В данном приложении содержатся процедуры поддержки
низкочастотной фильтрации растровых изображений и процедуры
усреднения растровых изображений с понижением разрешения, а
также тестовая программа демонстрирующая их работу.
Всего представлены две процедуры низкочастотной фильтрации
V_fltr0 и V_fltr1, предназначенные для обработки изображений
прямо в видеопамяти и с построчной буферизацией в оперативной
памяти, соответственно. Последняя при модификации
вспомогательных процедур доступа к изображению может
обрабатывать картины, находящиеся в файле на внешнем носителе
или просто в оперативной памяти.
Аналогично, представлены две процедуры усреднения
изображения с понижением разрешения - V_fltr2 и V_fltr3.
При фильтрации и усреднении может использоваться одна из
пяти предусмотренных масок фильтрации.
/*================================================== V_FILTR.C
* В файле V_FILTR.C содержатся процедуры
* поддержки фильтрации изображений:
*
* GetStr, PutStr - служебные
*
* V_fltr0 - фильтрует изображение в прямоугольной области,
* работая прямо с видеопамятью
* V_fltr1 - фильтрует изображение в прямоугольной области,
* работая с буферами строк
* V_fltr2 - усредняет картину по маске с понижением
* разрешения, работая прямо с видеопамятью
* V_fltr3 - усредняет картину по маске с понижением
* разрешения, работая с буферами строк
*/
#include <alloc.h>
#define GetMay getpixel
#define PutMay putpixel
static int
Mask0[]= {1,1, 1,1 },
Mask1[]= {1,1,1, 1,1,1, 1,1,1 },
Mask2[]= {1,1,1, 1,2,1, 1,1,1 },
Mask3[]= {1,2,1, 2,4,2, 1,2,1 },
Mask4[]= {1,1,1,1,
1,1,1,1,
1,1,1,1,
1,1,1,1 },
Mask5[]= {1,2, 3, 4, 3,2,1,
2,4, 6, 8, 6,4,2,
3,6, 9,12, 9,6,5,
4,8,12,16,12,8,4,
3,6, 9,12, 9,6,5,
2,4, 6, 8, 6,4,2,
1,2, 3, 4, 3,2,1 },
Mask_ln[]= {2, 3, 3, 3, 4, 7}, /* Размер маски */
Mask_st[]= {2, 2, 2, 2, 4, 4}, /* Шаг усреднения */
Mask_vl[]= {4, 9,10,16,16,256}, /* Сумма элементов */
*Mask_bg[]={ /* Адреса начал */
Mask0,Mask1,Mask2,Mask3,Mask4,Mask5
};
/*----------------------------------------------------- GetStr
* Запрашивает фрагмент растровой строки из видеопамяти
*/
static void GetStr (st, Yst, Xn, Xk)
char *st; int Yst, Xn, Xk;
{ while (Xn <= Xk) *st++= GetMay (Xn++, Yst); }
/*----------------------------------------------------- PutStr
* Записывает фрагмент растровой строки в видеопамять
*/
static void PutStr (st, Yst, Xn, Xk)
char *st; int Yst, Xn, Xk;
{while (Xn <= Xk) PutMay (Xn++, Yst, *st++); }
/*---------------------------------------------------- V_fltr0
* Фильтрует изображение в прямоугольной области,
* работая прямо с видеопамятью
* msknum = 0-5 - номер маски фильтра
* Xn_source,Yn_source - окно исходного изображения
* Xk_source,Xk_source
* Xn_target,Yn_target - верхний левый угол результата
*/
void V_fltr0 (msknum,Xn_source,Yn_source,Xk_source,Yk_source,
Xn_target,Yn_target)
int msknum,Xn_source,Yn_source,Xk_source,Yk_source,
Xn_target,Yn_target;
{
char *plut; /* Указатель палитры */
int *pi; /* Тек указат маски */
int pixel; /* Пиксел исх изображения */
