source: libpipi/trunk/examples/img2twit.cpp @ 3532

Last change on this file since 3532 was 3532, checked in by Sam Hocevar, 12 years ago

Another img2twit space optimisation: if we have remaining bits at the end
of the cell allocation, we try to use them to improve the RGB precision as
well as the inner-grid coordinates.

  • Property svn:keywords set to Id
File size: 38.5 KB
Line 
1/*
2 *  img2twit      Image to short text message encoder/decoder
3 *  Copyright (c) 2009 Sam Hocevar <sam@hocevar.net>
4 *                All Rights Reserved
5 *
6 *  This program is free software. It comes without any warranty, to
7 *  the extent permitted by applicable law. You can redistribute it
8 *  and/or modify it under the terms of the Do What The Fuck You Want
9 *  To Public License, Version 2, as published by Sam Hocevar. See
10 *  http://sam.zoy.org/wtfpl/COPYING for more details.
11 */
12
13#include "config.h"
14
15#include <stdio.h>
16#include <stdlib.h>
17#include <string.h>
18#include <math.h>
19
20#include <CGAL/Exact_predicates_inexact_constructions_kernel.h>
21#include <CGAL/Delaunay_triangulation_2.h>
22#include <CGAL/natural_neighbor_coordinates_2.h>
23
24#include <pipi.h>
25
26#include "../genethumb/mygetopt.h"
27
28/*
29 * Format-dependent settings. Change this and you risk making all other
30 * generated strings unusable.
31 */
32
33/* Printable ASCII (except space) */
34#define RANGE_ASCII 0x0021, 0x007f
35
36/* CJK Unified Ideographs */
37#define RANGE_CJK 0x4e00, 0x9fa6
38//0x2e80, 0x2e9a, 0x2e9b, 0x2ef4, /* CJK Radicals Supplement */
39//0x2f00, 0x2fd6, /* Kangxi Radicals */
40//0x3400, 0x4db6, /* CJK Unified Ideographs Extension A */
41//0xac00, 0xd7a4, /* Hangul Syllables -- Korean, not Chinese */
42//0xf900, 0xfa2e, 0xfa30, 0xfa6b, 0xfa70, 0xfada, /* CJK Compat. Idgphs. */
43/* TODO: there's also the U+20000 and U+2f800 planes, but they're
44 * not supported by the Twitter Javascript filter (yet?). */
45
46/* Stupid symbols and Dingbats shit */
47#define RANGE_SYMBOLS 0x25a0, 0x2600, /* Geometric Shapes */ \
48  0x2600, 0x269e, 0x26a0, 0x26bd, 0x26c0, 0x26c4, /* Misc. Symbols */ \
49  0x2701, 0x2705, 0x2706, 0x270a, 0x270c, 0x2728, 0x2729, 0x274c, \
50    0x274d, 0x274e, 0x274f, 0x2753, 0x2756, 0x2757, 0x2758, 0x275f, \
51    0x2761, 0x2795, 0x2798, 0x27b0, 0x27b1, 0x27bf /* Dingbats */
52
53/* End of list marker */
54#define RANGE_END 0x0, 0x0
55
56/* Pre-defined character ranges XXX: must be _ordered_ */
57static const uint32_t unichars_ascii[] = { RANGE_ASCII, RANGE_END };
58static const uint32_t unichars_cjk[] = { RANGE_CJK, RANGE_END };
59static const uint32_t unichars_symbols[] = { RANGE_SYMBOLS, RANGE_END };
60
61/* The Unicode characters at disposal */
62static const uint32_t *unichars;
63
64/* The maximum image size we want to support */
65#define RANGE_W 4000
66#define RANGE_H 4000
67
68/* How does the algorithm work: one point per cell, or two? XXX: changing
69 * this value breaks compatibility with other images. */
70#define POINTS_PER_CELL 2
71
72/*
73 * These values can be overwritten at runtime
74 */
75
76/* Debug mode */
77static bool DEBUG_MODE = false;
78
79/* The maximum message length */
80static int MAX_MSG_LEN = 140;
81
82/* Iterations per point -- larger means slower but nicer */
83static int ITERATIONS_PER_POINT = 50;
84
85/* The range value for point parameters: X Y, red/green/blue, "strength"
86 * Tested values (on Mona Lisa) are:
87 *  16 16 5 5 5 2 -> 0.06511725914
88 *  16 16 6 7 6 1 -> 0.05731491348 *
89 *  16 16 7 6 6 1 -> 0.06450513783
90 *  14 14 7 7 6 1 -> 0.0637207893
91 *  19 19 6 6 5 1 -> 0.06801999094 */
92static unsigned int RANGE_X = 16;
93static unsigned int RANGE_Y = 16;
94static unsigned int RANGE_R = 6;
95static unsigned int RANGE_G = 6;
96static unsigned int RANGE_B = 6;
97static unsigned int RANGE_S = 1;
98
99/*
100 * These values are computed at runtime
101 */
102
103static float TOTAL_BITS;
104static float HEADER_BITS;
105static float DATA_BITS;
106static float CELL_BITS;
107
108static int NUM_CHARACTERS;
109static int MAX_ITERATIONS;
110static unsigned int TOTAL_CELLS;
111
112#define RANGE_SY (RANGE_S*RANGE_Y)
113#define RANGE_SYX (RANGE_S*RANGE_Y*RANGE_X)
114#define RANGE_SYXR (RANGE_S*RANGE_Y*RANGE_X*RANGE_R)
115#define RANGE_SYXRG (RANGE_S*RANGE_Y*RANGE_X*RANGE_R*RANGE_G)
116#define RANGE_SYXRGB (RANGE_S*RANGE_Y*RANGE_X*RANGE_R*RANGE_G*RANGE_B)
117
118struct K : CGAL::Exact_predicates_inexact_constructions_kernel {};
119typedef CGAL::Delaunay_triangulation_2<K> Delaunay_triangulation;
120typedef std::vector<std::pair<K::Point_2, K::FT> > Point_coordinate_vector;
121
122/* Global aspect ratio */
123static unsigned int dw, dh;
124
125/* Global point encoding */
126static uint32_t points[4096]; /* FIXME: allocate this dynamically */
127static int npoints = 0;
128
129/* Global triangulation */
130static Delaunay_triangulation dt;
131
132/*
133 * Bit allocation handling
134 */
135
136void compute_ranges(int width, int height)
137{
138    TOTAL_BITS = MAX_MSG_LEN * logf(NUM_CHARACTERS) / logf(2);
139    HEADER_BITS = logf(RANGE_W * RANGE_H) / logf(2);
140    DATA_BITS = TOTAL_BITS - HEADER_BITS;
141#if POINTS_PER_CELL == 1
142    CELL_BITS = logf(RANGE_SYXRGB) / logf(2);
143#else
144    // TODO: implement the following shit
145    //float coord_bits = logf((RANGE_Y * RANGE_X) * (RANGE_Y * RANGE_X + 1) / 2);
146    //float other_bits = logf(RANGE_R * RANGE_G * RANGE_B * RANGE_S);
