rgb_image.cc

   1
   2 ///////////////////////////////////////////////////////////////////////////
   3 // This program is free software: you can redistribute it and/or modify  //
   4 // it under the terms of the version 3 of the GNU General Public License //
   5 // as published by the Free Software Foundation.                         //
   6 //                                                                       //
   7 // This program is distributed in the hope that it will be useful, but   //
   8 // WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of            //
   9 // MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE. See the GNU      //
  10 // General Public License for more details.                              //
  11 //                                                                       //
  12 // You should have received a copy of the GNU General Public License     //
  13 // along with this program. If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.  //
  14 //                                                                       //
  15 // Written by Francois Fleuret                                           //
  16 // (C) Idiap Research Institute                                          //
  17 //                                                                       //
  18 // Contact <francois.fleuret@idiap.ch> for comments & bug reports        //
  19 ///////////////////////////////////////////////////////////////////////////
  20
  21 #include <iostream>
  22 #include <stdio.h>
  23
  24 #include <libpng/png.h>
  25 #include "jpeg_misc.h"
  26
  27 #include "rgb_image.h"
  28
  29 void RGBImage::allocate() {
  30   _bit_plans = new unsigned char **[RGB_DEPTH];
  31   _bit_lines = new unsigned char *[RGB_DEPTH * _height];
  32   _bit_map = new unsigned char [_width * _height * RGB_DEPTH];
  33   for(int k = 0; k < RGB_DEPTH; k++) _bit_plans[k] = _bit_lines + k * _height;
  34   for(int k = 0; k < RGB_DEPTH * _height; k++) _bit_lines[k] = _bit_map + k * _width;
  35 }
  36
  37 void RGBImage::deallocate() {
  38   delete[] _bit_plans;
  39   delete[] _bit_lines;
  40   delete[] _bit_map;
  41 }
  42
  43 RGBImage::RGBImage() : _bit_plans(0), _bit_lines(0), _bit_map(0) { }
  44
  45 RGBImage::RGBImage(int width, int height) : _width(width), _height(height) {
  46   allocate();
  47   memset(_bit_map, 0, _width * _height * RGB_DEPTH * sizeof(unsigned char));
  48 }
  49
  50 RGBImage::RGBImage(RGBImage *image, scalar_t scale) {
  51   _width = int(scale * image->_width);
  52   _height = int(scale * image->_height);
  53
  54   allocate();
  55
  56   for(int y = 0; y < _height; y++) {
  57     for(int x = 0; x < _width; x++) {
  58
  59       const int delta = 10;
  60       int sr = 0, sg = 0, sb = 0, t = 0;
  61       int xo, yo;
  62
  63       for(int yy = y * delta; yy < (y + 1) * delta; yy++) {
  64         for(int xx = x * delta; xx < (x + 1) * delta; xx++) {
  65           xo = (image->_width * xx)/(_width * delta);
  66           yo = (image->_height * yy)/(_height * delta);
  67           if(xo >= 0 && xo < image->_width && yo >= 0 && yo < image->_height) {
  68             sr += image->_bit_plans[RED][yo][xo];
  69             sg += image->_bit_plans[GREEN][yo][xo];
  70             sb += image->_bit_plans[BLUE][yo][xo];
  71             t++;
  72           }
  73         }
  74       }
  75
  76       if(t > 0) {
  77         _bit_plans[RED][y][x] = sr / t;
  78         _bit_plans[GREEN][y][x] = sg / t;
  79         _bit_plans[BLUE][y][x] = sb / t;
  80       } else {
  81         _bit_plans[RED][y][x] = 0;
  82         _bit_plans[GREEN][y][x] = 0;
  83         _bit_plans[BLUE][y][x] = 0;
  84       }
  85
  86     }
  87   }
  88 }
  89
  90 RGBImage::~RGBImage() {
  91   deallocate();
  92 }
  93
  94 void RGBImage::read_png(const char *name) {
  95   // This is the number of bytes the read_png routine will read to
  96   // decide if the file is a PNG or not. According to the png
  97   // documentation, it can be 1 to 8 bytes, 8 being the max and the
  98   // best.
