lib/src/jp/nyatla/nyartoolkit/core/match/NyARMatchPattDeviationColorData.java

   1 /* \r
   2  * PROJECT: NyARToolkit\r
   3  * --------------------------------------------------------------------------------\r
   4  * This work is based on the original ARToolKit developed by\r
   5  *   Hirokazu Kato\r
   6  *   Mark Billinghurst\r
   7  *   HITLab, University of Washington, Seattle\r
   8  * http://www.hitl.washington.edu/artoolkit/\r
   9  *\r
  10  * The NyARToolkit is Java edition ARToolKit class library.\r
  11  * Copyright (C)2008-2009 Ryo Iizuka\r
  12  *\r
  13  * This program is free software: you can redistribute it and/or modify\r
  14  * it under the terms of the GNU General Public License as published by\r
  15  * the Free Software Foundation, either version 3 of the License, or\r
  16  * (at your option) any later version.\r
  17  * \r
  18  * This program is distributed in the hope that it will be useful,\r
  19  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of\r
  20  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the\r
  21  * GNU General Public License for more details.\r
  22  *\r
  23  * You should have received a copy of the GNU General Public License\r
  24  * along with this program.  If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.\r
  25  * \r
  26  * For further information please contact.\r
  27  *      http://nyatla.jp/nyatoolkit/\r
  28  *      <airmail(at)ebony.plala.or.jp> or <nyatla(at)nyatla.jp>\r
  29  * \r
  30  */\r
  31 package jp.nyatla.nyartoolkit.core.match;\r
  32 \r
  33 \r
  34 import jp.nyatla.nyartoolkit.NyARException;\r
  35 import jp.nyatla.nyartoolkit.core.raster.rgb.INyARRgbRaster;\r
  36 import jp.nyatla.nyartoolkit.core.rasterreader.*;\r
  37 import jp.nyatla.nyartoolkit.core.types.NyARBufferType;\r
  38 import jp.nyatla.nyartoolkit.core.types.NyARIntSize;\r
  39 \r
  40 /**\r
  41  * このクラスは、RGBカラーの差分画像を格納します。\r
  42  * 差分画像は、p[i]=((255-画素[i])-画像全体の平均値)のピクセルで構成されている、平均値との差分値です。\r
  43  * {@link NyARMatchPatt_BlackWhite}の入力値と使います。\r
  44  * <p>使い方 - \r
  45  * {@link #setRaster}関数で、差分画像を作成し、プロパティ取得関数でその情報を得ます。\r
  46  * </p>\r
  47  */\r
  48 public class NyARMatchPattDeviationColorData\r
  49 {\r
  50         private int[] _data;\r
  51         private double _pow;\r
  52         private NyARIntSize _size;\r
  53         //\r
  54         private int _optimize_for_mod;\r
  55         /**\r
  56          * この関数は、画素データを格納した配列を返します。\r
  57          * {@link NyARMatchPatt_Color_WITHOUT_PCA#evaluate}関数等から使います。\r
  58          * R,G,Bの順番で、直列にデータを格納します。\r
  59          */     \r
  60         public int[] refData()\r
  61         {\r
  62                 return this._data;\r
  63         }\r
  64         /**\r
  65          * この関数は、差分画像の強度値を返します。\r
  66          * 強度値は、差分画像の画素を二乗した値の合計です。\r
  67          * @return\r
  68          * 0&lt;nの強度値。\r
  69          */     \r
  70         public double getPow()\r
  71         {\r
  72                 return this._pow;\r
  73         }\r
  74         /**\r
  75          * コンストラクタです。\r
  76          * 差分画像のサイズを指定して、インスタンスを生成します。\r
  77          * @param i_width\r
  78          * 差分画像のサイズ\r
  79          * @param i_height\r
  80          * 差分画像のサイズ\r
  81          */                       \r
  82         public NyARMatchPattDeviationColorData(int i_width,int i_height)\r
  83         {\r
  84                 this._size=new NyARIntSize(i_width,i_height);\r
  85                 int number_of_pix=this._size.w*this._size.h;\r
  86                 this._data=new int[number_of_pix*3];\r