147    //CELL_BITS = (coord_bits + 2 * other_bits) / logf(2);
148    CELL_BITS = 2 * logf(RANGE_SYXRGB) / logf(2);
149#endif
150    TOTAL_CELLS = (int)(DATA_BITS / CELL_BITS);
151    MAX_ITERATIONS = ITERATIONS_PER_POINT * POINTS_PER_CELL * TOTAL_CELLS;
152
153    /* Compute "best" w/h ratio */
154    dw = 1; dh = TOTAL_CELLS;
155    for(unsigned int i = 1; i <= TOTAL_CELLS; i++)
156    {
157        int j = TOTAL_CELLS / i;
158
159        float r = (float)width / (float)height;
160        float ir = (float)i / (float)j;
161        float dwr = (float)dw / (float)dh;
162
163        if(fabs(logf(r / ir)) < fabs(logf(r / dwr)))
164        {
165            dw = i;
166            dh = TOTAL_CELLS / dw;
167        }
168    }
169    while((dh + 1) * dw <= TOTAL_CELLS) dh++;
170    while(dh * (dw + 1) <= TOTAL_CELLS) dw++;
171}
172
173/*
174 * Unicode stuff handling
175 */
176
177/* Return the number of chars in the unichars table */
178static int count_unichars(void)
179{
180    int ret = 0;
181
182    for(int u = 0; unichars[u] != unichars[u + 1]; u += 2)
183        ret += unichars[u + 1] - unichars[u];
184
185    return ret;
186}
187
188/* Get the ith Unicode character in our list */
189static uint32_t index2uni(uint32_t i)
190{
191    for(int u = 0; unichars[u] != unichars[u + 1]; u += 2)
192        if(i < unichars[u + 1] - unichars[u])
193            return unichars[u] + i;
194        else
195            i -= unichars[u + 1] - unichars[u];
196
197    return 0; /* Should not happen! */
198}
199
200/* Convert a Unicode character to its position in the compact list */
201static uint32_t uni2index(uint32_t x)
202{
203    uint32_t ret = 0;
204
205    for(int u = 0; unichars[u] != unichars[u + 1]; u += 2)
206        if(x < unichars[u + 1])
207            return ret + x - unichars[u];
208        else
209            ret += unichars[u + 1] - unichars[u];
210
211    return ret; /* Should not happen! */
212}
213
214static uint8_t const utf8_trailing[256] =
215{
216    0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0, 0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,
217    0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0, 0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,
218    0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0, 0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,
219    0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0, 0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,
220    0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0, 0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,
221    0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0, 0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,
222    1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1, 1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,
223    2,2,2,2,2,2,2,2,2,2,2,2,2,2,2,2, 3,3,3,3,3,3,3,3,4,4,4,4,5,5,5,5
224};
225
226static uint32_t const utf8_offsets[6] =
227{
228    0x00000000UL, 0x00003080UL, 0x000E2080UL,
229    0x03C82080UL, 0xFA082080UL, 0x82082080UL
230};
231
232static uint32_t fread_utf8(FILE *f)
233{
234    int ch, i = 0, todo = -1;
235    uint32_t ret = 0;
236
237    for(;;)
238    {
239        ch = fgetc(f);
240        if(!ch)
241            return 0;
242        if(todo == -1)
243            todo = utf8_trailing[ch];
244        ret += ((uint32_t)ch) << (6 * (todo - i));
245        if(todo == i++)
246            return ret - utf8_offsets[todo];
247    }
248}
249
250static void fwrite_utf8(FILE *f, uint32_t x)
251{
252    static const uint8_t mark[7] =
253    {
254        0x00, 0x00, 0xC0, 0xE0, 0xF0, 0xF8, 0xFC
255    };
256
257    char buf[8];
258    char *parser = buf;
259    size_t bytes;
260
261    if(x < 0x80)
262    {
263        fprintf(f, "%c", x);
264        return;
265    }
266
267    bytes = (x < 0x800) ? 2 : (x < 0x10000) ? 3 : 4;
268    parser += bytes;
269    *parser = '\0';
270
271    switch(bytes)
272    {
273        case 4: *--parser = (x | 0x80) & 0xbf; x >>= 6;
274        case 3: *--parser = (x | 0x80) & 0xbf; x >>= 6;
275        case 2: *--parser = (x | 0x80) & 0xbf; x >>= 6;
276    }
277    *--parser = x | mark[bytes];
278
279    fprintf(f, "%s", buf);
280}
281
282/*
283 * Our nifty non-power-of-two bitstack handling
284 */
285
286class bitstack
287{
288public:
289    bitstack(int max) { alloc(max); init(0); }
290
291    ~bitstack() { delete[] digits; delete[] str; }
292
293    char const *tostring()
294    {
295        int pos = sprintf(str, "0x%x", digits[msb]);
296
297        for(int i = msb - 1; i >= 0; i--)
298            pos += sprintf(str + pos, "%08x", digits[i]);
299
300        return str;
301    }
302
303    void push(uint32_t val, uint32_t range)
304    {
305        if(!range)
306            return;
307
308        mul(range);
309        add(val % range);
310    }
311
312    uint32_t pop(uint32_t range)
313    {
314        if(!range)
315            return 0;
316
317        return div(range);
318    }
319
320    bool isempty()
321    {
322        for(int i = msb; i >= 0; i--)
323            if(digits[i])
324                return false;
325
326        return true;
327    }
328
329private:
330    bitstack(int max, uint32_t x) { alloc(max); init(x); }
331
332    bitstack(bitstack &b)
333    {
334        alloc(b.max_size);
335        msb = b.msb;
336        memcpy(digits, b.digits, (max_size + 1) * sizeof(uint32_t));
