d+x\d+\+\d+\+\d+)\b/ =~ qs
a += ["-roll",        $1] if /\broll=((\+|\-)\d+(\+|\-)\d+)\b/   =~ qs
a += ["-rotate",      $1] if /\brotate=((\+|\-)\d+)\b/           =~ qs
a += ["-flip"           ] if /\bflip\b/                          =~ qs
a += ["-flop"           ] if /\bflop\b/                          =~ qs
a += ["-antialias"      ] if /\bantialias\b/                     =~ qs
a += ["-charcoal",   "1"] if /\bcharcoal\b/                      =~ qs
a += ["-colorize",    $1] if /\bcolorize=(\d+\/\d+\/\d+)\b/      =~ qs
a += ["-contrast"       ] if /\bcontrast\b/                      =~ qs
a += ["-edge",        $1] if /\bedge=(\d+)\b/                    =~ qs
a += ["-emboss",      $1] if /\bemboss=(\d+)\b/                  =~ qs
a += ["-equalize"       ] if /\bequalize\b/                      =~ qs
a += ["-implode",     $1] if /\bimplode=(\d+)\b/                 =~ qs
a += ["-monochrome"     ] if /\bmonochrome\b/                    =~ qs
a += ["-negate"         ] if /\bnegate\b/                        =~ qs
a += ["-median",      $1] if /\bmedian=(\d+)\b/                  =~ qs
a += ["-raise",       $1] if /\braise=(\d+x\d+)\b/               =~ qs
a += ["-segment",     $1] if /\bsegment=(\d+x\d+)\b/             =~ qs
a += ["-shade",       $1] if /\bshade=(\d+x\d+)\b/               =~ qs
a += ["-spread",      $1] if /\bspread=(\d+(\.\d+)?)\b/          =~ qs
a += ["-threshold",   $1] if /\bthreshold=(\d+)\b/               =~ qs
a += ["-wave",        $1] if /\bwave=(\d+x\d+)\b/                =~ qs
a += ["-swirl",       $1] if /\bswirl=(\-?\d+)\b/                =~ qs
a += ["-interlace",   $1] if /\binterlace=(none|line|plane|partition)\b/ =~ qs
a += ["-gamma",       $1] if /\bgamma=(\d+(\.\d+)?\/\d+(\.\d+)?\/\d+(\.\d+)?)\b/ =~ qs
a += ["-gamma", ([$1.to_f/100]*3).join("/")] if /\bb=(\d+)\b/                    =~ qs
a += ["-modulate",    $1] if /\bmodulate=(\d+\/\d+\/\d+)\b/                      =~ qs
a += ["-modulate", "100/#{ $1 }/100"]      if /\bc=(\d+)\b/                      =~ qs
a += ["-geometry",    $1] if /\bgeometry=(\d+%|\d+x\d+((\+|\-)\d+x\d+)?)\b/      =~ qs
a += ["-sharpen",     $1] if /\bsharpen=(\d+(\.\d+)?(x\d+(\.\d+)?)?)\b/          =~ qs
a += ["-sharpen",     $1] if       /\bs=(\d+(\.\d+)?(x\d+(\.\d+)?)?)\b/          =~ qs
a += ["-blur",        $1] if    /\bblur=(\d+(\.\d+)?(x\d+(\.\d+)?)?)\b/          =~ qs
if /\btransparent=([a-f0-9]{3,9})\b/ =~ qs then a += ["-transparent", "#" + $1] elsif
   /\btransparent=([a-z]+)\b/        =~ qs then a += ["-transparent",       $1] end
if /\bborder=(\d+x\d+)\b/            =~ qs then a += ["-border",            $1] end
if /\bbordercolor=([a-f0-9]{3,9})\b/ =~ qs then a += ["-bordercolor", "#" + $1] elsif
   /\bbordercolor=([a-z]+)\b/        =~ qs then a += ["-bordercolor",       $1] end
if /\bframe=(\d+x\d+\+\d+\+\d+)\b/   =~ qs then a += ["-frame",             $1] end
if /\bmattecolor=([a-f0-9]{3,9})\b/  =~ qs then a += ["-mattecolor",  "#" + $1] elsif
   /\bmattecolor=([a-z]+)\b/         =~ qs then a += ["-mattecolor",        $1] end

if a == [] then
  outfile = infile
else
  a  = ["convert"] + a
  a += [infile, outfile]
  r = system(*a) rescue false
  outfile = infile unless r
  Process.waitall
end

print <<KEYWORD
Content-Disposition: filename="after.jpg"
Content-type:   image/jpeg
Content-Length: #{ File.size( outfile ) }

KEYWORD
f = File.open( outfile ,"rb")
STDOUT.binmode
while line = f.gets do
  print line
end
f.close
File.delete( outfile ) if outfile != infile && FileTest.file?(outfile)