images/ucw-image-sim-test.c

   1 /*
   2  *      Image similarity testing
   3  *
   4  *      (c) 2006 Pavel Charvat <pchar@ucw.cz>
   5  *
   6  *      This software may be freely distributed and used according to the terms
   7  *      of the GNU General Public License.
   8  */
   9
  10 #include <ucw/lib.h>
  11 #include <ucw/getopt.h>
  12 #include <ucw/fastbuf.h>
  13 #include <ucw/base64.h>
  14 #include <ucw/base224.h>
  15 #include <images/images.h>
  16 #include <images/color.h>
  17 #include <images/signature.h>
  18
  19 #include <stdlib.h>
  20 #include <fcntl.h>
  21 #include <errno.h>
  22 #include <stdio.h>
  23 #include <time.h>
  24 #include <sys/types.h>
  25 #include <unistd.h>
  26
  27 static void NONRET
  28 usage(void)
  29 {
  30   fputs("\
  31 Usage: ucw-image-sim-test [options] image1 [image2] \n\
  32 \n\
  33 -q --quiet           no progress messages\n\
  34 -f --format-1        image1 format (jpeg, gif, png)\n\
  35 -F --format-2        image2 format\n\
  36 -g --background      background color (hexadecimal RRGGBB)\n\
  37 -r --segmentation-1  writes image1 segmentation to given file\n\
  38 -R --segmentation-2  writes image2 segmentation to given file\n\
  39 -6 --base64          display base64 encoded signature(s)\n\
  40 -2 --base224         display base224 encoded signature(s)\n\
  41 ", stderr);
  42   exit(1);
  43 }
  44
  45 static char *shortopts = "qf:F:g:t:r:R:62" CF_SHORT_OPTS;
  46 static struct option longopts[] =
  47 {
  48   CF_LONG_OPTS
  49   { "quiet",            0, 0, 'q' },
  50   { "format-1",         0, 0, 'f' },
  51   { "format-2",         0, 0, 'F' },
  52   { "background",       0, 0, 'g' },
  53   { "segmentation-1",   0, 0, 'r' },
  54   { "segmentation-2",   0, 0, 'R' },
  55   { "base64",           0, 0, '6' },
  56   { "base224",          0, 0, '2' },
  57   { NULL,               0, 0, 0 }
  58 };
  59
  60 static uint verbose = 1;
  61 static byte *file_name_1;
  62 static byte *file_name_2;
  63 static enum image_format format_1;
  64 static enum image_format format_2;
  65 static struct color background_color;
  66 static byte *segmentation_name_1;
  67 static byte *segmentation_name_2;
  68 static uint display_base64;
  69 static uint display_base224;
  70
  71 #define MSG(x...) do{ if (verbose) msg(L_INFO, ##x); }while(0)
  72 #define TRY(x) do{ if (!(x)) exit(1); }while(0)
  73
  74 static void
  75 msg_str(byte *s, void *param UNUSED)
  76 {
  77   MSG("%s", s);
  78 }
  79
  80 static void
  81 dump_signature(struct image_signature *sig)
  82 {
  83   byte buf[MAX(IMAGE_VECTOR_DUMP_MAX, IMAGE_REGION_DUMP_MAX)];
  84   image_vector_dump(buf, &sig->vec);
  85   MSG("vector: %s", buf);
  86   for (uint i = 0; i < sig->len; i++)
  87     {
  88       image_region_dump(buf, sig->reg + i);
  89       MSG("region %u: %s", i, buf);
  90     }
  91   uint sig_size = image_signature_size(sig->len);
  92   if (display_base64)
  93     {
  94       byte buf[BASE64_ENC_LENGTH(sig_size) + 1];
  95       uint enc_size = base64_encode(buf, (byte *)sig, sig_size);
  96       buf[enc_size] = 0;
  97       MSG("base64 encoded: %s", buf);
  98     }
  99   if (display_base224)
 100     {
 101       byte buf[BASE224_ENC_LENGTH(sig_size) + 1];
 102       uint enc_size = base224_encode(buf, (byte *)sig, sig_size);
 103       buf[enc_size] = 0;
 104       MSG("base224 encoded: %s", buf);
 105     }
 106 }
 107
 108 static struct image_context ctx;
 109 static struct image_io io;