int *Maska, /* Указатель маски */
Mask_Y,Mask_X, /* Размеры маски */
X_centr,Y_centr,/* Центр маски */
Mask_sum, /* Сумма элементов */
Xk, /* Предельные положения маски */
Yk, /* в исходной области */
s, sr, sg, sb, /* Скаляры для суммир в маской */
ii, jj,
Xt, Yt;
/* Запрос параметров маски */
Maska= Mask_bg[msknum]; /* Указатель маски */
Mask_Y= Mask_X= Mask_ln[msknum]; /* Размеры маски */
X_centr= Mask_X / 2; /* Центр маски */
Y_centr= Mask_Y / 2;
Mask_sum= Mask_vl[msknum]; /* Сумма элементов */
/* Предельные положения маски в исходной области */
Xk= Xk_source+1-Mask_X;
Yk= Yk_source+1-Mask_Y;
/*------- Фильтрация с прямой работой с видеопамятью -------*/
for (Yt= Yn_source; Yt<=Yk; ++Yt) {
for (Xt=Xn_source; Xt<=Xk; ++Xt) {
pi= Maska; sr=0; sg=0; sb=0; /* Суммированные RGB*/
for (ii=0; ii<Mask_Y; ++ii)
for (jj=0; jj<Mask_X; ++jj) {
pixel= GetMay (Xt+jj, Yt+ii);
plut= &V_pal256[pixel][0];
s= *pi++; /* Элемент маски */
sr+= (s * *plut++); /* Суммирование */
sg+= (s * *plut++); /* по цветам с */
sb+= (s * *plut++); /* весами маски */
}
sr /= Mask_sum; sg /= Mask_sum; sb /= Mask_sum;
/* Поиск элемента ТЦ, наиболее подходящего для данных R,G,B */
ii= V_clrint (sr, sg, sb);
PutMay (Xn_target+(Xt-Xn_source)+X_centr,
Yn_target+(Yt-Yn_source)+Y_centr, ii);
}
}
} /* V_fltr0 */
/*---------------------------------------------------- V_fltr1
* Фильтрует изображение в прямоугольной области,
* работая с буферами строк
* msknum = 0-5 - номер маски фильтра
* Xn_source,Yn_source - окно исходного изображения
* Xk_source,Xk_source
* Xn_target,Yn_target - верхний левый угол результата
*/
void V_fltr1 (msknum,Xn_source,Yn_source,Xk_source,Yk_source,
Xn_target,Yn_target)
int msknum,Xn_source,Yn_source,Xk_source,Yk_source,
Xn_target,Yn_target;
{
char *plut; /* Указатель палитры */
int *pi; /* Тек указат маски */
int pixel; /* Пиксел исх изображения */
int *Maska, /* Указатель маски */
Mask_Y,Mask_X, /* Размеры маски */
X_centr,Y_centr,/* Центр маски */
Mask_sum, /* Сумма элементов */
Xk, /* Предельные положения маски */
Yk, /* в исходной области */
Dx_source, /* Размер строки исх изображения */
Ystr, /* Y тек читаемой строки изображ */
s, sr, sg, sb, /* Скаляры для суммир в маской */
ii, jj,
Xt, Yt;
char *ps, *sbuf, *pt, *tbuf, *ptstr[8];
Dx_source= Xk_source-Xn_source+1;
/* Запрос параметров маски */
Maska= Mask_bg[msknum]; /* Указатель маски */
Mask_Y= Mask_X= Mask_ln[msknum]; /* Размеры маски */
X_centr= Mask_X / 2; /* Центр маски */
Y_centr= Mask_Y / 2;
Mask_sum= Mask_vl[msknum]; /* Сумма элементов */
/* Предельные положения маски в исходной области */
Xk= Xk_source+1-Mask_X;
Yk= Yk_source+1-Mask_Y;
/* Заказ буферов */
if ((sbuf= malloc (Dx_source * Mask_Y)) == NULL) goto all;
if ((tbuf= malloc (Dx_source)) == NULL)
goto fr_sbuf;
/*------- Фильтрация с использованием буферов строк --------*/
/* Подготовка массива указателей на строки
* ptstr[0] --> последняя строка
* ptstr[1] --> строка 0
* ptstr[2] --> строка 1
* и т.д.