337    }
338
339    bitstack(bitstack const &b)
340    {
341        alloc(b.max_size);
342        msb = b.msb;
343        memcpy(digits, b.digits, (max_size + 1) * sizeof(uint32_t));
344    }
345
346    void alloc(int max)
347    {
348        max_size = max;
349        digits = new uint32_t[max_size + 1];
350        str = new char[(max_size + 1) * 8 + 1];
351    }
352
353    void init(uint32_t i)
354    {
355        msb = 0;
356        memset(digits, 0, (max_size + 1) * sizeof(uint32_t));
357        digits[0] = i;
358    }
359
360    /* Could be done much faster, but we don't care! */
361    void add(uint32_t x) { add(bitstack(max_size, x)); }
362    void sub(uint32_t x) { sub(bitstack(max_size, x)); }
363
364    void add(bitstack const &_b)
365    {
366        /* Copy the operand in case we get added to ourselves */
367        bitstack b(_b);
368        uint64_t x = 0;
369
370        if(msb < b.msb)
371            msb = b.msb;
372
373        for(int i = 0; i <= msb; i++)
374        {
375            uint64_t tmp = (uint64_t)digits[i] + (uint64_t)b.digits[i] + x;
376            digits[i] = tmp;
377            if((uint64_t)digits[i] == tmp)
378                x = 0;
379            else
380            {
381                x = 1;
382                if(i == msb)
383                    msb++;
384            }
385        }
386    }
387
388    void sub(bitstack const &_b)
389    {
390        /* Copy the operand in case we get substracted from ourselves */
391        bitstack b(_b);
392        uint64_t x = 0;
393
394        /* We cannot substract a larger number! */
395        if(msb < b.msb)
396        {
397            init(0);
398            return;
399        }
400
401        for(int i = 0; i <= msb; i++)
402        {
403            uint64_t tmp = (uint64_t)digits[i] - (uint64_t)b.digits[i] - x;
404            digits[i] = tmp;
405            if((uint64_t)digits[i] == tmp)
406                x = 0;
407            else
408            {
409                x = 1;
410                if(i == msb)
411                {
412                    /* Error: carry into MSB! */
413                    init(0);
414                    return;
415                }
416            }
417        }
418
419        while(msb > 0 && digits[msb] == 0) msb--;
420    }
421
422    void mul(uint32_t x)
423    {
424        bitstack b(*this);
425        init(0);
426
427        while(x)
428        {
429            if(x & 1)
430                add(b);
431            x /= 2;
432            b.add(b);
433        }
434    }
435
436    uint32_t div(uint32_t x)
437    {
438        bitstack b(*this);
439
440        for(int i = msb; i >= 0; i--)
441        {
442            uint64_t tmp = b.digits[i] + (((uint64_t)b.digits[i + 1]) << 32);
443            uint32_t res = tmp / x;
444            uint32_t rem = tmp % x;
445            digits[i]= res;
446            b.digits[i + 1] = 0;
447            b.digits[i] = rem;
448        }
449
450        while(msb > 0 && digits[msb] == 0) msb--;
451
452        return b.digits[0];
453    }
454
455    int msb, max_size;
456    uint32_t *digits;
457    char *str;
458};
459
460/*
461 * Point handling
462 */
463
464static unsigned int det_rand(unsigned int mod)
465{
466    static unsigned long next = 1;
467    next = next * 1103515245 + 12345;
468    return ((unsigned)(next / 65536) % 32768) % mod;
469}
470
471static inline int range2int(float val, int range)
472{
473    int ret = (int)(val * ((float)range - 0.0001));
474    return ret < 0 ? 0 : ret > range - 1 ? range - 1 : ret;
475}
476
477static inline float int2midrange(int val, int range)
478{
479    return (float)(1 + 2 * val) / (float)(2 * range);
480}
481
482static inline float int2fullrange(int val, int range)
483{
484    return range > 1 ? (float)val / (float)(range - 1) : 0.0;
485}
486
487static inline void index2cell(int index, int *dx, int *dy)
488{
489    *dx = (index / POINTS_PER_CELL) % dw;
490    *dy = (index / POINTS_PER_CELL) / dw;
491}
492
493static inline void set_point(int index, float x, float y, float r,
494                             float g, float b, float s)
495{
496    int dx, dy;
497
498    index2cell(index, &dx, &dy);
499
500    float fx = (x - dx * RANGE_X) / RANGE_X;
501    float fy = (y - dy * RANGE_Y) / RANGE_Y;
502
503    int is = range2int(s, RANGE_S);
504
505    int ix = range2int(fx, RANGE_X);
506    int iy = range2int(fy, RANGE_Y);
507
508    int ir = range2int(r, RANGE_R);
509    int ig = range2int(g, RANGE_G);
510    int ib = range2int(b, RANGE_B);
511
512    points[index] = is + RANGE_S * (iy + RANGE_Y * (ix + RANGE_X *
513                               (ib + RANGE_B * (ig + (RANGE_R * ir)))));
514}
515
516static inline void get_point(int index, float *x, float *y, float *r,
517                             float *g, float *b, float *s, bool final = false)
518{
519    uint32_t pt = points[index];
520    int dx, dy;
521
522    index2cell(index, &dx, &dy);
523
524    *s = int2fullrange(pt % RANGE_S, RANGE_S); pt /= RANGE_S;
525
526    float fy = int2midrange(pt % RANGE_Y, RANGE_Y); pt /= RANGE_Y;
527    float fx = int2midrange(pt % RANGE_X, RANGE_X); pt /= RANGE_X;
528
529    *x = (fx + dx) * RANGE_X /*+ 0.5 * (index & 1)*/;
530    *y = (fy + dy) * RANGE_Y /*+ 0.5 * (index & 1)*/;
531
532    if(final)
533    {
534        *b = int2fullrange(pt % RANGE_R, RANGE_R); pt /= RANGE_R;
535        *g = int2fullrange(pt % RANGE_G, RANGE_G); pt /= RANGE_G;