 110
 111 static void
 112 write_segmentation(struct image_sig_data *data, byte *fn)
 113 {
 114   MSG("Writing segmentation to %s", fn);
 115
 116   struct fastbuf *fb = bopen(fn, O_WRONLY | O_CREAT | O_TRUNC, 4096);
 117   struct image *img;
 118   TRY(img = image_new(&ctx, data->image->cols, data->image->rows, COLOR_SPACE_RGB, NULL));
 119   image_clear(&ctx, img);
 120
 121   for (uint i = 0; i < data->regions_count; i++)
 122     {
 123       byte c[3];
 124       double luv[3], xyz[3], srgb[3];
 125       luv[0] = data->regions[i].a[0] * (4 / 2.55);
 126       luv[1] = ((int)data->regions[i].a[1] - 128) * (4 / 2.55);
 127       luv[2] = ((int)data->regions[i].a[2] - 128) * (4 / 2.55);
 128       luv_to_xyz_exact(xyz, luv);
 129       xyz_to_srgb_exact(srgb, xyz);
 130       c[0] = CLAMP(srgb[0] * 255, 0, 255);
 131       c[1] = CLAMP(srgb[1] * 255, 0, 255);
 132       c[2] = CLAMP(srgb[2] * 255, 0, 255);
 133       for (struct image_sig_block *block = data->regions[i].blocks; block; block = block->next)
 134         {
 135           uint x1 = block->x * 4;
 136           uint y1 = block->y * 4;
 137           uint x2 = MIN(x1 + 4, img->cols);
 138           uint y2 = MIN(y1 + 4, img->rows);
 139           byte *p = img->pixels + x1 * 3 + y1 * img->row_size;
 140           for (uint y = y1; y < y2; y++, p += img->row_size)
 141             {
 142               byte *p2 = p;
 143               for (uint x = x1; x < x2; x++, p2 += 3)
 144                 {
 145                   p2[0] = c[0];
 146                   p2[1] = c[1];
 147                   p2[2] = c[2];
 148                 }
 149             }
 150         }
 151     }
 152
 153   io.fastbuf = fb;
 154   io.image = img;
 155   io.format = image_file_name_to_format(fn);
 156   TRY(image_io_write(&io));
 157   image_io_reset(&io);
 158
 159   image_destroy(img);
 160   bclose(fb);
 161 }
 162
 163 int
 164 main(int argc, char **argv)
 165 {
 166   log_init(argv[0]);
 167   int opt;
 168   while ((opt = cf_getopt(argc, argv, shortopts, longopts, NULL)) >= 0)
 169     switch (opt)
 170       {
 171         case 'q':
 172           verbose = 0;
 173           break;
 174         case 'f':
 175           if (!(format_1 = image_extension_to_format(optarg)))
 176             usage();
 177           break;
 178         case 'F':
 179           if (!(format_2 = image_extension_to_format(optarg)))
 180             usage();
 181           break;
 182         case 'g':
 183           {
 184             if (strlen(optarg) != 6)
 185               usage();
 186             errno = 0;
 187             char *end;
 188             long int v = strtol(optarg, &end, 16);
 189             if (errno || *end || v < 0)
 190               usage();
 191             color_make_rgb(&background_color, (v >> 16) & 255, (v >> 8) & 255, v & 255);
 192           }
 193           break;
 194         case 'r':
 195           segmentation_name_1 = optarg;
 196           break;
 197         case 'R':
 198           segmentation_name_2 = optarg;
 199           break;
 200         case '6':
 201           display_base64++;
 202           break;
 203         case '2':
 204           display_base224++;
 205           break;
 206         default:
 207           usage();
 208       }
 209
 210   if (argc != optind + 2 && argc != optind + 1)
 211     usage();
 212   file_name_1 = argv[optind++];
 213   if (argc > optind)
 214     file_name_2 = argv[optind++];
 215
 216   MSG("Initializing image library");