*/
ps= sbuf; ii= Mask_Y; jj= 1;
do {
ptstr[jj]= ps; ps+= Dx_source;
if (++jj == Mask_Y) jj= 0;
} while (--ii > 0);
/* Начальное чтение Mask_Y - 1 строк */
Ystr= Yn_source;
for (ii=1; ii<Mask_Y; ++ii)
GetStr (ptstr[ii], Ystr++, Xn_source, Xk_source);
for (Yt= Yn_source; Yt<=Yk; ++Yt) {
/* Запрос следующей строки и циклический сдвиг указателей */
GetStr (ps= ptstr[0], Ystr++, Xn_source, Xk_source);
jj= Mask_Y-1;
for (ii=0; ii<jj; ++ii) ptstr[ii]= ptstr[ii+1];
ptstr[jj]= ps;
pt= tbuf;
for (Xt=Xn_source; Xt<=Xk; ++Xt) {
pi= Maska; sr=0; sg=0; sb=0; /* Суммированные RGB*/
for (ii=0; ii<Mask_Y; ++ii) {
ps= ptstr[ii] + (Xt-Xn_source);
for (jj=0; jj<Mask_X; ++jj) {
plut= &V_pal256[*ps++ & 255][0];
s= *pi++; /* Элемент маски */
sr+= (s * *plut++); /* Суммирование */
sg+= (s * *plut++); /* по цветам с */
sb+= (s * *plut++); /* весами маски */
}
}
sr /= Mask_sum; sg /= Mask_sum; sb /= Mask_sum;
/* Поиск элемента ТЦ, наиболее подходящего для данных R,G,B */
*pt++= V_clrint (sr, sg, sb);
}
PutStr (tbuf, /* Запись строки */
Yn_target + Y_centr + (Yt-Yn_source) ,
Xn_target + X_centr,
Xn_target + X_centr + (--pt - tbuf));
}
free (tbuf);
fr_sbuf:
free (sbuf);
all:;
} /* V_fltr1 */
/*---------------------------------------------------- V_fltr2
* Усредняет картину по маске с понижением разрешения,
* работая прямо с видеопамятью
* msknum = 0-5 - номер маски фильтра
* Xn_source,Yn_source - окно исходного изображения
* Xk_source,Xk_source
* Xn_target,Yn_target - верхний левый угол результата
*/
void V_fltr2 (msknum,Xn_source,Yn_source,Xk_source,Yk_source,
Xn_target,Yn_target)
int msknum,Xn_source,Yn_source,Xk_source,Yk_source,
Xn_target,Yn_target;
{
char *plut; /* Указатель палитры */
int *pi; /* Тек указат маски */
int pixel; /* Пиксел исх изображения */
int *Maska, /* Указатель маски */
Mask_Y,Mask_X, /* Размеры маски */
X_centr,Y_centr,/* Центр маски */
Mask_sum, /* Сумма элементов */
Xk, /* Предельные положения маски */
Yk, /* в исходной области */
s, sr, sg, sb, /* Скаляры для суммир в маской */
Xr,Yr, /* Координаты пиксела результата */
Sm, /* Сдвиг маски для обраб след точки */
ii, jj,
Xt, Yt;
/* Запрос параметров маски */
Maska= Mask_bg[msknum]; /* Указатель маски */
Mask_Y= Mask_X= Mask_ln[msknum]; /* Размеры маски */
X_centr= Mask_X / 2; /* Центр маски */
Y_centr= Mask_Y / 2;
Mask_sum= Mask_vl[msknum]; /* Сумма элементов */
/* Предельные положения маски в исходной области */
