level adjustment for images

Joseph Redmon

2015-04-15 d97331b88ff3d50035b1e22c9d0eb671b61227e3

 src/image.c

@@ -1,6 +1,7 @@
#include "image.h"
#include "utils.h"
#include <stdio.h>
#include <math.h>

int windows = 0;

@@ -19,7 +20,7 @@

void draw_box(image a, int x1, int y1, int x2, int y2, float r, float g, float b)
{
    normalize_image(a);
    //normalize_image(a);
    int i;
    if(x1 < 0) x1 = 0;
    if(x1 >= a.w) x1 = a.w-1;
@@ -112,6 +113,15 @@
    return dest;
}

void constrain_image(image im)
{
    int i;
    for(i = 0; i < im.w*im.h*im.c; ++i){
        if(im.data[i] < 0) im.data[i] = 0;
        if(im.data[i] > 1) im.data[i] = 1;
    }
}

void normalize_image(image p)
{
    float *min = calloc(p.c, sizeof(float));
@@ -149,12 +159,11 @@
    return copy;
}


void show_image(image p, char *name)
{
    int x,y,k;
    image copy = copy_image(p);
    normalize_image(copy);
    //normalize_image(copy);

    char buff[256];
    //sprintf(buff, "%s (%d)", name, windows);
@@ -193,7 +202,7 @@
{
    int x,y,k;
    image copy = copy_image(p);
    normalize_image(copy);
    //normalize_image(copy);

    char buff[256];
    //sprintf(buff, "%s (%d)", name, windows);
@@ -256,16 +265,23 @@
    return out;
}

void rotate_image(image m)
image rotate_image(image im, float rad)
{
    int i,j;
    for(j = 0; j < m.c; ++j){
        for(i = 0; i < m.h*m.w/2; ++i){
            float swap = m.data[j*m.h*m.w + i];
            m.data[j*m.h*m.w + i] = m.data[j*m.h*m.w + (m.h*m.w-1 - i)];
            m.data[j*m.h*m.w + (m.h*m.w-1 - i)] = swap;
    int x, y, c;
    float cx = im.w/2.;
    float cy = im.h/2.;
    image rot = make_image(im.w, im.h, im.c);
    for(c = 0; c < im.c; ++c){
        for(y = 0; y < im.h; ++y){
            for(x = 0; x < im.w; ++x){
                float rx = cos(rad)*(x-cx) - sin(rad)*(y-cy) + cx;
                float ry = sin(rad)*(x-cx) + cos(rad)*(y-cy) + cy;
                float val = billinear_interpolate(im, rx, ry, c);
                set_pixel(rot, x, y, c, val);
            }
        }
    }
    return rot;
}

void translate_image(image m, float s)
@@ -293,7 +309,7 @@
    for(k= 0; k < c; ++k){
        for(i = 0; i < h; ++i){
            for(j = 0; j < w; ++j){
                out.data[count++] = data[i*step + j*c + k];
                out.data[count++] = data[i*step + j*c + k]/255.;
            }
        }
    }
@@ -309,7 +325,7 @@
            for(i = 0; i < w; ++i){
                int r = j + dy;
                int c = i + dx;
                float val = 128;
                float val = 0;
                if (r >= 0 && r < im.h && c >= 0 && c < im.w) {
                    val = get_pixel(im, c, r, k);
                }
@@ -320,18 +336,195 @@
    return cropped;
}

float three_way_max(float a, float b, float c)
{
    return (a > b) ? ( (a > c) ? a : c) : ( (b > c) ? b : c) ;
}

float three_way_min(float a, float b, float c)
{
    return (a < b) ? ( (a < c) ? a : c) : ( (b < c) ? b : c) ;
}

// http://www.cs.rit.edu/~ncs/color/t_convert.html
void rgb_to_hsv(image im)
{
    assert(im.c == 3);
    int i, j;
    float r, g, b;
    float h, s, v;
    for(j = 0; j < im.h; ++j){
        for(i = 0; i < im.w; ++i){
            r = get_pixel(im, i , j, 2);
            g = get_pixel(im, i , j, 1);
            b = get_pixel(im, i , j, 0);
            float max = three_way_max(r,g,b);
            float min = three_way_min(r,g,b);
            float delta = max - min;
            v = max;
            if(max == 0){
                s = 0;
                h = -1;
            }else{
                s = delta/max;
                if(r == max){
                    h = (g - b) / delta;
                } else if (g == max) {
                    h = 2 + (b - r) / delta;
                } else {
                    h = 4 + (r - g) / delta;
                }
                if (h < 0) h += 6;
            }
            set_pixel(im, i, j, 0, h);
            set_pixel(im, i, j, 1, s);
            set_pixel(im, i, j, 2, v);
        }
    }
}

void hsv_to_rgb(image im)
{
    assert(im.c == 3);
    int i, j;
    float r, g, b;
    float h, s, v;
    float f, p, q, t;
    for(j = 0; j < im.h; ++j){
        for(i = 0; i < im.w; ++i){
            h = get_pixel(im, i , j, 0);
            s = get_pixel(im, i , j, 1);
            v = get_pixel(im, i , j, 2);
            if (s == 0) {
                r = g = b = v;
            } else {
                int index = floor(h);
                f = h - index;
                p = v*(1-s);
                q = v*(1-s*f);
                t = v*(1-s*(1-f));
                if(index == 0){
                    r = v; g = t; b = p;
                } else if(index == 1){
                    r = q; g = v; b = p;
                } else if(index == 2){
                    r = p; g = v; b = t;
                } else if(index == 3){
                    r = p; g = q; b = v;
                } else if(index == 4){
                    r = t; g = p; b = v;
                } else {
                    r = v; g = p; b = q;
                }
            }
            set_pixel(im, i, j, 2, r);
            set_pixel(im, i, j, 1, g);
            set_pixel(im, i, j, 0, b);
        }
    }
}