 217   srandom(time(NULL) ^ getpid());
 218   srgb_to_luv_init();
 219   image_context_init(&ctx);
 220
 221   struct image *img1, *img2;
 222
 223   TRY(image_io_init(&ctx, &io));
 224
 225   if (file_name_1)
 226     {
 227       MSG("Reading %s", file_name_1);
 228       io.fastbuf = bopen(file_name_1, O_RDONLY, 1 << 18);
 229       io.format = format_1 ? : image_file_name_to_format(file_name_1);
 230       TRY(image_io_read_header(&io));
 231       io.flags = COLOR_SPACE_RGB | IMAGE_IO_USE_BACKGROUND;
 232       if (background_color.color_space)
 233         io.background_color = background_color;
 234       else if (!io.background_color.color_space)
 235         io.background_color = color_black;
 236       TRY(image_io_read_data(&io, 1));
 237       bclose(io.fastbuf);
 238       img1 = io.image;
 239       MSG("Image size=%ux%u", img1->cols, img1->rows);
 240       image_io_reset(&io);
 241     }
 242   else
 243     img1 = NULL;
 244
 245   if (file_name_2)
 246     {
 247       MSG("Reading %s", file_name_2);
 248       io.fastbuf = bopen(file_name_2, O_RDONLY, 1 << 18);
 249       io.format = format_2 ? : image_file_name_to_format(file_name_2);
 250       TRY(image_io_read_header(&io));
 251       io.flags = COLOR_SPACE_RGB | IMAGE_IO_USE_BACKGROUND;
 252       if (background_color.color_space)
 253         io.background_color = background_color;
 254       else if (!io.background_color.color_space)
 255         io.background_color = color_black;
 256       TRY(image_io_read_data(&io, 1));
 257       bclose(io.fastbuf);
 258       img2 = io.image;
 259       MSG("Image size=%ux%u", img2->cols, img2->rows);
 260       image_io_reset(&io);
 261     }
 262   else
 263     img2 = NULL;
 264
 265   struct image_signature sig1, sig2;
 266   MSG("Computing signatures");
 267   if (img1)
 268     {
 269       struct image_sig_data data;
 270       TRY(image_sig_init(&ctx, &data, img1));
 271       image_sig_preprocess(&data);
 272       if (data.valid)
 273         {
 274           image_sig_segmentation(&data);
 275           image_sig_detect_textured(&data);
 276         }
 277       if (segmentation_name_1)
 278         write_segmentation(&data, segmentation_name_1);
 279       image_sig_finish(&data, &sig1);
 280       image_sig_cleanup(&data);
 281       dump_signature(&sig1);
 282     }
 283   if (img2)
 284     {
 285       struct image_sig_data data;
 286       TRY(image_sig_init(&ctx, &data, img2));
 287       image_sig_preprocess(&data);
 288       if (data.valid)
 289         {
 290           image_sig_segmentation(&data);
 291           image_sig_detect_textured(&data);
 292         }
 293       if (segmentation_name_2)
 294         write_segmentation(&data, segmentation_name_2);
 295       image_sig_finish(&data, &sig2);
 296       image_sig_cleanup(&data);
 297       dump_signature(&sig2);
 298     }
 299
 300   if (img1 && img2)
 301     {
 302       uint dist;
 303       if (verbose)
 304         {
 305           struct fastbuf *fb = bfdopen(0, 4096);
 306           dist = image_signatures_dist_explain(&sig1, &sig2, msg_str, NULL);
 307           bclose(fb);
 308         }
 309       else
 310         dist = image_signatures_dist(&sig1, &sig2);
 311       MSG("dist=%u", dist);
 312     }
 313
 314   if (img1)
 315     image_destroy(img1);
 316   if (img2)
 317     image_destroy(img2);
 318
 319   image_io_cleanup(&io);
 320   image_context_cleanup(&ctx);
 321   MSG("Done.");
 322   return 0;
 323 }