  87                 this._optimize_for_mod=number_of_pix-(number_of_pix%8); \r
  88                 return;\r
  89         }\r
  90 \r
  91         \r
  92         /**\r
  93          * この関数は、ラスタから差分画像を生成して、格納します。\r
  94          * @param i_buffer\r
  95          * 差分画像の元画像。サイズは、このインスタンスと同じである必要があります。\r
  96          * {@link NyARBufferType#INT1D_X8R8G8B8_32}形式のバッファを持つラスタの場合、他の形式よりも\r
  97          * 何倍か高速に動作します。\r
  98          */\r
  99         public void setRaster(INyARRgbRaster i_raster) throws NyARException\r
 100         {\r
 101                 assert(i_raster.getSize().isEqualSize(this._size));\r
 102                 switch(i_raster.getBufferType())\r
 103                 {\r
 104                 case NyARBufferType.INT1D_X8R8G8B8_32:\r
 105                         this._pow=setRaster_INT1D_X8R8G8B8_32((int[])i_raster.getBuffer(),this._size.w*this._size.h,this._optimize_for_mod,this._data);\r
 106                         break;\r
 107                 default:\r
 108                         this._pow=setRaster_ANY(i_raster.getRgbPixelReader(),this._size,this._size.w*this._size.h,this._data);\r
 109                         break;\r
 110                 }\r
 111                 return;\r
 112         }\r
 113         /**\r
 114          * この関数は、元画像を回転してから、差分画像を生成して、格納します。\r
 115          * 制限として、この関数はあまり高速ではありません。連続使用するときは、最適化を検討してください。\r
 116          * @param i_reader\r
 117          * 差分画像の元画像。サイズは、このインスタンスと同じである必要があります。\r
 118          * @param i_direction\r
 119          * 右上の位置です。0=1象限、1=2象限、、2=3象限、、3=4象限の位置に対応します。\r
 120          * @throws NyARException\r
 121          */\r
 122         public final void setRaster(INyARRgbRaster i_raster,int i_direction) throws NyARException\r
 123         {\r
 124                 int width=this._size.w;\r
 125                 int height=this._size.h;\r
 126                 int i_number_of_pix=width*height;\r
 127                 INyARRgbPixelReader reader=i_raster.getRgbPixelReader();\r
 128                 int[] rgb=new int[3];\r
 129                 int[] dout=this._data;\r
 130                 int ave;//<PV/>\r
 131                 //<平均値計算>\r
 132                 ave = 0;\r
 133                 for(int y=height-1;y>=0;y--){\r
 134                         for(int x=width-1;x>=0;x--){\r
 135                                 reader.getPixel(x,y,rgb);\r
 136                                 ave += rgb[0]+rgb[1]+rgb[2];\r
 137                         }\r
 138                 }\r
 139                 //<平均値計算>\r
 140                 ave=i_number_of_pix*255*3-ave;\r
 141                 ave =255-(ave/ (i_number_of_pix * 3));//(255-R)-ave を分解するための事前計算\r
 142 \r
 143                 int sum = 0,w_sum;\r
 144                 int input_ptr=i_number_of_pix*3-1;\r
 145                 switch(i_direction)\r
 146                 {\r
 147                 case 0:\r
 148                         for(int y=height-1;y>=0;y--){\r
 149                                 for(int x=width-1;x>=0;x--){\r
 150                                         reader.getPixel(x,y,rgb);\r
 151                                         w_sum = (ave - rgb[2]) ;dout[input_ptr--] = w_sum;sum += w_sum * w_sum;//B\r
 152                                         w_sum = (ave - rgb[1]) ;dout[input_ptr--] = w_sum;sum += w_sum * w_sum;//G\r
 153                                         w_sum = (ave - rgb[0]) ;dout[input_ptr--] = w_sum;sum += w_sum * w_sum;//R\r
 154                                 }\r
 155                         }\r
 156                         break;\r
 157                 case 1:\r