  99
 100   const int header_size = 8;
 101
 102   png_byte header[header_size];
 103   png_bytep *row_pointers;
 104
 105   deallocate();
 106
 107   // open file
 108   FILE *fp = fopen(name, "rb");
 109   if (!fp) {
 110     cerr << "Unable to open file " << name << " for reading.\n";
 111     exit(1);
 112   }
 113
 114   // read header
 115   fread(header, 1, header_size, fp);
 116   if (png_sig_cmp(header, 0, header_size)) {
 117     cerr << "File " << name << " does not look like PNG.\n";
 118     fclose(fp);
 119     exit(1);
 120   }
 121
 122   // create png pointer
 123   png_structp png_ptr = png_create_read_struct(PNG_LIBPNG_VER_STRING, 0, 0, 0);
 124   if (!png_ptr) {
 125     cerr << "png_create_read_struct failed\n";
 126     fclose(fp);
 127     exit(1);
 128   }
 129
 130   // create png info struct
 131   png_infop info_ptr = png_create_info_struct(png_ptr);
 132   if (!info_ptr) {
 133     png_destroy_read_struct(&png_ptr, (png_infopp) 0, (png_infopp) 0);
 134     cerr << "png_create_info_struct failed\n";
 135     fclose(fp);
 136     exit(1);
 137   }
 138
 139   // get image info
 140   png_init_io(png_ptr, fp);
 141   png_set_sig_bytes(png_ptr, header_size);
 142   png_read_info(png_ptr, info_ptr);
 143
 144   _width = info_ptr->width;
 145   _height = info_ptr->height;
 146
 147   png_byte bit_depth, color_type, channels;
 148   color_type = info_ptr->color_type;
 149   bit_depth = info_ptr->bit_depth;
 150   channels = info_ptr->channels;
 151
 152   if(bit_depth != 8) {
 153     cerr << "Can only read 8-bits PNG images." << endl;
 154     exit(1);
 155   }
 156
 157   // allocate image pointer
 158   row_pointers = (png_bytep*) malloc(sizeof(png_bytep) * _height);
 159   for (int y = 0; y < _height; y++)
 160     row_pointers[y] = (png_byte*) malloc(info_ptr->rowbytes);
 161
 162   allocate();
 163
 164   // read image
 165   png_read_image(png_ptr, row_pointers);
 166
 167   // send image to red, green and blue buffers
 168   switch (color_type) {
 169   case PNG_COLOR_TYPE_GRAY:
 170     {
 171       unsigned char pixel = 0;
 172       for (int y = 0; y < _height; y++) for (int x = 0; x < _width; x++) {
 173         pixel = row_pointers[y][x];
 174         _bit_plans[RED][y][x] = pixel;
 175         _bit_plans[GREEN][y][x] = pixel;
 176         _bit_plans[BLUE][y][x] = pixel;
 177       }
 178     }
 179     break;
 180
 181   case PNG_COLOR_TYPE_GRAY_ALPHA:
 182     cerr << "PNG type GRAY_ALPHA not supported.\n";
 183     exit(1);
 184     break;
 185
 186   case PNG_COLOR_TYPE_PALETTE:
 187     cerr << "PNG type PALETTE not supported.\n";
 188     exit(1);
 189     break;
 190
 191   case PNG_COLOR_TYPE_RGB:
 192     {
 193       if(channels != RGB_DEPTH) {
 194         cerr << "Unsupported number of channels for RGB type\n";
 195         break;
 196       }
 197       int k;
 198       for (int y = 0; y < _height; y++) {
 199         k = 0;
 200         for (int x = 0; x < _width; x++) {
 201           _bit_plans[RED][y][x] = row_pointers[y][k++];
 202           _bit_plans[GREEN][y][x] = row_pointers[y][k++];
 203           _bit_plans[BLUE][y][x] = row_pointers[y][k++];
 204         }
 205       }
 206     }
 207     break;
 208
 209   case PNG_COLOR_TYPE_RGB_ALPHA:
 210     cerr << "PNG type RGB_ALPHA not supported.\n";
 211     exit(1);
 212     break;
 213
 214   default:
 215     cerr << "Unknown PNG type\n";
 216     exit(1);
 217   }
 218
 219   // release memory
 220   png_destroy_read_struct(&png_ptr, &info_ptr, 0);
 221
 222   for (int y = 0; y < _height; y++) free(row_pointers[y]);
 223   free(row_pointers);
 224
 225   fclose(fp);
 226 }
 227
 228 void RGBImage::write_png(const char *name) {
 229   png_bytep *row_pointers;
 230
 231   // create file
 232   FILE *fp = fopen(name, "wb");
 233
 234   if (!fp) {
 235     cerr << "Unable to create image '" << name << "'\n";
 236     exit(1);
