HDRHolic.pde

   1 import controlP5.*;
   2
   3 ControlP5 cp5;
   4 ControlWindow controlWindow;
   5 ControlWindow viewWindow;
   6 Textlabel readmeText;
   7
   8 PImage img0;
   9 PImage img1;
  10 PImage img2;
  11 PImage writeImg;
  12
  13 float scope_ratio = 5; // 1 to 100%
  14
  15 final int low_scope_speed_ratio = 20;
  16 final float low_average_speed_ratio = 0.1;
  17
  18 final int high_scope_speed_ratio = 5;
  19 final float high_average_speed_ratio = 0.1;
  20
  21 int scope_speed_ratio = low_scope_speed_ratio; // 1 to scope
  22 float average_speed_ratio = low_average_speed_ratio; // 0 to picture width
  23
  24 final int max_lum_class = 30; // 1 to 256
  25 int class_th = 15; // class threshold
  26 float a_value = 0.27;
  27 float gamma_u = 0.5;
  28 float gamma_n = 1;
  29 float gamma_o = 0.5;
  30 float color_gain = 1;
  31 final float delta = 0.01;
  32 float[] lut_u = new float[256];
  33 float[] lut_n = new float[256];
  34 float[] lut_o = new float[256];
  35
  36 // hdr image
  37 int[] hdr_img_r;
  38 int[] hdr_img_g;
  39 int[] hdr_img_b;
  40
  41 //Window Size
  42 int size_x = 1024;
  43 int size_y = 768;
  44 int view_width, view_height;
  45
  46 void setup(){
  47   size(size_x, size_y);
  48
  49   cp5 = new ControlP5(this);
  50
  51   controlWindow = cp5.addControlWindow("Tunewindow", 100, 100, 360, 600)
  52     .hideCoordinates()
  53     .setBackground(color(40))
  54     ;
  55
  56   cp5.addTextlabel("guide")
  57       .setText("Guide:")
  58       .setPosition(40,40)
  59       .setColorValue(0xffffffff)
  60       .setFont(createFont("Georgia",20))
  61       .moveTo(controlWindow)
  62       ;
  63
  64   readmeText = cp5.addTextlabel("label")
  65                .setText("Select an under exposed photo.")
  66                .setPosition(40,80)
  67                .setColorValue(0xffffffff)
  68                .setFont(createFont("Georgia",18))
  69                .moveTo(controlWindow)
  70                 ;
  71
  72   cp5.addSlider("gamma_u")
  73      .setRange(0, 2)
  74      .setPosition(40, 140)
  75      .setSize(200, 29)
  76      .moveTo(controlWindow)
  77      ;
  78
  79   cp5.addSlider("gamma_n")
  80      .setRange(0, 2)
  81      .setPosition(40, 180)
  82      .setSize(200, 29)
  83      .moveTo(controlWindow)
  84      ;
  85
  86   cp5.addSlider("gamma_o")
  87      .setRange(0, 2)
  88      .setPosition(40, 220)
  89      .setSize(200, 29)
  90      .moveTo(controlWindow)
  91      ;
  92
  93   cp5.addSlider("a_value")
  94      .setRange(0, 0.5)
  95      .setPosition(40, 300)
  96      .setSize(200, 29)
  97      .moveTo(controlWindow)
  98      ;
  99
 100   cp5.addSlider("color_gain")
 101      .setRange(0, 5)
 102      .setPosition(40, 340)
 103      .setSize(200, 29)
 104      .moveTo(controlWindow)
 105      ;
 106
 107   cp5.addSlider("scope_ratio")
 108      .setRange(0, 20)
 109      .setPosition(40, 380)
 110      .setSize(200, 29)
 111      .moveTo(controlWindow)
 112      ;
 113
 114   cp5.addSlider("class_th")
 115      .setRange(0, 30)
 116      .setPosition(40, 420)
 117      .setSize(200, 29)
 118      .moveTo(controlWindow)
 119      ;
 120
 121   cp5.addButton("Save Image")
 122      .setPosition(40,500)
