lib/src/jp/nyatla/nyartoolkit/core/squaredetect/NyARContourPickup.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.squaredetect;\r
  32 \r
  33 import jp.nyatla.nyartoolkit.NyARException;\r
  34 import jp.nyatla.nyartoolkit.core.raster.*;\r
  35 import jp.nyatla.nyartoolkit.core.types.*;\r
  36 \r
  37 /**\r
  38  * このクラスは、輪郭線の抽出クラスです。\r
  39  * 画像中の１点を開始点として、８方位探索で輪郭線を抽出します。出力は輪郭点の配列です。\r
  40  * <p>入力できる画素形式 - {@link #getContour}に入力できる画素形式に制限があります。<br/>\r
  41  * {@link NyARBinRaster}\r
  42  * <ul>\r
  43  * <li>{@link NyARBufferType#INT1D_BIN_8}\r
  44  * </ul>\r
  45  * {@link NyARGrayscaleRaster}\r
  46  * <ul>\r
  47  * <li>{@link NyARBufferType#INT1D_GRAY_8}\r
  48  * </ul>\r
  49  * </p>\r
  50  */\r
  51 public class NyARContourPickup\r
  52 {\r
  53         //巡回参照できるように、テーブルを二重化\r
  54         //                                           0  1  2  3  4  5  6  7   0  1  2  3  4  5  6\r
  55         /** 8方位探索の座標マップ*/\r
  56         protected final static int[] _getContour_xdir = { 0, 1, 1, 1, 0,-1,-1,-1 , 0, 1, 1, 1, 0,-1,-1};\r
  57         /** 8方位探索の座標マップ*/\r
  58         protected final static int[] _getContour_ydir = {-1,-1, 0, 1, 1, 1, 0,-1 ,-1,-1, 0, 1, 1, 1, 0};\r
  59 \r
  60         /**\r
  61          * この関数は、ラスタの指定点を基点に、輪郭線を抽出します。\r
  62          * 開始点は、輪郭の一部である必要があります。\r
  63          * 通常は、ラべリングの結果の上辺クリップとX軸エントリポイントを開始点として入力します。\r
  64          * @param i_raster\r
  65          * 輪郭線を抽出するラスタを指定します。\r
  66          * @param i_entry_x\r
  67          * 輪郭抽出の開始点です。\r
  68          * @param i_entry_y\r
  69          * 輪郭抽出の開始点です。\r
  70          * @param o_coord\r
  71          * 輪郭点を格納するオブジェクトを指定します。\r
  72          * @return\r
  73          * 輪郭線がo_coordの長さを超えた場合、falseを返します。\r
  74          * @throws NyARException\r
  75          */\r
  76         public boolean getContour(NyARBinRaster i_raster,int i_entry_x,int i_entry_y,NyARIntCoordinates o_coord) throws NyARException\r
  77         {\r
  78                 assert(i_raster.isEqualBufferType(NyARBufferType.INT1D_BIN_8));\r
  79                 NyARIntSize s=i_raster.getSize();\r
  80                 return impl_getContour(i_raster,0,0,s.w-1,s.h-1,0,i_entry_x,i_entry_y,o_coord);\r
  81         }\r
  82         /**\r
  83          * この関数は、ラスタの指定点を基点に、画像の特定の範囲内から輪郭線を抽出します。\r
  84          * 開始点は、輪郭の一部である必要があります。\r
  85          * 通常は、ラべリングの結果の上辺クリップとX軸エントリポイントを開始点として入力します。\r
  86          * @param i_raster\r
  87          * 輪郭線を抽出するラスタを指定します。\r
  88          * @param i_area\r
  89          * 輪郭線の抽出範囲を指定する矩形。i_rasterのサイズ内である必要があります。\r
  90          * @param i_entry_x\r
  91          * 輪郭抽出の開始点です。\r
  92          * @param i_entry_y\r
  93          * 輪郭抽出の開始点です。\r
  94          * @param o_coord\r
  95          * 輪郭点を格納するオブジェクトを指定します。\r
  96          * @return\r
  97          * 輪郭線がo_coordの長さを超えた場合、falseを返します。\r
  98          * @throws NyARException\r
  99          */     \r
 100         public boolean getContour(NyARBinRaster i_raster,NyARIntRect i_area,int i_entry_x,int i_entry_y,NyARIntCoordinates o_coord) throws NyARException\r
 101         {\r
 102                 assert(i_raster.isEqualBufferType(NyARBufferType.INT1D_BIN_8));\r
 103                 return impl_getContour(i_raster,i_area.x,i_area.y,i_area.x+i_area.w-1,i_area.h+i_area.y-1,0,i_entry_x,i_entry_y,o_coord);\r
 104         }\r
 105         /**\r
 106          * この関数は、ラスタの指定点を基点に、輪郭線を抽出します。\r
 107          * 開始点は、輪郭の一部である必要があります。\r
 108          * 通常は、ラべリングの結果の上辺クリップとX軸エントリポイントを開始点として入力します。\r
 109          * @param i_raster\r
 110          * 輪郭線を抽出するラスタを指定します。\r
 111          * @param i_th\r
 112          * 輪郭とみなす暗点の敷居値を指定します。\r
 113          * @param i_entry_x\r
 114          * 輪郭抽出の開始点です。\r
 115          * @param i_entry_y\r
 116          * 輪郭抽出の開始点です。\r
 117          * @param o_coord\r
 118          * 輪郭点を格納する配列を指定します。i_array_sizeよりも大きなサイズの配列が必要です。\r
 119          * @return\r
 120          * 輪郭の抽出に成功するとtrueを返します。輪郭抽出に十分なバッファが無いと、falseになります。\r
 121          * @throws NyARException\r
 122          */\r
 123         public boolean getContour(NyARGrayscaleRaster i_raster,int i_th,int i_entry_x,int i_entry_y,NyARIntCoordinates o_coord) throws NyARException\r
 124         {\r
 125                 assert(i_raster.isEqualBufferType(NyARBufferType.INT1D_GRAY_8));\r
 126                 NyARIntSize s=i_raster.getSize();\r
 127                 return impl_getContour(i_raster,0,0,s.w-1,s.h-1,i_th,i_entry_x,i_entry_y,o_coord);\r
 128         }\r
 129         /**\r
 130          * この関数は、ラスタの指定点を基点に、画像の特定の範囲内から輪郭線を抽出します。\r
 131          * 開始点は、輪郭の一部である必要があります。\r
 132          * 通常は、ラべリングの結果の上辺クリップとX軸エントリポイントを開始点として入力します。\r
 133          * @param i_raster\r
 134          * 輪郭線を抽出するラスタを指定します。\r
 135          * @param i_area\r
