画像はピクセルの格子 ― 数値で絵を作る

導入

画像は「ピクセル（点）」が縦横に並んだものです。1つ1つのピクセルは明るさや色を表す数値を持っています。まずは NumPy で、数値だけから小さな画像を作ってみましょう。

説明

import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt

# 5×5 の数値の格子を作る（0=黒, 255=白）
grid = np.array([
    [  0,  0,255,  0,  0],
    [  0,255,255,255,  0],
    [255,255,255,255,255],
    [  0,255,255,255,  0],
    [  0,  0,255,  0,  0],
], dtype=np.uint8)

print("形(shape):", grid.shape)   # (5, 5) = 縦5 × 横5
print(grid)

plt.imshow(grid, cmap="gray", vmin=0, vmax=255)
plt.title("5x5 pixels")

• 画像の中身は np.uint8（0〜255 の整数）の配列です。0 が黒、255 が白、その間が灰色です。
• grid.shape は (高さ, 幅)。ここでは 5×5 の小さな画像です。
• cmap="gray" は「数値を白黒で表示する」指定。vmin=0, vmax=255 で 0→黒・255→白 に固定します。

拡大された図に、数字がそのまま白いひし形として見えるはずです。画像とは数値の格子である——これがすべての出発点です。

やってみよう

grid の中の 0 や 255 を書き換えて、別の模様を作ってみましょう。中央の行を全部 0 にすると、真ん中に黒い横線が入ります。

演習

上の grid を書き換えて、対角線が白（255）・それ以外が黒（0） の 5×5 画像を作って表示してください。