image grayscale_image(image im)
{
    assert(im.c == 3);
    int i, j, k;
    image gray = make_image(im.w, im.h, im.c);
    float scale[] = {0.114, 0.587, 0.299};
    for(k = 0; k < im.c; ++k){
        for(j = 0; j < im.h; ++j){
            for(i = 0; i < im.w; ++i){
                gray.data[i+im.w*j] += scale[k]*get_pixel(im, i, j, k);
            }
        }
    }
    memcpy(gray.data + im.w*im.h*1, gray.data, sizeof(float)*im.w*im.h);
    memcpy(gray.data + im.w*im.h*2, gray.data, sizeof(float)*im.w*im.h);
    return gray;
}

image blend_image(image fore, image back, float alpha)
{
    assert(fore.w == back.w && fore.h == back.h && fore.c == back.c);
    image blend = make_image(fore.w, fore.h, fore.c);
    int i, j, k;
    for(k = 0; k < fore.c; ++k){
        for(j = 0; j < fore.h; ++j){
            for(i = 0; i < fore.w; ++i){
                float val = alpha * get_pixel(fore, i, j, k) + 
                    (1 - alpha)* get_pixel(back, i, j, k);
                set_pixel(blend, i, j, k, val);
            }
        }
    }
    return blend;
}

void scale_image_channel(image im, int c, float v)
{
    int i, j;
    for(j = 0; j < im.h; ++j){
        for(i = 0; i < im.w; ++i){
            float pix = get_pixel(im, i, j, c);
            pix = pix*v;
            set_pixel(im, i, j, c, pix);
        }
    }
}

void saturate_image(image im, float sat)
{
    rgb_to_hsv(im);
    scale_image_channel(im, 1, sat);
    hsv_to_rgb(im);
    constrain_image(im);
}

void exposure_image(image im, float sat)
{
    rgb_to_hsv(im);
    scale_image_channel(im, 2, sat);
    hsv_to_rgb(im);
    constrain_image(im);
}

void saturate_exposure_image(image im, float sat, float exposure)
{
    rgb_to_hsv(im);
    scale_image_channel(im, 1, sat);
    scale_image_channel(im, 2, exposure);
    hsv_to_rgb(im);
    constrain_image(im);
}

/*
image saturate_image(image im, float sat)
{
    image gray = grayscale_image(im);
    image blend = blend_image(im, gray, sat);
    free_image(gray);
    constrain_image(blend);
    return blend;
}

image brightness_image(image im, float b)
{
    image bright = make_image(im.w, im.h, im.c);
    return bright;
}
*/

float billinear_interpolate(image im, float x, float y, int c)
{
    int ix = (int) x;
    int iy = (int) y;
    int ix = (int) floorf(x);
    int iy = (int) floorf(y);

    float dx = x - ix;
    float dy = y - iy;

    float val = (1-dy) * (1-dx) * get_pixel_extend(im, ix, iy, c) + 
                dy     * (1-dx) * get_pixel_extend(im, ix, iy+1, c) + 
                (1-dy) *   dx   * get_pixel_extend(im, ix+1, iy, c) +
                dy     *   dx   * get_pixel_extend(im, ix+1, iy+1, c);
        dy     * (1-dx) * get_pixel_extend(im, ix, iy+1, c) + 
        (1-dy) *   dx   * get_pixel_extend(im, ix+1, iy, c) +
        dy     *   dx   * get_pixel_extend(im, ix+1, iy+1, c);
    return val;
}

@@ -362,11 +555,42 @@
    image big = resize_image(im, 513, 512);
    image crop = crop_image(im, 50, 10, 100, 100);
    image crop2 = crop_image(im, -30, -50, 291, 400);
    image rot = rotate_image(big, .02);
    image rot2 = rotate_image(big, 3.14159265/2.);
    image test = rotate_image(im, .6);
    image gray = grayscale_image(im);

    image sat2 = copy_image(im);
    saturate_image(sat2, 2);
    exposure_image(sat2, 2);

    image sat5 = copy_image(im);
    saturate_image(sat5, 2);
    exposure_image(sat5, .5);

    image exp2 = copy_image(im);
    saturate_image(exp2, .5);
    exposure_image(exp2, 2);

    image exp5 = copy_image(im);
    saturate_image(exp5, .5);
    exposure_image(exp5, .5);

    show_image(im, "original");
    show_image(small, "smaller");
    show_image(big, "bigger");
    show_image(crop, "crop");
    show_image(crop2, "crop2");
    show_image(gray, "gray");
    show_image(sat2, "sat2");
    show_image(sat5, "sat5");
    show_image(exp2, "exp2");
    show_image(exp5, "exp5");
    /*
       show_image(small, "smaller");
       show_image(big, "bigger");
       show_image(crop, "crop");
       show_image(crop2, "crop2");
       show_image(rot, "rot");
       show_image(rot2, "rot2");
       show_image(test, "test");
     */
    cvWaitKey(0);
}