536        *r = int2fullrange(pt % RANGE_B, RANGE_B); pt /= RANGE_B;
537    }
538    else
539    {
540        *b = int2midrange(pt % RANGE_R, RANGE_R); pt /= RANGE_R;
541        *g = int2midrange(pt % RANGE_G, RANGE_G); pt /= RANGE_G;
542        *r = int2midrange(pt % RANGE_B, RANGE_B); pt /= RANGE_B;
543    }
544}
545
546static void add_point(float x, float y, float r, float g, float b, float s)
547{
548    set_point(npoints, x, y, r, g, b, s);
549    npoints++;
550}
551
552#if 0
553static void add_random_point()
554{
555    points[npoints] = det_rand(RANGE_SYXRGB);
556    npoints++;
557}
558#endif
559
560#define NB_OPS 20
561
562static uint8_t rand_op(void)
563{
564    uint8_t x = det_rand(NB_OPS);
565
566    /* Randomly ignore statistically less efficient ops */
567    if(x == 0)
568        return rand_op();
569    if(x == 1 && (RANGE_S == 1 || det_rand(2)))
570        return rand_op();
571    if(x <= 5 && det_rand(2))
572        return rand_op();
573    //if((x < 10 || x > 15) && !det_rand(4)) /* Favour colour changes */
574    //    return rand_op();
575
576    return x;
577}
578
579static uint32_t apply_op(uint8_t op, uint32_t val)
580{
581    uint32_t rem, ext;
582
583    switch(op)
584    {
585    case 0: /* Flip strength value */
586    case 1:
587        /* Statistics show that this helps often, but does not reduce
588         * the error significantly. */
589        return val ^ 1;
590    case 2: /* Move up; if impossible, down */
591        rem = val % RANGE_S;
592        ext = (val / RANGE_S) % RANGE_Y;
593        ext = ext > 0 ? ext - 1 : ext + 1;
594        return (val / RANGE_SY * RANGE_Y + ext) * RANGE_S + rem;
595    case 3: /* Move down; if impossible, up */
596        rem = val % RANGE_S;
597        ext = (val / RANGE_S) % RANGE_Y;
598        ext = ext < RANGE_Y - 1 ? ext + 1 : ext - 1;
599        return (val / RANGE_SY * RANGE_Y + ext) * RANGE_S + rem;
600    case 4: /* Move left; if impossible, right */
601        rem = val % RANGE_SY;
602        ext = (val / RANGE_SY) % RANGE_X;
603        ext = ext > 0 ? ext - 1 : ext + 1;
604        return (val / RANGE_SYX * RANGE_X + ext) * RANGE_SY + rem;
605    case 5: /* Move left; if impossible, right */
606        rem = val % RANGE_SY;
607        ext = (val / RANGE_SY) % RANGE_X;
608        ext = ext < RANGE_X - 1 ? ext + 1 : ext - 1;
609        return (val / RANGE_SYX * RANGE_X + ext) * RANGE_SY + rem;
610    case 6: /* Corner 1 */
611        return apply_op(2, apply_op(4, val));
612    case 7: /* Corner 2 */
613        return apply_op(2, apply_op(5, val));
614    case 8: /* Corner 3 */
615        return apply_op(3, apply_op(5, val));
616    case 9: /* Corner 4 */
617        return apply_op(3, apply_op(4, val));
618    case 16: /* Double up */
619        return apply_op(2, apply_op(2, val));
620    case 17: /* Double down */
621        return apply_op(3, apply_op(3, val));
622    case 18: /* Double left */
623        return apply_op(4, apply_op(4, val));
624    case 19: /* Double right */
625        return apply_op(5, apply_op(5, val));
626    case 10: /* R-- (or R++) */
627        rem = val % RANGE_SYX;
628        ext = (val / RANGE_SYX) % RANGE_R;
629        ext = ext > 0 ? ext - 1 : ext + 1;
630        return (val / RANGE_SYXR * RANGE_R + ext) * RANGE_SYX + rem;
631    case 11: /* R++ (or R--) */
632        rem = val % RANGE_SYX;
633        ext = (val / RANGE_SYX) % RANGE_R;
634        ext = ext < RANGE_R - 1 ? ext + 1 : ext - 1;
635        return (val / RANGE_SYXR * RANGE_R + ext) * RANGE_SYX + rem;
636    case 12: /* G-- (or G++) */
637        rem = val % RANGE_SYXR;
638        ext = (val / RANGE_SYXR) % RANGE_G;
639        ext = ext > 0 ? ext - 1 : ext + 1;
640        return (val / RANGE_SYXRG * RANGE_G + ext) * RANGE_SYXR + rem;
641    case 13: /* G++ (or G--) */
642        rem = val % RANGE_SYXR;
643        ext = (val / RANGE_SYXR) % RANGE_G;
644        ext = ext < RANGE_G - 1 ? ext + 1 : ext - 1;
645        return (val / RANGE_SYXRG * RANGE_G + ext) * RANGE_SYXR + rem;
646    case 14: /* B-- (or B++) */
647        rem = val % RANGE_SYXRG;
648        ext = (val / RANGE_SYXRG) % RANGE_B;
649        ext = ext > 0 ? ext - 1 : ext + 1;
650        return ext * RANGE_SYXRG + rem;
651    case 15: /* B++ (or B--) */
652        rem = val % RANGE_SYXRG;
653        ext = (val / RANGE_SYXRG) % RANGE_B;
654        ext = ext < RANGE_B - 1 ? ext + 1 : ext - 1;
655        return ext * RANGE_SYXRG + rem;
656#if 0
657    case 15: /* Brightness-- */
658        return apply_op(9, apply_op(11, apply_op(13, val)));
659    case 16: /* Brightness++ */
660        return apply_op(10, apply_op(12, apply_op(14, val)));
661    case 17: /* RG-- */
662        return apply_op(9, apply_op(11, val));
663    case 18: /* RG++ */
664        return apply_op(10, apply_op(12, val));
665    case 19: /* GB-- */
666        return apply_op(11, apply_op(13, val));
667    case 20: /* GB++ */
668        return apply_op(12, apply_op(14, val));
669    case 21: /* RB-- */
670        return apply_op(9, apply_op(13, val));
671    case 22: /* RB++ */
672        return apply_op(10, apply_op(14, val));
673#endif
674    default:
675        return val;
676    }
677}
678
679static void render(pipi_image_t *dst,
680                   int rx, int ry, int rw, int rh, bool final)
681{
682    int lookup[dw * RANGE_X * 2 * dh * RANGE_Y * 2];
683    pipi_pixels_t *p = pipi_get_pixels(dst, PIPI_PIXELS_RGBA_F32);