 136          * 輪郭線の抽出範囲を指定する矩形。i_rasterのサイズ内である必要があります。\r
 137          * @param i_th\r
 138          * 輪郭とみなす暗点の敷居値を指定します。\r
 139          * @param i_entry_x\r
 140          * 輪郭抽出の開始点です。\r
 141          * @param i_entry_y\r
 142          * 輪郭抽出の開始点です。\r
 143          * @param o_coord\r
 144          * 輪郭点を格納するオブジェクトを指定します。\r
 145          * @return\r
 146          * 輪郭線がo_coordの長さを超えた場合、falseを返します。\r
 147          * @throws NyARException\r
 148          */\r
 149         public boolean getContour(NyARGrayscaleRaster i_raster,NyARIntRect i_area,int i_th,int i_entry_x,int i_entry_y,NyARIntCoordinates o_coord) throws NyARException\r
 150         {\r
 151                 assert(i_raster.isEqualBufferType(NyARBufferType.INT1D_GRAY_8));\r
 152                 return impl_getContour(i_raster,i_area.x,i_area.y,i_area.x+i_area.w-1,i_area.h+i_area.y-1,i_th,i_entry_x,i_entry_y,o_coord);\r
 153         }\r
 154         \r
 155         /**\r
 156          * 輪郭線抽出関数の実体です。\r
 157          * @param i_raster\r
 158          * @param i_l\r
 159          * @param i_t\r
 160          * @param i_r\r
 161          * @param i_b\r
 162          * @param i_th\r
 163          * @param i_entry_x\r
 164          * @param i_entry_y\r
 165          * @param o_coord\r
 166          * @return\r
 167          * @throws NyARException\r
 168          */\r
 169         private boolean impl_getContour(INyARRaster i_raster,int i_l,int i_t,int i_r,int i_b,int i_th,int i_entry_x,int i_entry_y,NyARIntCoordinates o_coord) throws NyARException\r
 170         {\r
 171                 assert(i_t<=i_entry_x);\r
 172                 NyARIntPoint2d[] coord=o_coord.items;\r
 173                 final int[] xdir = _getContour_xdir;// static int xdir[8] = { 0, 1, 1, 1, 0,-1,-1,-1};\r
 174                 final int[] ydir = _getContour_ydir;// static int ydir[8] = {-1,-1, 0, 1, 1, 1, 0,-1};\r
 175 \r
 176                 final int[] buf=(int[])i_raster.getBuffer();\r
 177                 final int width=i_raster.getWidth();\r
 178                 //クリップ領域の上端に接しているポイントを得る。\r
 179 \r
 180 \r
 181                 int max_coord=o_coord.items.length;\r
 182                 int coord_num = 1;\r
 183                 coord[0].x = i_entry_x;\r
 184                 coord[0].y = i_entry_y;\r
 185                 int dir = 5;\r
 186 \r
 187                 int c = i_entry_x;\r
 188                 int r = i_entry_y;\r
 189                 for (;;) {\r
 190                         dir = (dir + 5) % 8;//dirの正規化\r
 191                         //ここは頑張ればもっと最適化できると思うよ。\r
 192                         //4隅以外の境界接地の場合に、境界チェックを省略するとかね。\r
 193                         if(c>i_l && c<i_r && r>i_t && r<i_b){\r
 194                                 for(;;){//gotoのエミュレート用のfor文\r
 195                                         //境界に接していないとき(暗点判定)\r
 196                                         if (buf[(r + ydir[dir])*width+(c + xdir[dir])] <= i_th) {\r
 197                                                 break;\r
 198                                         }\r
 199                                         dir++;\r
 200                                         if (buf[(r + ydir[dir])*width+(c + xdir[dir])] <= i_th) {\r
 201                                                 break;\r
 202                                         }\r
 203                                         dir++;\r
 204                                         if (buf[(r + ydir[dir])*width+(c + xdir[dir])] <= i_th) {\r
 205                                                 break;\r
 206                                         }\r
 207                                         dir++;\r
 208                                         if (buf[(r + ydir[dir])*width+(c + xdir[dir])] <= i_th) {\r
 209                                                 break;\r
 210                                         }\r
 211                                         dir++;\r
 212                                         if (buf[(r + ydir[dir])*width+(c + xdir[dir])] <= i_th) {\r
 213                                                 break;\r
 214                                         }\r
 215                                         dir++;\r
 216                                         if (buf[(r + ydir[dir])*width+(c + xdir[dir])] <= i_th) {\r
 217                                                 break;\r
 218                                         }\r
 219                                         dir++;\r
 220                                         if (buf[(r + ydir[dir])*width+(c + xdir[dir])] <= i_th) {\r
 221                                                 break;\r
 222                                         }\r
 223                                         dir++;\r