Xk= Xk_source+1-Mask_X;
Yk= Yk_source+1-Mask_Y;
Yt= Yn_source;
Yr= Yn_target+Y_centr;
Sm= Mask_st[msknum]; /* Шаг усреднения*/
while (Yt <= Yk) {
Xt=Xn_source; Xr= Xn_target+X_centr;
while (Xt <= Xk) {
pi= Maska; sr=0; sg=0; sb=0; /* Суммированные RGB*/
for (ii=0; ii<Mask_Y; ++ii)
for (jj=0; jj<Mask_X; ++jj) {
pixel= GetMay (Xt+jj, Yt+ii);
plut= &V_pal256[pixel][0];
s= *pi++; /* Элемент маски */
sr+= (s * *plut++); /* Суммирование */
sg+= (s * *plut++); /* по цветам с */
sb+= (s * *plut++); /* весами маски */
}
sr /= Mask_sum; sg /= Mask_sum; sb /= Mask_sum;
/* Поиск элемента ТЦ, наиболее подходящего для данных R,G,B */
ii= V_clrint (sr, sg, sb);
PutMay (Xr++, Yr, ii);
Xt+= Sm;
}
Yt+= Sm; ++Yr;
}
} /* V_fltr2 */
/*---------------------------------------------------- V_fltr3
* Усредняет картину по маске с понижением разрешения,
* работая с буферами строк
* msknum = 0-5 - номер маски фильтра
* Xn_source,Yn_source - окно исходного изображения
* Xk_source,Xk_source
* Xn_target,Yn_target - верхний левый угол результата
*/
void V_fltr3 (msknum,Xn_source,Yn_source,Xk_source,Yk_source,
Xn_target,Yn_target)
int msknum,Xn_source,Yn_source,Xk_source,Yk_source,
Xn_target,Yn_target;
{
char *plut; /* Указатель палитры */
int *pi; /* Тек указат маски */
int pixel; /* Пиксел исх изображения */
int *Maska, /* Указатель маски */
Mask_Y,Mask_X, /* Размеры маски */
X_centr,Y_centr,/* Центр маски */
Mask_sum, /* Сумма элементов */
Xk, /* Предельные положения маски */
Yk, /* в исходной области */
Dx_source, /* Размер строки исх изображения */
s, sr, sg, sb, /* Скаляры для суммир в маской */
Xr,Yr, /* Координаты пиксела результата */
Sm, /* Сдвиг маски для обраб след точки */
ii, jj,
Xt, Yt;
char *ps, *sbuf, *pt, *tbuf, *ptstr[8];
Dx_source= Xk_source-Xn_source+1;
/* Запрос параметров маски */
Maska= Mask_bg[msknum]; /* Указатель маски */
Mask_Y= Mask_X= Mask_ln[msknum]; /* Размеры маски */
X_centr= Mask_X / 2; /* Центр маски */
Y_centr= Mask_Y / 2;
Mask_sum= Mask_vl[msknum]; /* Сумма элементов */
/* Предельные положения маски в исходной области */
Xk= Xk_source+1-Mask_X;
Yk= Yk_source+1-Mask_Y;
/* Заказ буферов */
if ((sbuf= malloc (Dx_source * Mask_Y)) == NULL) goto all;
if ((tbuf= malloc (Dx_source/Mask_st[msknum]+16)) == NULL)
goto fr_sbuf;
/* Подготовка массива указателей на строки
* ptstr[0] --> строка 0
* ptstr[1] --> строка 1
* ptstr[2] --> строка 2
* и т.д.