684    float *data = (float *)p->pixels;
685    int x, y;
686
687    memset(lookup, 0, sizeof(lookup));
688    dt.clear();
689    for(int i = 0; i < npoints; i++)
690    {
691        float fx, fy, fr, fg, fb, fs;
692        get_point(i, &fx, &fy, &fr, &fg, &fb, &fs);
693        dt.insert(K::Point_2(fx + dw * RANGE_X, fy + dh * RANGE_Y));
694        /* Keep link to point */
695        lookup[(int)(fx * 2) + dw * RANGE_X * 2 * (int)(fy * 2)] = i;
696    }
697
698    /* Add fake points to close the triangulation */
699    dt.insert(K::Point_2(0, 0));
700    dt.insert(K::Point_2(3 * dw * RANGE_X, 0));
701    dt.insert(K::Point_2(0, 3 * dh * RANGE_Y));
702    dt.insert(K::Point_2(3 * dw * RANGE_X, 3 * dh * RANGE_Y));
703
704    for(y = ry; y < ry + rh; y++)
705    {
706        for(x = rx; x < rx + rw; x++)
707        {
708            float myx = (float)x * dw * RANGE_X / p->w;
709            float myy = (float)y * dh * RANGE_Y / p->h;
710
711            K::Point_2 m(myx + dw * RANGE_X, myy + dh * RANGE_Y);
712            Point_coordinate_vector coords;
713            CGAL::Triple<
714              std::back_insert_iterator<Point_coordinate_vector>,
715              K::FT, bool> result =
716              CGAL::natural_neighbor_coordinates_2(dt, m,
717                                                   std::back_inserter(coords));
718
719            float r = 0.0f, g = 0.0f, b = 0.0f, norm = 0.000000000000001f;
720
721            Point_coordinate_vector::iterator it;
722            for(it = coords.begin(); it != coords.end(); ++it)
723            {
724                float fx, fy, fr, fg, fb, fs;
725
726                fx = (*it).first.x() - dw * RANGE_X;
727                fy = (*it).first.y() - dh * RANGE_Y;
728
729                if(fx < 0 || fy < 0
730                    || fx > dw * RANGE_X - 1 || fy > dh * RANGE_Y - 1)
731                    continue;
732
733                int index = lookup[(int)(fx * 2)
734                                    + dw * RANGE_X * 2 * (int)(fy * 2)];
735
736                get_point(index, &fx, &fy, &fr, &fg, &fb, &fs, final);
737
738                //float k = pow((*it).second * (1.0 + fs), 1.2);
739                float k = (*it).second * (1.00f + fs);
740                //float k = (*it).second * (0.60f + fs);
741                //float k = pow((*it).second, (1.0f + fs));
742
743                // Try to attenuate peak artifacts
744                //k /= (0.1 * (RANGE_X * RANGE_X + RANGE_Y * RANGE_Y)
745                //       + (myx - fx) * (myx - fx) + (myy - fy) * (myy - fy));
746
747                // Cute circles
748                //k = 1.0 / (0.015 * (RANGE_X * RANGE_X + RANGE_Y * RANGE_Y)
749                //       + (myx - fx) * (myx - fx) + (myy - fy) * (myy - fy));
750
751                r += k * fr;
752                g += k * fg;
753                b += k * fb;
754                norm += k;
755            }
756
757            data[4 * (x + y * p->w) + 0] = r / norm;
758            data[4 * (x + y * p->w) + 1] = g / norm;
759            data[4 * (x + y * p->w) + 2] = b / norm;
760            data[4 * (x + y * p->w) + 3] = 0.0;
761        }
762    }
763
764    pipi_release_pixels(dst, p);
765}
766
767static void analyse(pipi_image_t *src)
768{
769    pipi_pixels_t *p = pipi_get_pixels(src, PIPI_PIXELS_RGBA_F32);
770    float *data = (float *)p->pixels;
771
772    for(unsigned int dy = 0; dy < dh; dy++)
773        for(unsigned int dx = 0; dx < dw; dx++)
774        {
775            float min = 1.1f, max = -0.1f, mr = 0.0f, mg = 0.0f, mb = 0.0f;
776            float total = 0.0;
777            int xmin = 0, xmax = 0, ymin = 0, ymax = 0;
778            int npixels = 0;
779
780            for(unsigned int iy = RANGE_Y * dy; iy < RANGE_Y * (dy + 1); iy++)
781                for(unsigned int ix = RANGE_X * dx; ix < RANGE_X * (dx + 1); ix++)
782                {
783                    float lum = 0.0f;
784
785                    lum += data[4 * (ix + iy * p->w) + 0];
786                    lum += data[4 * (ix + iy * p->w) + 1];
787                    lum += data[4 * (ix + iy * p->w) + 2];
788                    lum /= 3;
789
790                    mr += data[4 * (ix + iy * p->w) + 0];
791                    mg += data[4 * (ix + iy * p->w) + 1];
792                    mb += data[4 * (ix + iy * p->w) + 2];
793
794                    if(lum < min)
795                    {
796                        min = lum;
797                        xmin = ix;
798                        ymin = iy;
799                    }
800
801                    if(lum > max)
802                    {
803                        max = lum;
804                        xmax = ix;
805                        ymax = iy;
806                    }
807
808                    total += lum;
809                    npixels++;
810                }
811
812            total /= npixels;
813            mr /= npixels;
814            mg /= npixels;
815            mb /= npixels;
816
817            float wmin, wmax;
818
819            if(total < min + (max - min) / 4)
820                wmin = 1.0, wmax = 0.0;
821            else if(total < min + (max - min) / 4 * 3)
822                wmin = 0.0, wmax = 0.0;
823            else
824                wmin = 0.0, wmax = 1.0;
825
826#if 0
827            add_random_point();
828            add_random_point();
829#else
