Deconvolution

  1
  2
  3
  4
  5
  6
  7
  8
  9
 10
 11
 12
 13
 14
 15
 16
 17
 18
 19
 20
 21
 22
 23
 24
 25
 26
 27
 28
 29
 30
 31
 32
 33
 34
 35
 36
 37
 38
 39
 40
 41
 42
 43
 44
 45
 46
 47
 48
 49
 50
 51
 52
 53
 54
 55
 56
 57
 58
 59
 60
 61
 62
 63
 64
 65
 66
 67
 68
 69
 70
 71
 72
 73
 74
 75
 76
 77
 78
 79
 80
 81
 82
 83
 84
 85
 86
 87
 88
 89
 90
 91
 92
 93
 94
 95
 96
 97
 98
 99
100
101
102
103
104
105
106
107
108
109
110
111
112
113
114
115
116
117
118
119
120
121
122
123
124
125
126
127
128
129
130
131
132
133
134
135
136
137
138
139
140
141
142
143
144
145
146
147
148
149
150
151
152
153
154
155
156
157
158
159
160
161
162
163
164
165
166
167
168
169
170
171
172
173
174
175
176
177
178
179
180
181
182
183
184
185
186
187
188
189
190
191
192
193
194
195
196
197
198
199
200
201
202
203
204
205
206
207
208
209
210
211
212
213
214
215
216
217
218
219
220
221
222
223
224
225
226
227
228
229
230
231
232
233
234
235
236
237
238
239
240
241
242
243
244
245
246
247
248
249
250
251
252
253
254
255
256
257
258
259
260
261
262
263
264
265
266
267
268
269
270
271
272
273
274
275
276
277
278
279
280
281
282
283
284
285
286
287
288
289
290
291
292
293
294
295
296
297
298
299
300
301
302
303
304
305
306
307
308
309
310
311
312
313
314
315
316
317
318
319
320
321
322
323
324
325
326
327
328
// freeimage_test2014.cpp : Defines the entry point for the console application.
//
#include "stdafx.h"
#include <stdio.h>
#include <math.h>
#include <FreeImage.h>
#include <string>
#pragma comment(lib,"FreeImage.lib")
#pragma comment(lib,"FreeImage.dll")
#define IN
#define OUT
#define UNKNOWN 0
#define BMP 1
#define GIF 2
#define JPEG 3
#define PNG 4
#define TIFF 5
#define BYTE unsigned char
#define FOUR_SIDES 1
#define EIGHT_SIDES 2
struct IMAGE {
BYTE *red; // Пиксельная карта красного канала
BYTE *green; // Пиксельная карта зеленого канала
BYTE *blue; // Пиксельная карта синего канала
BYTE *lum; // Пиксельная карта полутонового изображения (в градациях серого)
int width; // Ширина изображения
int height; // Высота изоражения
};
IMAGE loadImage(const char *name, int type) {
IMAGE result;
FIBITMAP *bitmap;
FREE_IMAGE_FORMAT fif;
result.blue = 0;
result.height = 0;
result.width = 0;
result.lum = 0;
result.red = 0;
result.green = 0;
switch(type) {
case 1:
fif = FIF_BMP;
break;
case 2:
fif = FIF_GIF;
break;
case 3:
fif = FIF_JPEG;
break;
case 4:
fif = FIF_PNG;
break;
case 5:
fif = FIF_TIFF;
break;
default:
fif = FIF_UNKNOWN;
}
if (fif == FIF_UNKNOWN) {
printf("loadImage: unknown file format: %d\n", type);
} else {
bitmap = FreeImage_Load(fif, name, 0); // Загружаем изображение в память
if (bitmap) {
printf("loadImage: image was loaded! Year!\n");
int width, height; // Ширина и высота загруженного изображения в пикселах
BYTE *red_map; // Указатель на красную пиксельную карту
BYTE *green_map; // Указатель на зеленую пиксельную карту
BYTE *blue_map; // Указатель на синюю пиксельную карту
int x, y; // Координаты пикселя
bool success; // Удалось ли получить все пиксели
RGBQUAD color; // Цвет пикселя
width = FreeImage_GetWidth(bitmap);
height = FreeImage_GetHeight(bitmap);
result.red = new BYTE[width*height];
result.green = new BYTE[width*height];