 237   }
 238
 239   png_structp png_ptr = png_create_write_struct(PNG_LIBPNG_VER_STRING, 0, 0, 0);
 240
 241   if (!png_ptr) {
 242     cerr << "png_create_write_struct failed\n";
 243     fclose(fp);
 244     exit(1);
 245   }
 246
 247   png_infop info_ptr = png_create_info_struct(png_ptr);
 248   if (!info_ptr) {
 249     cerr << "png_create_info_struct failed\n";
 250     fclose(fp);
 251     exit(1);
 252   }
 253
 254   png_init_io(png_ptr, fp);
 255
 256   png_set_IHDR(png_ptr, info_ptr, _width, _height,
 257                8, 2, PNG_INTERLACE_NONE,
 258                PNG_COMPRESSION_TYPE_BASE, PNG_FILTER_TYPE_BASE);
 259
 260   png_write_info(png_ptr, info_ptr);
 261
 262   // allocate memory
 263   row_pointers = (png_bytep*) malloc(sizeof(png_bytep) * _height);
 264   for (int y = 0; y < _height; y++)
 265     row_pointers[y] = (png_byte*) malloc(info_ptr->rowbytes);
 266
 267   int k;
 268   for (int y = 0; y < _height; y++) {
 269     k = 0;
 270     for (int x = 0; x < _width; x++) {
 271       row_pointers[y][k++] = _bit_map[x + _width * (y + _height * RED)];
 272       row_pointers[y][k++] = _bit_map[x + _width * (y + _height * GREEN)];
 273       row_pointers[y][k++] = _bit_map[x + _width * (y + _height * BLUE)];
 274     }
 275   }
 276
 277   png_write_image(png_ptr, row_pointers);
 278   png_write_end(png_ptr, 0);
 279
 280   png_destroy_write_struct(&png_ptr, &info_ptr);
 281
 282   // cleanup heap allocation
 283   for (int y = 0; y < _height; y++) free(row_pointers[y]);
 284   free(row_pointers);
 285
 286   fclose(fp);
 287 }
 288
 289 void RGBImage::write_jpg(const char *filename, int quality) {
 290   struct jpeg_compress_struct cinfo;
 291   struct my_error_mgr jerr;
 292   FILE *outfile;                /* target file */
 293   JSAMPARRAY buffer;            /* Output row buffer */
 294
 295   jpeg_create_compress (&cinfo);
 296
 297   if ((outfile = fopen (filename, "wb")) == 0) {
 298     fprintf (stderr, "Can't open %s\n", filename);
 299     exit(1);
 300   }
 301
 302   cinfo.err = jpeg_std_error (&jerr.pub);
 303   jerr.pub.error_exit = my_error_exit;
 304
 305   if (setjmp (jerr.setjmp_buffer)) {
 306     jpeg_destroy_compress (&cinfo);
 307     fclose (outfile);
 308     exit(1);
 309   }
 310
 311   jpeg_stdio_dest (&cinfo, outfile);
 312
 313   cinfo.image_width = _width;
 314   cinfo.image_height = _height;
 315   cinfo.input_components = RGB_DEPTH;
 316
 317   cinfo.in_color_space = JCS_RGB;
 318
 319   jpeg_set_defaults (&cinfo);
 320   jpeg_set_quality (&cinfo, quality, TRUE);
 321   jpeg_start_compress (&cinfo, TRUE);
 322   int y = 0;
 323   buffer =
 324     (*cinfo.mem->alloc_sarray) ((j_common_ptr) & cinfo, JPOOL_IMAGE,
 325                                 _width * RGB_DEPTH, 1);
 326   while (int(cinfo.next_scanline) < _height) {
 327     for(int d = 0; d < RGB_DEPTH; d++)
 328       for(int x = 0; x < _width; x++)
 329         buffer[0][x * RGB_DEPTH + d] =
 330           (JSAMPLE) ((_bit_map[x + _width * (y + _height * d)] * (MAXJSAMPLE + 1)) / 255);
 331     jpeg_write_scanlines (&cinfo, buffer, 1);
 332     y++;
 333   }
 334
 335   jpeg_finish_compress (&cinfo);
 336   fclose (outfile);
 337
 338   jpeg_destroy_compress (&cinfo);
 339 }
 340
 341 void RGBImage::read_jpg(const char *filename) {
 342   struct jpeg_decompress_struct cinfo;
 343   struct my_error_mgr jerr;
 344   FILE *infile;
 345   JSAMPARRAY buffer;
 346
 347   deallocate();
 348
 349   if ((infile = fopen (filename, "rb")) == 0) {
 350     fprintf (stderr, "can't open %s\n", filename);
 351     return;
 352   }
 353
 354   cinfo.err = jpeg_std_error (&jerr.pub);
 355   jerr.pub.error_exit = my_error_exit;
 356
 357   if (setjmp (jerr.setjmp_buffer)) {
 358     jpeg_destroy_decompress (&cinfo);
 359     fclose (infile);
 360     delete[] _bit_map;
 361     _width = 0;
 362     _height = 0;
 363     _bit_map = 0;