830            /* 0.80 and 0.20 were chosen empirically, it gives a 10% better
831             * initial distance. Definitely worth it. */
832#if POINTS_PER_CELL == 1
833            if(total < min + (max - min) / 2)
834            {
835#endif
836            add_point(xmin, ymin,
837                      data[4 * (xmin + ymin * p->w) + 0] * 0.80 + mr * 0.20,
838                      data[4 * (xmin + ymin * p->w) + 1] * 0.80 + mg * 0.20,
839                      data[4 * (xmin + ymin * p->w) + 2] * 0.80 + mb * 0.20,
840                      wmin);
841#if POINTS_PER_CELL == 1
842            }
843            else
844            {
845#endif
846            add_point(xmax, ymax,
847                      data[4 * (xmax + ymax * p->w) + 0] * 0.80 + mr * 0.20,
848                      data[4 * (xmax + ymax * p->w) + 1] * 0.80 + mg * 0.20,
849                      data[4 * (xmax + ymax * p->w) + 2] * 0.80 + mb * 0.20,
850                      wmax);
851#if POINTS_PER_CELL == 1
852            }
853#endif
854#endif
855        }
856}
857
858#define MOREINFO "Try `%s --help' for more information.\n"
859
860int main(int argc, char *argv[])
861{
862    uint32_t unicode_data[2048];
863    int opstats[2 * NB_OPS];
864    char const *srcname = NULL, *dstname = NULL;
865    pipi_image_t *src, *tmp, *dst;
866    double error = 1.0;
867    int width, height;
868
869    /* Parse command-line options */
870    for(;;)
871    {
872        int option_index = 0;
873        static struct myoption long_options[] =
874        {
875            { "output",      1, NULL, 'o' },
876            { "length",      1, NULL, 'l' },
877            { "charset",     1, NULL, 'c' },
878            { "quality",     1, NULL, 'q' },
879            { "debug",       0, NULL, 'd' },
880            { "help",        0, NULL, 'h' },
881            { NULL,          0, NULL, 0   },
882        };
883        int c = mygetopt(argc, argv, "o:l:c:q:dh", long_options, &option_index);
884
885        if(c == -1)
886            break;
887
888        switch(c)
889        {
890        case 'o':
891            dstname = myoptarg;
892            break;
893        case 'l':
894            MAX_MSG_LEN = atoi(myoptarg);
895            if(MAX_MSG_LEN < 16)
896            {
897                fprintf(stderr, "Warning: rounding minimum message length to 16\n");
898                MAX_MSG_LEN = 16;
899            }
900            break;
901        case 'c':
902            if(!strcmp(myoptarg, "ascii"))
903                unichars = unichars_ascii;
904            else if(!strcmp(myoptarg, "cjk"))
905                unichars = unichars_cjk;
906            else if(!strcmp(myoptarg, "symbols"))
907                unichars = unichars_symbols;
908            else
909            {
910                fprintf(stderr, "Error: invalid char block \"%s\".", myoptarg);
911                fprintf(stderr, "Valid sets are: ascii, cjk, symbols\n");
912                return EXIT_FAILURE;
913            }
914            break;
915        case 'q':
916            ITERATIONS_PER_POINT = 10 * atof(myoptarg);
917            if(ITERATIONS_PER_POINT < 0)
918                ITERATIONS_PER_POINT = 0;
919            else if(ITERATIONS_PER_POINT > 100)
920                ITERATIONS_PER_POINT = 100;
921            break;
922        case 'd':
923            DEBUG_MODE = true;
924            break;
925        case 'h':
926            printf("Usage: img2twit [OPTIONS] SOURCE\n");
927            printf("       img2twit [OPTIONS] -o DESTINATION\n");
928            printf("Encode SOURCE image to stdout or decode stdin to DESTINATION.\n");
929            printf("\n");
930            printf("Mandatory arguments to long options are mandatory for short options too.\n");
931            printf("  -o, --output <filename>   output resulting image to filename\n");
932            printf("  -l, --length <size>       message length in characters (default 140)\n");
933            printf("  -c, --charset <block>     character set to use (ascii, [cjk], symbols)\n");
934            printf("  -q, --quality <rate>      set image quality (0 - 10) (default 5)\n");
935            printf("  -d, --debug               print debug information\n");
936            printf("  -h, --help                display this help and exit\n");
937            printf("\n");
938            printf("Written by Sam Hocevar. Report bugs to <sam@hocevar.net>.\n");
939            return EXIT_SUCCESS;
940        default:
941            fprintf(stderr, "%s: invalid option -- %c\n", argv[0], c);
942            printf(MOREINFO, argv[0]);
943            return EXIT_FAILURE;
944        }
945    }
946
947    if(myoptind == argc && !dstname)
948    {
949        fprintf(stderr, "%s: too few arguments\n", argv[0]);
950        printf(MOREINFO, argv[0]);
951        return EXIT_FAILURE;
952    }
953
954    if((myoptind == argc - 1 && dstname) || myoptind < argc - 1)
955    {
956        fprintf(stderr, "%s: too many arguments\n", argv[0]);
957        printf(MOREINFO, argv[0]);
958        return EXIT_FAILURE;
959    }
960
961    if(myoptind == argc - 1)
962        srcname = argv[myoptind];
963
964    /* Decoding mode: read UTF-8 text from stdin */
965    if(dstname)
966        for(MAX_MSG_LEN = 0; ;)
967        {
968            uint32_t ch = fread_utf8(stdin);
969            if(ch == 0xffffffff || ch == '\n')
970                break;
971            if(ch <= ' ')
972                continue;