 123      .setSize(100,39)
 124      .moveTo(controlWindow)
 125      ;
 126
 127   cp5.addButton("Exit")
 128      .setPosition(160,500)
 129      .setSize(100,39)
 130      .moveTo(controlWindow)
 131      ;
 132
 133   String imgPath = selectInput();
 134   img0 = loadImage(imgPath);
 135   readmeText.setText("Select a normal exposed photo.");
 136
 137   imgPath = selectInput();
 138   img1 = loadImage(imgPath);
 139
 140   readmeText.setText("Select an over exposed photo.");
 141
 142   imgPath = selectInput();
 143   img2 = loadImage(imgPath);
 144
 145   writeImg = createImage(img0.width, img0.height, RGB);
 146
 147   MakeHDR();
 148   ToneMapping();
 149
 150   readmeText.setText("Completed.");
 151
 152   if(img0.width > size_x || img0.height > size_y){
 153     float k_width = img0.width / size_x;
 154     float k_height = img0.height /size_y;
 155     float k_max;
 156     if(k_width > k_height){
 157       k_max = k_width;
 158     }else{
 159       k_max = k_height;
 160     }
 161     view_width = (int)(img0.width/k_max);
 162     view_height = (int)(img0.height/k_max);
 163   }else{
 164     view_width = img0.width;
 165     view_height = img0.height;
 166   }
 167 }
 168
 169 public void controlEvent(ControlEvent theEvent) {
 170   if(theEvent.isFrom("color_gain")) {
 171     MakeHDR();
 172   }
 173
 174   if(theEvent.isFrom("gamma_u")) {
 175     MakeHDR();
 176   }
 177
 178   if(theEvent.isFrom("gamma_n")) {
 179     MakeHDR();
 180   }
 181
 182   if(theEvent.isFrom("gamma_o")) {
 183     MakeHDR();
 184   }
 185
 186   if(theEvent.isFrom("Save Image")) {
 187     String imgPath = selectOutput();
 188     writeImg.save(imgPath);
 189   }
 190
 191   if(theEvent.isFrom("Exit")) {
 192     exit();
 193   }
 194 }
 195
 196
 197 void draw(){
 198   //  MakeHDR();
 199   ToneMapping();
 200   image(writeImg, 0, 0, view_width, view_height);
 201 }
 202
 203 void MakeGamma(){
 204   for (int i = 0; i < 256; i++){
 205     lut_u[i] = 255*pow(((float)i/255),(1/gamma_u));
 206   }
 207
 208   for (int i = 0; i < 256; i++){
 209     lut_n[i] = 255*pow(((float)i/255),(1/gamma_n));
 210   }
 211
 212   for (int i = 0; i < 256; i++){
 213     lut_o[i] = 255*pow(((float)i/255),(1/gamma_o));
 214   }
 215 }
 216
 217 void MakeHDR(){
 218   MakeGamma();
 219
 220   hdr_img_r = new int[img0.height*img0.width];
 221   hdr_img_g = new int[img0.height*img0.width];
 222   hdr_img_b = new int[img0.height*img0.width];
 223
 224   img0.loadPixels();
 225   img1.loadPixels();
 226   img2.loadPixels();
 227
 228   for(int i = 0; i < img0.width*img0.height; i++){
 229     color tmp_color0 = img0.pixels[i];
 230     color tmp_color1 = img1.pixels[i];
 231     color tmp_color2 = img2.pixels[i];
 232
 233     hdr_img_r[i] =
 234       (int)((lut_u[(int)red(tmp_color0)] + lut_n[(int)red(tmp_color1)] + lut_o[(int)red(tmp_color2)])*color_gain/3);
 235     hdr_img_g[i] =
 236       (int)((lut_u[(int)green(tmp_color0)] + lut_n[(int)green(tmp_color1)] + lut_o[(int)green(tmp_color2)])*color_gain/3);
 237     hdr_img_b[i] =
 238       (int)((lut_u[(int)blue(tmp_color0)] + lut_n[(int)blue(tmp_color1)] + lut_o[(int)blue(tmp_color2)])*color_gain/3);
 239
 240 //    hdr_img_r[i] = hdr_img_r[i]/3*color_gain;