 224                                         if (buf[(r + ydir[dir])*width+(c + xdir[dir])] <= i_th) {\r
 225                                                 break;\r
 226                                         }\r
 227 \r
 228                                         //8方向全て調べたけどラベルが無いよ？\r
 229                                         throw new NyARException();                      \r
 230                                 }\r
 231                         }else{\r
 232                                 //境界に接しているとき\r
 233                                 int i;\r
 234                                 for (i = 0; i < 8; i++){                                \r
 235                                         final int x=c + xdir[dir];\r
 236                                         final int y=r + ydir[dir];\r
 237                                         //境界チェック\r
 238                                         if(x>=i_l && x<=i_r && y>=i_t && y<=i_b){\r
 239                                                 if (buf[(y)*width+(x)] <= i_th) {\r
 240                                                         break;\r
 241                                                 }\r
 242                                         }\r
 243                                         dir++;//倍長テーブルを参照するので問題なし\r
 244                                 }\r
 245                                 if (i == 8) {\r
 246                                         //8方向全て調べたけどラベルが無いよ？\r
 247                                         throw new NyARException();// return(-1);\r
 248                                 }                               \r
 249                         }\r
 250 \r
 251                         // xcoordとycoordをc,rにも保存\r
 252                         c = c + xdir[dir];\r
 253                         r = r + ydir[dir];\r
 254                         coord[coord_num].x = c;\r
 255                         coord[coord_num].y = r;\r
 256                         //終了条件判定\r
 257                         if (c == i_entry_x && r == i_entry_y){\r
 258                                 //開始点と同じピクセルに到達したら、終点の可能性がある。\r
 259                                 coord_num++;\r
 260                                 //末端のチェック\r
 261                                 if (coord_num == max_coord) {\r
 262                                         //輪郭bufが末端に達した\r
 263                                         return false;\r
 264                                 }                               \r
 265                                 //末端候補の次のピクセルを調べる\r
 266                                 dir = (dir + 5) % 8;//dirの正規化\r
 267                                 int i;\r
 268                                 for (i = 0; i < 8; i++){                                \r
 269                                         final int x=c + xdir[dir];\r
 270                                         final int y=r + ydir[dir];\r
 271                                         //境界チェック\r
 272                                         if(x>=i_l && x<=i_r && y>=i_t && y<=i_b){\r
 273                                                 if (buf[(y)*width+(x)] <= i_th) {\r
 274                                                         break;\r
 275                                                 }\r
 276                                         }\r
 277                                         dir++;//倍長テーブルを参照するので問題なし\r
 278                                 }\r
 279                                 if (i == 8) {\r
 280                                         //8方向全て調べたけどラベルが無いよ？\r
 281                                         throw new NyARException();\r
 282                                 }\r
 283                                 //得たピクセルが、[1]と同じならば、末端である。\r
 284                                 c = c + xdir[dir];\r
 285                                 r = r + ydir[dir];\r
 286                                 if(coord[1].x ==c && coord[1].y ==r){\r
 287                                         //終点に達している。\r
 288                                         o_coord.length=coord_num;\r
 289                                         break;\r
 290                                 }else{\r
 291                                         //終点ではない。\r
 292                                         coord[coord_num].x = c;\r
 293                                         coord[coord_num].y = r;\r
 294                                 }\r
 295                         }\r
 296                         coord_num++;\r
 297                         //末端のチェック\r
 298                         if (coord_num == max_coord) {\r
 299                                 //輪郭が末端に達した\r
 300                                 return false;\r
 301                         }\r
 302                 }\r
 303                 return true;\r
 304         }\r
 305 }\r