973            unicode_data[MAX_MSG_LEN++] = ch;
974
975            if(MAX_MSG_LEN >= 2048)
976            {
977                fprintf(stderr, "Error: message too long.\n");
978                return EXIT_FAILURE;
979            }
980        }
981
982    if(MAX_MSG_LEN == 0)
983    {
984        fprintf(stderr, "Error: empty message.\n");
985        return EXIT_FAILURE;
986    }
987
988    bitstack b(MAX_MSG_LEN); /* We cannot declare this before, because
989                              * MAX_MSG_LEN wouldn't be defined. */
990
991    /* Autodetect charset if decoding, otherwise switch to CJK. */
992    if(dstname)
993    {
994        char const *charset;
995
996        if(unicode_data[0] >= 0x0021 && unicode_data[0] < 0x007f)
997        {
998            unichars = unichars_ascii;
999            charset = "ascii";
1000        }
1001        else if(unicode_data[0] >= 0x4e00 && unicode_data[0] < 0x9fa6)
1002        {
1003            unichars = unichars_cjk;
1004            charset = "cjk";
1005        }
1006        else if(unicode_data[0] >= 0x25a0 && unicode_data[0] < 0x27bf)
1007        {
1008            unichars = unichars_symbols;
1009            charset = "symbols";
1010        }
1011        else
1012        {
1013            fprintf(stderr, "Error: unable to detect charset\n");
1014            return EXIT_FAILURE;
1015        }
1016
1017        if(DEBUG_MODE)
1018            fprintf(stderr, "Detected charset \"%s\"\n", charset);
1019    }
1020    else if(!unichars)
1021        unichars = unichars_cjk;
1022
1023    pipi_set_gamma(1.0);
1024
1025    /* Precompute bit allocation */
1026    NUM_CHARACTERS = count_unichars();
1027
1028    if(dstname)
1029    {
1030        /* Decoding mode: find each character's index in our character
1031         * list, and push it to our wonderful custom bitstream. */
1032        for(int i = MAX_MSG_LEN; i--; )
1033            b.push(uni2index(unicode_data[i]), NUM_CHARACTERS);
1034
1035        /* Read width and height from bitstream */
1036        src = NULL;
1037        width = b.pop(RANGE_W) + 1;
1038        height = b.pop(RANGE_H) + 1;
1039    }
1040    else
1041    {
1042        /* Argument given: open image for encoding */
1043        src = pipi_load(srcname);
1044
1045        if(!src)
1046        {
1047            fprintf(stderr, "Error loading %s\n", srcname);
1048            return EXIT_FAILURE;
1049        }
1050
1051        width = pipi_get_image_width(src);
1052        height = pipi_get_image_height(src);
1053    }
1054
1055    if(width <= 0 || height <= 0 || width > RANGE_W || height > RANGE_H)
1056    {
1057        fprintf(stderr, "Error: image size %ix%i is out of bounds\n",
1058                width, height);
1059        return EXIT_FAILURE;
1060    }
1061
1062    compute_ranges(width, height);
1063
1064    /* Try to cram some more information into our points as long as it
1065     * does not change the cell distribution. This cannot be too clever,
1066     * because we want the computation to depend only on the source image
1067     * coordinates. */
1068#define TRY(op, revert) \
1069    do { \
1070        unsigned int olddw = dw, olddh = dh; \
1071        op; compute_ranges(width, height); \
1072        if(dw != olddw || dh != olddh) \
1073            { revert; compute_ranges(width, height); } \
1074    } while(0)
1075
1076    for(int i = 0; i < 5; i++)
1077    {
1078        TRY(RANGE_G++, RANGE_G--);
1079        TRY(RANGE_R++, RANGE_R--);
1080        TRY(RANGE_B++, RANGE_B--);
1081    }
1082
1083    for(int i = 0; i < 10; i++)
1084    {
1085        if((float)width / dw >= (float)height / dh)
1086        {
1087            TRY(RANGE_X++, RANGE_X--);
1088            TRY(RANGE_Y++, RANGE_Y--);
1089        }
1090        else
1091        {
1092            TRY(RANGE_Y++, RANGE_Y--);
1093            TRY(RANGE_X++, RANGE_X--);
1094        }
1095    }
1096
1097    /* Print debug information */
1098    if(DEBUG_MODE)
1099    {
1100        fprintf(stderr, "Message size: %i\n", MAX_MSG_LEN);
1101        fprintf(stderr, "Available characters: %i\n", NUM_CHARACTERS);
1102        fprintf(stderr, "Available bits: %f\n", TOTAL_BITS);
1103        fprintf(stderr, "Width/Height ranges: %ix%i\n", RANGE_W, RANGE_H);
1104        fprintf(stderr, "Image resolution: %ix%i\n", width, height);
1105        fprintf(stderr, "Header bits: %f\n", HEADER_BITS);
1106        fprintf(stderr, "Bits available for data: %f\n", DATA_BITS);
1107        fprintf(stderr, "X/Y/Red/Green/Blue/Extra ranges: %i %i %i %i %i %i\n",
1108                RANGE_X, RANGE_Y, RANGE_R, RANGE_G, RANGE_B, RANGE_S);
1109        fprintf(stderr, "Cell bits: %f\n", CELL_BITS);
1110        fprintf(stderr, "Available cells: %i\n", TOTAL_CELLS);
1111        fprintf(stderr, "Wasted bits: %f\n",
1112                DATA_BITS - CELL_BITS * TOTAL_CELLS);
1113        fprintf(stderr, "Chosen image ratio: %i:%i (wasting %i point cells)\n",
1114                dw, dh, TOTAL_CELLS - dw * dh);
1115        fprintf(stderr, "Total wasted bits: %f\n",
1116                DATA_BITS - CELL_BITS * dw * dh);
1117    }
1118
1119    if(srcname)
1120    {
1121        /* Resize and filter image to better state */
1122        tmp = pipi_resize(src, dw * RANGE_X, dh * RANGE_Y);
1123        pipi_free(src);
1124        src = pipi_median_ext(tmp, 1, 1);
1125        pipi_free(tmp);
1126
1127        /* Analyse image */
1128        analyse(src);
1129