result.blue = new BYTE[width*height];
result.width = width;
result.height = height;
success = true;
for (x = 0; x < width; x++) {
for (y = 0; y < height; y++) {
success = FreeImage_GetPixelColor(bitmap, x, y, &color);
result.red[width*y + x] = color.rgbRed;
result.green[width*y + x] = color.rgbGreen;
result.blue[width*y + x] = color.rgbBlue;
if (!success) break;
}
if (!success) break;
}
if (success) {
printf("loadImage: color maps were formed!\n");
} else {
printf("loadImage: couldn\'t get pixel (%d, %d)\n", x, y);
}
FreeImage_Unload(bitmap);
} else {
printf("loadImage: image was not loaded\n");
}
}
return result;
}
void saveImage(IMAGE image, const char *name, int type) {
FIBITMAP *bitmap;
FREE_IMAGE_FORMAT fif;
switch(type) {
case 1:
fif = FIF_BMP;
break;
case 2:
fif = FIF_GIF;
break;
case 3:
fif = FIF_JPEG;
break;
case 4:
fif = FIF_PNG;
break;
case 5:
fif = FIF_TIFF;
break;
default:
fif = FIF_UNKNOWN;
}
if (fif == FIF_UNKNOWN) {
printf("saveImage: unknown file format: %d\n", type);
return;
}
bitmap = FreeImage_Allocate(image.width, image.height, 24); // Выделяем память под изображение
if (bitmap) {
printf("saveImage: image was created!\n");
int width, height; // Ширина и высота загруженного изображения в пикселах
int x, y; // Координаты пикселя
bool success; // Удалось ли получить все пиксели
RGBQUAD color; // Цвет пикселя
width = image.width;
height = image.height;
success = true;
for (x = 0; x < width; x++) {
for (y = 0; y < height; y++) {
color.rgbRed = image.red[width*y + x];
color.rgbGreen = image.green[width*y + x];
color.rgbBlue = image.blue[width*y + x];
success = FreeImage_SetPixelColor(bitmap, x, y, &color);
if (!success) break;
}
if (!success) break;
}
if (success) {
printf("saveImage: color maps were writed into bitmap!\n");
if (FreeImage_Save(fif, bitmap, name)) {
printf("saveImage: bitmap is successfully saved!\n");
} else {
printf("saveImage: bitmap couldn\'t be saved\n");
}
} else {
printf("saveImage: couldn\'t set pixel (%d, %d)\n", x, y);
}
FreeImage_Unload(bitmap);
} else {
printf("saveImage: image was not created\n");
}
}
//-------------------------------------------------
void toGrayscale(IMAGE *image) {
int w = image->width;
int h = image->height;
int i, lum;
for (i = 0; i < w*h; i++) {
lum = 0.299*image->red[i] + 0.587*image->green[i] + 0.114*image->blue[i];
if (lum > 255) lum = 255;
image->red[i] = lum;
}
delete [] image->green;
delete [] image->blue;
image->lum = image->red;
image->green = image->red;
image->blue = image->red;
}
//-------------------------------------------------
void inverse(IMAGE image) {
int i;
for (i = 0; i < image.width*image.height; i++) {
image.red[i] = 255 - image.red[i];
image.green[i] = 255 - image.green[i];
image.blue[i] = 255 - image.blue[i];
}
}
//-------------------------------------------------
IMAGE *conv(IMAGE image, IMAGE psf) {
if (!psf.lum) {
printf("conv: PSF should be a grayscale image\n");
return 0;
}
if (psf.width%2 != 0 || psf.height%2 != 0) {
printf("conv: PSF should have a center\n");
return 0;
}
int w1 = image.width, h1 = image.height;
int w2 = psf.width, h2 = psf.height;
int a = psf.width/2; // Горизонтальное расстояние от центра psf до края