*/
ps= sbuf;
for (ii=0; ii<Mask_Y; ++ii) {
ptstr[ii]= ps; ps+= Dx_source;
}
Yt= Yn_source;
Yr= Yn_target+Y_centr;
Sm= Mask_st[msknum]; /* Шаг усреднения*/
while (Yt <= Yk) {
for (ii=0; ii<Mask_Y; ++ii) /* Чтен исх строк */
GetStr (ptstr[ii], Yt+ii, Xn_source, Xk_source);
Xt=Xn_source; pt= tbuf;
while (Xt <= Xk) {
pi= Maska; sr=0; sg=0; sb=0; /* Суммированные RGB*/
for (ii=0; ii<Mask_Y; ++ii) {
ps= ptstr[ii] + (Xt-Xn_source);
for (jj=0; jj<Mask_X; ++jj) {
plut= &V_pal256[*ps++ & 255][0];
s= *pi++; /* Элемент маски */
sr+= (s * *plut++); /* Суммирование */
sg+= (s * *plut++); /* по цветам с */
sb+= (s * *plut++); /* весами маски */
}
}
sr /= Mask_sum; sg /= Mask_sum; sb /= Mask_sum;
/* Поиск элемента ТЦ, наиболее подходящего для данных R,G,B */
*pt++= V_clrint (sr, sg, sb);
Xt+= Sm;
}
PutStr (tbuf,Yr++, /* Запись строки */
Xn_target+X_centr,
Xn_target+X_centr + (--pt - tbuf));
Yt+= Sm;
}
free (tbuf);
fr_sbuf:
free (sbuf);
all:;
} /* V_fltr3 */
/*================================================== T_FILTR.C
*
* ТЕСТ ФИЛЬТРАЦИИ
*
* Программа вначале строит два смещенных вектора
* большими пикселами, затем последовательно для каждой
* из пяти масок:
* - фильтрует с непосредственным доступом к видеопамяти
* - фильтрует с буферизацией растровых строк
* - формирует усредненную картинку меньшего разрешения
* с непосредственным доступом к видеопамяти
* - формирует усредненную картинку меньшего разрешения
* с буферизацией растровых строк
*
* После вывода очередной картинки ждет нажатия любой клавиши
*
* Виды масок:
* 0: 1 1 1: 1 1 1 2: 1 1 1 3: 1 2 1
* 1 1 1 1 1 1 2 1 2 4 2
* 1 1 1 1 1 1 1 2 1
*
* 4: 1 1 1 1 5: 1 2 3 4 3 2 1
* 1 1 1 1 2 4 6 8 6 4 2
* 1 1 1 1 3 6 9 12 9 6 5
* 1 1 1 1 4 8 12 16 12 8 4
* 3 6 9 12 9 6 5
* 2 4 6 8 6 4 2
* 1 2 3 4 3 2 1
*/
#include "V_VECTOR.C"
#include "VGA_256.C"
#include "V_FILTR.C"
#include <conio.h>
#include <graphics.h>
#include <stdio.h>
#define VECTOR 0 /* 0/1 - фикс вектор/ввод координат */
/*------------------------------------------------------- Grid
* Строит сетку 10*10
*/
void Grid (void)
{ int Xn,Yn,Xk,Yk;
setcolor (170);
Xn= 0; Xk= getmaxx();
Yn= 0; Yk= getmaxy();
while (Xn <= Xk) {line (Xn,Yn,Xn,Yk); Xn+= 10; }
Xn= 0;
while (Yn <= Yk) {line (Xn,Yn,Xk,Yn); Yn+= 10; }
} /* Grid */
/*---------------------------------------------- main Filtr */
void main (void)
{
int ii, jj,
mov_lin, /* 0/1 - позиционир/отрезок */
Xn,Yn,Xk,Yk, /* Координаты отрезка */
fon= 140; /* Индекс фона */
int gdriver= DETECT, gmode;
int Xn_source, Yn_source, /* Фильтруемая область */
Xk_source, Yk_source,
Dx_source;
int Xn_target, Yn_target, /* Результаты фильтрации */
Xk_target, Yk_target;
int msknum; /* Номер текущей маски */
char *ps;
V_ini256 (&gdriver, &gmode, "");
ps= (char *)V_pal256;
for (ii=0; ii<=255; ++ii) { /* Ч/б палитра */
jj= ii / 4;
*ps++= jj; *ps++= jj; *ps++= jj;
setrgbpalette (ii, jj, jj, jj);
}
setbkcolor(fon); /* Очистка экрана */
cleardevice();