 158                         for(int x=0;x<width;x++){\r
 159                                 for(int y=height-1;y>=0;y--){\r
 160                                         reader.getPixel(x,y,rgb);\r
 161                                         w_sum = (ave - rgb[2]) ;dout[input_ptr--] = w_sum;sum += w_sum * w_sum;//B\r
 162                                         w_sum = (ave - rgb[1]) ;dout[input_ptr--] = w_sum;sum += w_sum * w_sum;//G\r
 163                                         w_sum = (ave - rgb[0]) ;dout[input_ptr--] = w_sum;sum += w_sum * w_sum;//R\r
 164                                 }\r
 165                         }\r
 166                         break;\r
 167                 case 2:\r
 168                         for(int y=0;y<height;y++){\r
 169                                 for(int x=0;x<width;x++){\r
 170                                         reader.getPixel(x,y,rgb);\r
 171                                         w_sum = (ave - rgb[2]) ;dout[input_ptr--] = w_sum;sum += w_sum * w_sum;//B\r
 172                                         w_sum = (ave - rgb[1]) ;dout[input_ptr--] = w_sum;sum += w_sum * w_sum;//G\r
 173                                         w_sum = (ave - rgb[0]) ;dout[input_ptr--] = w_sum;sum += w_sum * w_sum;//R\r
 174                                 }\r
 175                         }\r
 176                         break;\r
 177                 case 3:\r
 178                         for(int x=width-1;x>=0;x--){\r
 179                                 for(int y=0;y<height;y++){\r
 180                                         reader.getPixel(x,y,rgb);\r
 181                                         w_sum = (ave - rgb[2]) ;dout[input_ptr--] = w_sum;sum += w_sum * w_sum;//B\r
 182                                         w_sum = (ave - rgb[1]) ;dout[input_ptr--] = w_sum;sum += w_sum * w_sum;//G\r
 183                                         w_sum = (ave - rgb[0]) ;dout[input_ptr--] = w_sum;sum += w_sum * w_sum;//R\r
 184                                 }\r
 185                         }\r
 186                         break;\r
 187                         \r
 188                 }\r
 189                 //<差分値計算>\r
 190                 //<差分値計算(FORの1/8展開)/>\r
 191                 final double p=Math.sqrt((double) sum);\r
 192                 this._pow=(p!=0.0?p:0.0000001);\r
 193         }       \r
 194         \r
 195         \r
 196         \r
 197         \r
 198         \r
 199         /**\r
 200          * INT1D_X8R8G8B8_32形式の入力ドライバ。\r
 201          * @param i_buf\r
 202          * @param i_number_of_pix\r
 203          * @param i_for_mod\r
 204          * @param o_out\r
 205          * pow値\r
 206          * @return\r
 207          */\r
 208         private static final double setRaster_INT1D_X8R8G8B8_32(int[] i_buf,int i_number_of_pix,int i_for_mod,int[] o_out)\r
 209         {\r
 210                 //i_buffer[XRGB]→差分[R,G,B]変換                  \r
 211                 int i;\r
 212                 int ave;//<PV/>\r
 213                 int rgb;//<PV/>\r
 214                 //<平均値計算(FORの1/8展開)>\r
 215                 ave = 0;\r
 216                 for(i=i_number_of_pix-1;i>=i_for_mod;i--){\r
 217                         rgb = i_buf[i];ave += ((rgb >> 16) & 0xff) + ((rgb >> 8) & 0xff) + (rgb & 0xff);\r
 218                 }\r
 219                 for (;i>=0;) {\r
 220                         rgb = i_buf[i];ave += ((rgb >> 16) & 0xff) + ((rgb >> 8) & 0xff) + (rgb & 0xff);i--;\r
 221                         rgb = i_buf[i];ave += ((rgb >> 16) & 0xff) + ((rgb >> 8) & 0xff) + (rgb & 0xff);i--;\r