 241 //    hdr_img_g[i] = hdr_img_g[i]/3*color_gain;
 242 //    hdr_img_b[i] = hdr_img_b[i]/3*color_gain;
 243   }
 244
 245   //debug-----
 246   /*
 247   for(int y = 0; y < img0.height; y++){
 248     for(int x = 0; x < img0.width; x++){
 249       int pos = x + y*img0.width;
 250       color tmp_color = color(hdr_img_r[pos], hdr_img_g[pos], hdr_img_b[pos]);
 251       set(x, y, tmp_color);
 252     }
 253   }
 254   */
 255   //----debug
 256 }
 257
 258 void ToneMapping(){
 259   float lum_sum;
 260   int sum_numb;
 261
 262   int scope = (int)(sqrt(img0.height*img0.width) * scope_ratio/100);
 263   int scope_speed = (int)(scope * scope_speed_ratio/100)+1;
 264   int average_speed = (int)(sqrt(img0.height*img0.width) * average_speed_ratio/100);
 265
 266   // debug
 267 //  println("scope= " + scope);
 268 //  println("scope_speed= " + scope_speed);
 269 //  println("average_speede= " + average_speed);
 270
 271   //ToneMapping----
 272   int tmp = average_speed;
 273   float lum_sum_w = 0;
 274
 275   float[] lum = new float[img0.height*img0.width];
 276   float[] lum_local = new float[img0.height*img0.width];
 277   int[] lum_class = new int[img0.height*img0.width];
 278   float[] u = new float[img0.height*img0.width];
 279   float[] v = new float[img0.height*img0.width];
 280
 281   for(int y = 0; y < img0.height; y++){
 282     for(int x = 0; x < img0.width; x++){
 283       int pos = x + y*img0.width;
 284       lum[pos] = 0.3*hdr_img_r[pos] + 0.59*hdr_img_g[pos] + 0.11*hdr_img_b[pos];
 285       lum_local[pos] = log((0.3*hdr_img_r[pos] + 0.59*hdr_img_g[pos] + 0.11*hdr_img_b[pos])/256+delta);
 286       u[pos] = -0.17*hdr_img_r[pos] - 0.33*hdr_img_g[pos] + 0.5*hdr_img_b[pos];
 287       v[pos] = 0.5*hdr_img_r[pos] -0.42*hdr_img_g[pos] - 0.08*hdr_img_b[pos];
 288     }
 289   }
 290
 291   int max_lum = (int)max(lum);
 292   for(int y = 0; y < img0.height; y++){
 293     for(int x = 0; x < img0.width; x++){
 294       int pos = x + y*img0.width;
 295       lum_class[pos] = (int)(lum[pos]/((max_lum+1)/max_lum_class));
 296     }
 297   }
 298
 299   for(int y = 0; y < img0.height; y++){
 300     tmp = average_speed;
 301     for(int x = 0; x < img0.width; x++){
 302       int pos = x + y*img0.width;
 303       lum_sum = 0;
 304       sum_numb = 0;
 305       tmp++;
 306       if(tmp > average_speed){
 307         tmp = 0;
 308         for(int y_2 = y-scope; y_2 < y+scope; y_2 += scope_speed){
 309           for(int x_2 = x-scope; x_2 < x+scope; x_2 += scope_speed){
 310             if(y_2 >= 0 && y_2 < img0.height && x_2 >=0 && x_2 < img0.width){
 311                 int pos_2 = x_2 + y_2*img0.width;
 312                 if(abs(lum_class[pos] - lum_class[pos_2]) < class_th){
 313                   sum_numb++;
 314                   lum_sum += lum_local[pos_2];
 315               }
 316             }
 317           }
 318         }
 319         lum_sum_w = exp(lum_sum/(float)sum_numb);
 320       }
 321
 322       float lum_w = lum[pos]/lum_sum_w*a_value;
 323       float r = lum_w + 1.4*v[pos];
 324       float g = lum_w -0.34*u[pos] -0.71*v[pos];
 325       float b = lum_w + 1.77*u[pos];
 326
 327       writeImg.pixels[pos] = color(r,g,b);
 328     }
 329   }
 330   writeImg.updatePixels();
 331 }
 332