int b = psf.height/2; // Вертикальное расстояние от центра psf до края
int x, y, i, j;
for (x = 0; x < w1; x++) {
for (y = 0; y < h1; y++) { // Проход по каждой точке изображения f
double sum = 0;
for (i = 0; i < w2; i++) {
for (j = 0; j < h2; j++) { // Проход по каждной точке ФРТ g
int index_x = x + i - a;
int index_y = y + j - b;
if (index_x < 0) index_x = 0; if (index_x >= w1) index_x = w1 - 1;
if (index_y < 0) index_y = 0; if (index_y >= h1) index_y = h1 - 1;
sum += g[i + j*w2]*f[index_x + index_y*w1];
}
}
dest[x + y*w1] = sum;
}
}
}
void convolution(double *f, int w1, int h1, double *g, int w2, int h2, double *dest) {
int a = ceil((double)(w2 - 1)/2); // Горизонтальное расстояние от центра psf до края
int b = ceil((double)(h2 - 1)/2); // Вертикальное расстояние от центра psf до края
for (int x = 0; x < w1; x++) {
for (int y = 0; y < h1; y++) { // Проход по каждой точке изображения f
double sum = 0;
for (int i = 0; i < w2; i++) {
for (int j = 0; j < h2; j++) { // Проход по каждной точки маски g
int index_x = x + i - a;
int index_y = y + j - b;
if (index_x < 0) index_x = 0; if (index_x >= w1) index_x = w1 - 1;
if (index_y < 0) index_y = 0; if (index_y >= h1) index_y = h1 - 1;
sum += g[i + j*w2]*f[index_x + index_y*w1];
}
}
dest[x + y*w1] = sum;
}
}
}
//--------------------------
void rich(double *g, int w1, int h1, double *h, int w2, int h2, double *dest, int iterations) {
double *prev = new double[w1*h1];
double *temp = new double[w1*h1];
for (int i = 0; i < w1*h1; i++) prev[i] = dest[i] = g[i];
for (int k = 0; k < iterations; k++) {
convolution(prev, w1, h1, h, w2, h2, temp);
for (int i = 0; i < w1*h1; i++) if (temp[i]) temp[i] = g[i]/temp[i];
convolution(temp, w1, h1, h, w2, h2, dest);
for (int i = 0; i < w1*h1; i++) prev[i] = prev[i]*dest[i];
}
for (int i = 0; i < w1*h1; i++) dest[i] = prev[i];
delete [] prev;
delete [] temp;
}
//---------------------------------------------------
void laplace(IMAGE image, int type) {
BYTE *map, *buf;
int j, i, x, y, w = image.width, h = image.height;
for (j = 0; j < 3; j++) { // Цикл по цветовым каналам
switch(j) {
case 0: map = image.red; printf("red\n"); break;
case 1: map = image.green; printf("green\n"); break;
case 2: map = image.blue; printf("blue\n"); break;
}
buf = new BYTE[w*h];
for (i = 0; i < w*h; i++) {
buf[i] = map[i];
}
for (x = 1; x < w-1; x++) {
for (y = 1; y < h-1; y++) {
if (type == (type|FOUR_SIDES)) {
int lum = 5*buf[y*w+x];
lum -= buf[y*w+x+1] + buf[y*w+x-1] + buf[(y+1)*w+x] + buf[(y-1)*w+x];
if (lum < 0) lum = 0;
if (lum > 255) lum = 255;
map[y*w+x] = lum;
}
else {
int lum = 9*buf[y*w+x];
lum -= buf[y*w+x+1] + buf[y*w+x-1] + buf[(y+1)*w+x] + buf[(y-1)*w+x];
lum -= buf[(y+1)*w+x+1] + buf[(y+1)*w+x-1] + buf[(y-1)*w+x+1] + buf[(y-1)*w+x-1];
if (lum < 0) lum = 0;
if (lum > 255) lum = 255;
map[y*w+x] = lum;
}
}
}
if (image.lum) {
printf("laplace: image is grayscale\n");
break; // Если изображение полутоновое, не переходить к другим цветовым каналам
}
}
}
//--------------------------------------------
int main()
{
IMAGE image;
BYTE *map;
image = loadImage("images/no_noise.png", PNG);
//toGrayscale(&image);
laplace(image, FOUR_SIDES);
saveImage(image, "images/no_noise_res.png", PNG);
return 0;
}