 222                         rgb = i_buf[i];ave += ((rgb >> 16) & 0xff) + ((rgb >> 8) & 0xff) + (rgb & 0xff);i--;\r
 223                         rgb = i_buf[i];ave += ((rgb >> 16) & 0xff) + ((rgb >> 8) & 0xff) + (rgb & 0xff);i--;\r
 224                         rgb = i_buf[i];ave += ((rgb >> 16) & 0xff) + ((rgb >> 8) & 0xff) + (rgb & 0xff);i--;\r
 225                         rgb = i_buf[i];ave += ((rgb >> 16) & 0xff) + ((rgb >> 8) & 0xff) + (rgb & 0xff);i--;\r
 226                         rgb = i_buf[i];ave += ((rgb >> 16) & 0xff) + ((rgb >> 8) & 0xff) + (rgb & 0xff);i--;\r
 227                         rgb = i_buf[i];ave += ((rgb >> 16) & 0xff) + ((rgb >> 8) & 0xff) + (rgb & 0xff);i--;\r
 228                 }\r
 229                 //<平均値計算(FORの1/8展開)/>\r
 230                 ave=i_number_of_pix*255*3-ave;\r
 231                 ave =255-(ave/ (i_number_of_pix * 3));//(255-R)-ave を分解するための事前計算\r
 232 \r
 233                 int sum = 0,w_sum;\r
 234                 int input_ptr=i_number_of_pix*3-1;\r
 235                 //<差分値計算(FORの1/8展開)>\r
 236                 for (i = i_number_of_pix-1; i >= i_for_mod;i--) {\r
 237                         rgb = i_buf[i];\r
 238                         w_sum = (ave - (rgb & 0xff)) ;o_out[input_ptr--] = w_sum;sum += w_sum * w_sum;//B\r
 239                         w_sum = (ave - ((rgb >> 8) & 0xff)) ;o_out[input_ptr--] = w_sum;sum += w_sum * w_sum;//G\r
 240                         w_sum = (ave - ((rgb >> 16) & 0xff)) ;o_out[input_ptr--] = w_sum;sum += w_sum * w_sum;//R\r
 241                 }\r
 242                 for (; i >=0;) {\r
 243                         rgb = i_buf[i];i--;\r
 244                         w_sum = (ave - (rgb & 0xff)) ;o_out[input_ptr--] = w_sum;sum += w_sum * w_sum;//B\r
 245                         w_sum = (ave - ((rgb >> 8) & 0xff)) ;o_out[input_ptr--] = w_sum;sum += w_sum * w_sum;//G\r
 246                         w_sum = (ave - ((rgb >> 16) & 0xff)) ;o_out[input_ptr--] = w_sum;sum += w_sum * w_sum;//R\r
 247                         rgb = i_buf[i];i--;\r
 248                         w_sum = (ave - (rgb & 0xff)) ;o_out[input_ptr--] = w_sum;sum += w_sum * w_sum;//B\r
 249                         w_sum = (ave - ((rgb >> 8) & 0xff)) ;o_out[input_ptr--] = w_sum;sum += w_sum * w_sum;//G\r
 250                         w_sum = (ave - ((rgb >> 16) & 0xff)) ;o_out[input_ptr--] = w_sum;sum += w_sum * w_sum;//R\r
 251                         rgb = i_buf[i];i--;\r
 252                         w_sum = (ave - (rgb & 0xff)) ;o_out[input_ptr--] = w_sum;sum += w_sum * w_sum;//B\r
 253                         w_sum = (ave - ((rgb >> 8) & 0xff)) ;o_out[input_ptr--] = w_sum;sum += w_sum * w_sum;//G\r
 254                         w_sum = (ave - ((rgb >> 16) & 0xff)) ;o_out[input_ptr--] = w_sum;sum += w_sum * w_sum;//R\r
 255                         rgb = i_buf[i];i--;\r
 256                         w_sum = (ave - (rgb & 0xff)) ;o_out[input_ptr--] = w_sum;sum += w_sum * w_sum;//B\r
 257                         w_sum = (ave - ((rgb >> 8) & 0xff)) ;o_out[input_ptr--] = w_sum;sum += w_sum * w_sum;//G\r
 258                         w_sum = (ave - ((rgb >> 16) & 0xff)) ;o_out[input_ptr--] = w_sum;sum += w_sum * w_sum;//R\r
 259                         rgb = i_buf[i];i--;\r
 260                         w_sum = (ave - (rgb & 0xff)) ;o_out[input_ptr--] = w_sum;sum += w_sum * w_sum;//B\r
 261                         w_sum = (ave - ((rgb >> 8) & 0xff)) ;o_out[input_ptr--] = w_sum;sum += w_sum * w_sum;//G\r