Xk= getmaxx(); Yk= getmaxy();
/* Начальные установки для фильтрации */
Xn_source= 0; /* Исходная область */
Yn_source= 0;
Xk_source= (Xk + 1)/2 - 1;
Yk_source= Yk;
Xn_target= Xk_source + 1; /* Результ. область */
Yn_target= 0;
Xk_target= Xk;
Yk_target= Yk_source;
Dx_source= Xk_source-Xn_source+1; /* X-размер исходной*/
#if VECTOR
Grid ();
mov_lin= 1; Xn= 0; Yn= 0; Xk= 0; Yk= 0;
for (;;) {
gotoxy (1, 1);
printf(" \r");
printf("mov_lin Xk Yk= (%d %d %d) ? ", mov_lin, Xk, Yk);
scanf ("%d%d%d", &mov_lin, &Xk, &Yk);
if (mov_lin < 0) cleardevice(); else
if (!mov_lin) Grid (); else {
if (mov_lin & 1) V_DDA (0, 0, Xk, Yk);
if (mov_lin & 2) V_Bre (0, 0, Xk, Yk);
}
}
#else
Xk= Dx_source / Pix_X - 1;
Yk= (Yk_source-Yn_source+1) / Pix_Y - 1;
V_DDA (Xn_source, Yn_source, Xk, Yk-17);
V_Bre (Xn_source, Yn_source+17, Xk, Yk);
getch();
#endif
ii= 0xF; /* Обе фильтрации и оба сжатия */
setfillstyle (SOLID_FILL, fon);
for (msknum=0; msknum<6; ++msknum) {
if (ii & 1) { /* Фильтрация из видеоозу */
bar (Xn_target, Yn_target, Xk_target, Yk_target);
V_fltr0 (msknum,Xn_source,Yn_source,
Xk_source,Yk_source,Xn_target,Yn_target);
getch ();
}
if (ii & 2) { /* Фильтрация из буферов */
bar (Xn_target, Yn_target, Xk_target, Yk_target);
V_fltr1 (msknum,Xn_source,Yn_source,
Xk_source,Yk_source,Xn_target,Yn_target);
getch ();
}
if (ii & 4) { /* Сжатие из из видеоозу */
bar (Xn_target, Yn_target, Xk_target, Yk_target);
V_fltr2 (msknum,Xn_source,Yn_source,
Xk_source,Yk_source,Xn_target,Yn_target);
getch ();
}
if (ii & 8) { /* Сжатие из буферов */
bar (Xn_target, Yn_target, Xk_target, Yk_target);
V_fltr3 (msknum,Xn_source,Yn_source,
Xk_source,Yk_source,Xn_target,Yn_target);
getch ();
}
}
closegraph();
} /* main */
Знаете ли Вы, как разрешается парадокс Ольберса? (Фотометрический парадокс, парадокс Ольберса - это один из парадоксов космологии, заключающийся в том, что во Вселенной, равномерно заполненной звёздами, яркость неба (в том числе ночного) должна быть примерно равна яркости солнечного диска. Это должно иметь место потому, что по любому направлению неба луч зрения рано или поздно упрется в поверхность звезды. Иными словами парадос Ольберса заключается в том, что если Вселенная бесконечна, то черного неба мы не увидим, так как излучение дальних звезд будет суммироваться с излучением ближних, и небо должно иметь среднюю температуру фотосфер звезд. При поглощении света межзвездным веществом, оно будет разогреваться до температуры звездных фотосфер и излучать также ярко, как звезды. Однако в дело вступает явление "усталости света", открытое Эдвином Хабблом, который показал, что чем дальше от нас расположена галактика, тем больше становится красным свет ее излучения, то есть фотоны как бы "устают", отдают свою энергию межзвездной среде. На очень больших расстояниях галактики видны только в радиодиапазоне, так как их свет вовсе потерял энергию идя через бескрайние просторы Вселенной. Подробнее читайте в FAQ по эфирной физике.
