src/image.c

   1 /***************************************************************************
   2  * This file is a part of CADS/UVS fits2jpeg conversion software           *
   3  *   Copyright (C) 2012 by CADS/UV Software Team,                          *
   4  *                         Indian Institute of Astrophysics                *
   5  *                         Bangalore 560034                                *
   6  *                         cads_AT_iiap.res.in                             *
   7  *                                                                         *
   8  *   This program is free software; you can redistribute it and/or modify  *
   9  *   it under the terms of the GNU General Public License as published by  *
  10  *   the Free Software Foundation; either version 2 of the License, or     *
  11  *   (at your option) any later version.                                   *
  12  *                                                                         *
  13  *   This program is distributed in the hope that it will be useful,       *
  14  *   but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of        *
  15  *   MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the         *
  16  *   GNU General Public License for more details.                          *
  17  *                                                                         *
  18  *   You should have received a copy of the GNU General Public License     *
  19  *   along with this program; if not, write to the                         *
  20  *   Free Software Foundation, Inc.,                                       *
  21  *   59 Temple Place - Suite 330, Boston, MA  02111-1307, USA.             *
  22  ***************************************************************************/
  23
  24 /*Header Definitions*/
  25 #include "fits2jpeg.h"
  26
  27 /*---------------------------------------------------------------------------*
  28  * SCALE_PIXELS: Changes the pixel scale to linear/log/sqroot/etc..
  29  *---------------------------------------------------------------------------*/
  30 void scale_pixels(int scale, unsigned int npixels,
  31                  float *data, JSAMPLE *image_buffer)
  32 {
  33     unsigned int i = 0;
  34     int JMAXVAL = 255;
  35     float datamax = 0.0, datamin = 0.0, tmp = 0.0;
  36     float hist[256] = {0.0}, cumhist[256] = {0.0};
  37     float scl_data = 0.0;
  38
  39
  40     /* first find min & max in data                                          */
  41     datamax = -1.0 * FLT_MAX;
  42     datamin = FLT_MAX;
  43     for (i = 0; i < npixels; ++i)
  44     {
  45         if (data[i] > datamax) datamax = data[i];
  46         if (data[i] < datamin) datamin = data[i];
  47     } /*endfor*/
  48
  49
  50     /* Convert data into bytscaled values for jpeg file                     */
  51     /* the dynamic range is reduced to 255 for jpeg                         */
  52     scl_data = (datamax - datamin)/(float)JMAXVAL;
  53
  54     for (i = 0; i < npixels; ++i)
  55         data[i] = (data[i] - datamin)/scl_data;
  56
  57
  58     /* All data is now squeezed into the range 0 - 255                       */
  59     /* NOTE: At this point onwards min & max is 0 and 255 respectively       */
  60     datamax = (float)JMAXVAL;
  61     datamin = 0.0;
  62
  63     /* initialize image histogram. ensure all are zeroes in hist[]           */
  64     /*-----------------------------------------------------------------------*/
  65     for (i = 0; i <= JMAXVAL; ++i) hist[i] = 0;
  66
  67     /* construct the image histogram */
  68     tmp = 1.0/(float)npixels;
  69     for (i = 0; i <= npixels; ++i)
  70         hist[(int)floor(data[i])] += tmp;
  71
  72     /* And the cumulative histogram */
  73     cumhist[0] = hist[0];
  74     for (i = 1; i <= JMAXVAL; ++i)
  75         cumhist[i] += cumhist[i - 1] + hist[i];
  76
  77     /* Linear scale (min-max) : This is the default scaling
  78      * histo-eq will fail if we dont generate image_buffer here              */
  79     for (i = 0; i < npixels; ++i)
  80         image_buffer[i] = (int)(data[i]);
  81
  82     /*-----------------------------------------------------------------------*/
  83
  84
  85     switch (scale)
  86     {
  87         case 1 :                                              /* Square root */
  88             printinfo("Using square-root scale");
  89             scl_data = sqrt((float)JMAXVAL)/(float)JMAXVAL;
  90             for (i = 0; i < npixels; ++i)
  91                 image_buffer[i] = (int)(sqrt(data[i])/scl_data);
  92             break;
  93
  94         case 2 :                                                   /* Square */
  95             printinfo("Using quadratic scale");
  96             scl_data = pow((float)JMAXVAL,2)/(float)JMAXVAL;