 262                         w_sum = (ave - ((rgb >> 16) & 0xff)) ;o_out[input_ptr--] = w_sum;sum += w_sum * w_sum;//R\r
 263                         rgb = i_buf[i];i--;\r
 264                         w_sum = (ave - (rgb & 0xff)) ;o_out[input_ptr--] = w_sum;sum += w_sum * w_sum;//B\r
 265                         w_sum = (ave - ((rgb >> 8) & 0xff)) ;o_out[input_ptr--] = w_sum;sum += w_sum * w_sum;//G\r
 266                         w_sum = (ave - ((rgb >> 16) & 0xff)) ;o_out[input_ptr--] = w_sum;sum += w_sum * w_sum;//R\r
 267                         rgb = i_buf[i];i--;\r
 268                         w_sum = (ave - (rgb & 0xff)) ;o_out[input_ptr--] = w_sum;sum += w_sum * w_sum;//B\r
 269                         w_sum = (ave - ((rgb >> 8) & 0xff)) ;o_out[input_ptr--] = w_sum;sum += w_sum * w_sum;//G\r
 270                         w_sum = (ave - ((rgb >> 16) & 0xff)) ;o_out[input_ptr--] = w_sum;sum += w_sum * w_sum;//R\r
 271                         rgb = i_buf[i];i--;\r
 272                         w_sum = (ave - (rgb & 0xff)) ;o_out[input_ptr--] = w_sum;sum += w_sum * w_sum;//B\r
 273                         w_sum = (ave - ((rgb >> 8) & 0xff)) ;o_out[input_ptr--] = w_sum;sum += w_sum * w_sum;//G\r
 274                         w_sum = (ave - ((rgb >> 16) & 0xff)) ;o_out[input_ptr--] = w_sum;sum += w_sum * w_sum;//R\r
 275                 }\r
 276                 //<差分値計算(FORの1/8展開)/>\r
 277                 final double p=Math.sqrt((double) sum);\r
 278                 return p!=0.0?p:0.0000001;\r
 279         }\r
 280         /**\r
 281          * ANY形式の入力ドライバ。\r
 282          * @param i_buf\r
 283          * @param i_number_of_pix\r
 284          * @param i_for_mod\r
 285          * @param o_out\r
 286          * pow値\r
 287          * @return\r
 288          * @throws NyARException \r
 289          */\r
 290         private static final double setRaster_ANY(INyARRgbPixelReader i_reader,NyARIntSize i_size,int i_number_of_pix,int[] o_out) throws NyARException\r
 291         {\r
 292                 int width=i_size.w;\r
 293                 int[] rgb=new int[3];\r
 294                 int ave;//<PV/>\r
 295                 //<平均値計算>\r
 296                 ave = 0;\r
 297                 for(int y=i_size.h-1;y>=0;y--){\r
 298                         for(int x=width-1;x>=0;x--){\r
 299                                 i_reader.getPixel(x,y,rgb);\r
 300                                 ave += rgb[0]+rgb[1]+rgb[2];\r
 301                         }\r
 302                 }\r
 303                 //<平均値計算>\r
 304                 ave=i_number_of_pix*255*3-ave;\r
 305                 ave =255-(ave/ (i_number_of_pix * 3));//(255-R)-ave を分解するための事前計算\r
 306 \r
 307                 int sum = 0,w_sum;\r
 308                 int input_ptr=i_number_of_pix*3-1;\r
 309                 //<差分値計算>\r
 310                 for(int y=i_size.h-1;y>=0;y--){\r
 311                         for(int x=width-1;x>=0;x--){\r
 312                                 i_reader.getPixel(x,y,rgb);\r
 313                                 w_sum = (ave - rgb[2]) ;o_out[input_ptr--] = w_sum;sum += w_sum * w_sum;//B\r
 314                                 w_sum = (ave - rgb[1]) ;o_out[input_ptr--] = w_sum;sum += w_sum * w_sum;//G\r
 315                                 w_sum = (ave - rgb[0]) ;o_out[input_ptr--] = w_sum;sum += w_sum * w_sum;//R\r
 316                         }\r
 317                 }\r
 318                 //<差分値計算(FORの1/8展開)/>\r
 319                 final double p=Math.sqrt((double) sum);\r
 320                 return p!=0.0?p:0.0000001;\r
 321         }       \r
 322 }\r