 364     return;
 365   }
 366
 367   jpeg_create_decompress (&cinfo);
 368   jpeg_stdio_src (&cinfo, infile);
 369   jpeg_read_header (&cinfo, TRUE);
 370   jpeg_start_decompress (&cinfo);
 371
 372   _width = cinfo.output_width;
 373   _height = cinfo.output_height;
 374   int depth = cinfo.output_components;
 375
 376   allocate();
 377
 378   buffer =
 379     (*cinfo.mem->alloc_sarray) ((j_common_ptr) & cinfo, JPOOL_IMAGE,
 380                                 _width * depth, 1);
 381
 382   int y = 0;
 383   while (cinfo.output_scanline < cinfo.output_height) {
 384     jpeg_read_scanlines (&cinfo, buffer, 1);
 385     if(depth == 1) {
 386       for(int d = 0; d < RGB_DEPTH; d++)
 387         for(int x = 0; x < _width; x++)
 388           _bit_plans[d][y][x] =
 389             (unsigned char) ((buffer[0][x * depth] * 255) / (MAXJSAMPLE + 1));
 390     } else {
 391       for(int d = 0; d < depth; d++)
 392         for(int x = 0; x < _width; x++)
 393           _bit_plans[d][y][x] =
 394             (unsigned char) ((buffer[0][x * depth + d] * 255) / (MAXJSAMPLE + 1));
 395     }
 396     y++;
 397   }
 398
 399   jpeg_finish_decompress (&cinfo);
 400   jpeg_destroy_decompress (&cinfo);
 401
 402   fclose (infile);
 403 }
 404
 405 void RGBImage::draw_line(int thickness,
 406                          unsigned char r, unsigned char g, unsigned char b,
 407                          scalar_t x0, scalar_t y0, scalar_t x1, scalar_t y1) {
 408   int l = 0;
 409   int dx, dy, h, v;
 410   int ix0 = int(x0 + 0.5), iy0 = int(y0 + 0.5), ix1 = int(x1 + 0.5), iy1 = int(y1 + 0.5);
 411
 412   if(ix0 < ix1) { dx = 1; h = ix1 - ix0; } else { dx = -1; h = ix0 - ix1; }
 413   if(iy0 < iy1) { dy = 1; v = iy1 - iy0; } else { dy = -1; v = iy0 - iy1; }
 414
 415   int x = ix0, y = iy0;
 416
 417   if(h > v) {
 418     for(int i = 0; i < h + 1; i++) {
 419       for(int ex = - thickness / 2 - 1; ex < (thickness + 1) / 2 + 1; ex++) {
 420         for(int ey = - thickness / 2 - 1; ey < (thickness + 1) / 2 + 1; ey++) {
 421           if(ex * ex + ey * ey <= thickness * thickness / 4) {
 422             int xx = x + ex, yy = y + ey;
 423             if(xx >= 0 && xx < _width && yy >= 0 && yy < _height)
 424               set_pixel(xx, yy, r, g, b);
 425           }
 426         }
 427       }
 428
 429       x += dx; l += v;
 430       if(l > 0) { y += dy; l -= h; }
 431     }
 432
 433   } else {
 434
 435     for(int i = 0; i < v + 1; i++) {
 436       for(int ex = - thickness / 2 - 1; ex < (thickness + 1) / 2 + 1; ex++) {
 437         for(int ey = - thickness / 2 - 1; ey < (thickness + 1) / 2 + 1; ey++) {
 438           if(ex * ex + ey * ey <= thickness * thickness / 4) {
 439             int xx = x + ex, yy = y + ey;
 440             if(xx >= 0 && xx < _width && yy >= 0 && yy < _height)
 441               set_pixel(xx, yy, r, g, b);
 442           }
 443         }
 444       }
 445
 446       y += dy; l -= h;
 447       if(l < 0) { x += dx; l += v; }
 448     }
 449
 450   }
 451
 452 }
 453
 454 void RGBImage::draw_ellipse(int thickness,
 455                             unsigned char r, unsigned char g, unsigned char b,
 456                             scalar_t xc, scalar_t yc, scalar_t radius_1, scalar_t radius_2, scalar_t tilt) {
 457   scalar_t ux1 =   cos(tilt) * radius_1, uy1 =   sin(tilt) * radius_1;
 458   scalar_t ux2 = - sin(tilt) * radius_2, uy2 =   cos(tilt) * radius_2;
 459
 460   const int nb_points_to_draw = 80;
 461   scalar_t x, y, px = 0, py = 0;
 462
 463   for(int i = 0; i <= nb_points_to_draw; i++) {
 464     scalar_t alpha = (M_PI * 2 * scalar_t(i)) / scalar_t(nb_points_to_draw);
 465
 466     x = xc + cos(alpha) * ux1 + sin(alpha) * ux2;
 467     y = yc + cos(alpha) * uy1 + sin(alpha) * uy2;
 468
 469     if(i > 0) {
 470       draw_line(thickness, r, g, b, px, py, x, y);
 471     }
 472
 473     px = x; py = y;
 474   }
 475 }