  97             for (i = 0; i < npixels; ++i)
  98                 image_buffer[i] = (int)abs((pow(data[i],2) - 1.0)/scl_data);
  99             break;
 100
 101         case 3 :                                                    /* Cubic */
 102             printinfo("Using cubic scale");
 103             scl_data = pow((float)JMAXVAL,3)/(float)JMAXVAL;
 104             for (i = 0; i < npixels; ++i)
 105                 image_buffer[i] = (int)abs((pow(data[i],3) - 1.0)/scl_data);
 106             break;
 107
 108         case 4 :                                                      /* log */
 109             printinfo("Using log scale");
 110             scl_data = log(1.0 + (float)JMAXVAL)/(float)JMAXVAL;
 111             for (i = 0; i < npixels; ++i)
 112                 image_buffer[i] = (int)((log(abs(data[i]) + 1.0))/scl_data);
 113             break;
 114
 115         case 5 :
 116             /* contrast stretch */
 117             printinfo("Performing histogram stretch (normalization)");
 118
 119             /* We need to go through the cumulative histogram to pick the
 120              *  appropriate values for datamin and datamax               */
 121             i = 0;
 122             while (i < JMAXVAL)
 123             {
 124                 if (cumhist[i] >= 0.01)
 125                 {
 126                     datamin = (float) i;
 127                     break;
 128                 }
 129                 i++;
 130             }
 131             i = JMAXVAL;
 132             while (i > 0)
 133             {
 134                 if (cumhist[i] <= 0.99)
 135                 {
 136                     datamax = (float) i;
 137                     break;
 138                 }
 139                 i--;
 140             }
 141             scl_data = (datamax - datamin)/(float)JMAXVAL;
 142             for (i = 0; i < npixels; ++i)
 143             {
 144                 if (image_buffer[i] >= datamax)
 145                     image_buffer[i] = JMAXVAL;
 146                 else if (image_buffer[i] <= datamin)
 147                     image_buffer[i] = 0;
 148                 else
 149                     image_buffer[i] = (int) abs((image_buffer[i]
 150                                     - datamin)/scl_data);
 151             }
 152             break;
 153
 154         case 6 :
 155             /* histogram equalization */
 156             printinfo("Performing Histogram Equalization");
 157             for (i = 0; i <  npixels; ++i)
 158                 image_buffer[i] = cumhist[image_buffer[i]] * JMAXVAL;
 159             break;
 160         default :
 161             printinfo("Using linear scale");
 162             break;
 163     }
 164
 165 }
 166
 167 /*---------------------------------------------------------------------------*
 168  * RESIZE_IMAGE: Scales down/up the image_buffer
 169  *---------------------------------------------------------------------------*/
 170 void resize_image(long *xdim, long *ydim, float zoomfact, JSAMPLE *image_buffer)
 171 {
 172     int offset = 0, index = 0;
 173     int A, B, C, D, x, y, gray;
 174     JSAMPLE *buff;
 175     unsigned int i = 0, j = 0;
 176     unsigned long npixels = 0;
 177     long w = *xdim, h = *ydim;
 178     long zxdim = 0, zydim = 0;
 179     float xdiff, ydiff, xratio, yratio;
 180
 181     zxdim  = (int)(w * zoomfact);
 182     zydim  = (int)(h * zoomfact);
 183
 184     npixels= zxdim * zydim;
 185
 186     xratio = ((float)(w - 1))/zxdim;
 187     yratio = ((float)(h - 1))/zydim;
 188
 189                                      /* allocate space for *buff */
 190     buff   = (unsigned char *) malloc(sizeof(char) * zxdim * zydim);
 191
 192     index  = 0;
 193     offset = 0;
 194     for (i = 0; i < zydim; i++)
 195     {
 196         y     = (int)(yratio * i);
 197         ydiff = (yratio * i) - y;
 198
 199         for (j = 0; j < zxdim; j++)
 200         {
 201             x = (int)(xratio * j);
 202
 203             xdiff = (xratio * j) - x;
 204             index = y * w + x;
 205
 206             A = image_buffer[index]         & 0xff;
 207             B = image_buffer[index + 1]     & 0xff;
 208             C = image_buffer[index + w]     & 0xff;
 209             D = image_buffer[index + w + 1] & 0xff;
 210
 211             gray = (int)(A * (1 - xdiff) * (1 - ydiff)
 212                  +       B * (xdiff)     * (1 - ydiff)
 213                  +       C * (ydiff)     * (1 - xdiff)
 214                  +       D * (xdiff)     * (ydiff)
 215                     );
 216             buff[offset++] = gray;
 217         }
 218     }
 219     *xdim = zxdim;
 220     *ydim = zydim;
 221     image_buffer = realloc(image_buffer, sizeof(char) * npixels);
 222     if (!image_buffer)
 223         printerro("Failed to allocate memory");
 224
 225     for (i = 0; i <  npixels; ++i)
 226         image_buffer[i] = buff[i];
 227 }