1130        /* Render what we just computed */
1131        tmp = pipi_new(dw * RANGE_X, dh * RANGE_Y);
1132        render(tmp, 0, 0, dw * RANGE_X, dh * RANGE_Y, false);
1133        error = pipi_measure_rmsd(src, tmp);
1134
1135        if(DEBUG_MODE)
1136            fprintf(stderr, "Initial distance: %2.10g\n", error);
1137
1138        memset(opstats, 0, sizeof(opstats));
1139        for(int iter = 0, stuck = 0, failures = 0, success = 0;
1140            iter < MAX_ITERATIONS /* && stuck < 5 && */;
1141            iter++)
1142        {
1143            if(failures > 500)
1144            {
1145                stuck++;
1146                failures = 0;
1147            }
1148
1149            if(!DEBUG_MODE && !(iter % 16))
1150                fprintf(stderr, "\rEncoding... %i%%",
1151                        iter * 100 / MAX_ITERATIONS);
1152
1153            pipi_image_t *scrap = pipi_copy(tmp);
1154
1155            /* Choose a point at random */
1156            int pt = det_rand(npoints);
1157            uint32_t oldval = points[pt];
1158
1159            /* Compute the affected image zone */
1160            float fx, fy, fr, fg, fb, fs;
1161            get_point(pt, &fx, &fy, &fr, &fg, &fb, &fs);
1162            int zonex = (int)fx / RANGE_X - 1;
1163            int zoney = (int)fy / RANGE_Y - 1;
1164            int zonew = 3;
1165            int zoneh = 3;
1166            if(zonex < 0) { zonex = 0; zonew--; }
1167            if(zoney < 0) { zoney = 0; zoneh--; }
1168            if(zonex + zonew >= (int)dw) { zonew--; }
1169            if(zoney + zoneh >= (int)dh) { zoneh--; }
1170
1171            /* Choose random operations and measure their effect */
1172            uint8_t op1 = rand_op();
1173            //uint8_t op2 = rand_op();
1174
1175            uint32_t candidates[3];
1176            double besterr = error + 1.0;
1177            int bestop = -1;
1178            candidates[0] = apply_op(op1, oldval);
1179            //candidates[1] = apply_op(op2, oldval);
1180            //candidates[2] = apply_op(op1, apply_op(op2, oldval));
1181
1182            for(int i = 0; i < 1; i++)
1183            //for(int i = 0; i < 3; i++)
1184            {
1185                if(oldval == candidates[i])
1186                    continue;
1187
1188                points[pt] = candidates[i];
1189
1190                render(scrap, zonex * RANGE_X, zoney * RANGE_Y,
1191                       zonew * RANGE_X, zoneh * RANGE_Y, false);
1192
1193                double newerr = pipi_measure_rmsd(src, scrap);
1194                if(newerr < besterr)
1195                {
1196                    besterr = newerr;
1197                    bestop = i;
1198                }
1199            }
1200
1201            opstats[op1 * 2]++;
1202            //opstats[op2 * 2]++;
1203
1204            if(besterr < error)
1205            {
1206                points[pt] = candidates[bestop];
1207                /* Redraw image if the last check wasn't the best one */
1208                if(bestop != 0)
1209                    render(scrap, zonex * RANGE_X, zoney * RANGE_Y,
1210                           zonew * RANGE_X, zoneh * RANGE_Y, false);
1211
1212                pipi_free(tmp);
1213                tmp = scrap;
1214
1215                if(DEBUG_MODE)
1216                    fprintf(stderr, "%08i -.%08i %2.010g after op%i(%i)\n",
1217                            iter, (int)((error - besterr) * 100000000), error,
1218                            op1, pt);
1219
1220                error = besterr;
1221                opstats[op1 * 2 + 1]++;
1222                //opstats[op2 * 2 + 1]++;
1223                failures = 0;
1224                success++;
1225
1226                /* Save image! */
1227                //char buf[128];
1228                //sprintf(buf, "twit%08i.bmp", success);
1229                //if((success % 10) == 0)
1230                //    pipi_save(tmp, buf);
1231            }
1232            else
1233            {
1234                pipi_free(scrap);
1235                points[pt] = oldval;
1236                failures++;
1237            }
1238        }
1239
1240        if(DEBUG_MODE)
1241        {
1242            for(int j = 0; j < 2; j++)
1243            {
1244                fprintf(stderr,   "operation: ");
1245                for(int i = NB_OPS / 2 * j; i < NB_OPS / 2 * (j + 1); i++)
1246                    fprintf(stderr, "%4i ", i);
1247                fprintf(stderr, "\nattempts:  ");
1248                for(int i = NB_OPS / 2 * j; i < NB_OPS / 2 * (j + 1); i++)
1249                    fprintf(stderr, "%4i ", opstats[i * 2]);
1250                fprintf(stderr, "\nsuccesses: ");
1251                for(int i = NB_OPS / 2 * j; i < NB_OPS / 2 * (j + 1); i++)
1252                    fprintf(stderr, "%4i ", opstats[i * 2 + 1]);
1253                fprintf(stderr, "\n");
1254            }
1255
1256            fprintf(stderr, "Distance: %2.10g\n", error);
1257        }
1258        else
1259            fprintf(stderr, "\r                    \r");
1260
1261#if 0
1262        dst = pipi_resize(tmp, width, height);
1263        pipi_free(tmp);
1264
1265        /* Save image and bail out */
1266        pipi_save(dst, "lol.bmp");
1267        pipi_free(dst);
1268#endif
1269
1270        /* Push our points to the bitstream */
1271        for(int i = 0; i < npoints; i++)
1272            b.push(points[i], RANGE_SYXRGB);
1273        b.push(height - 1, RANGE_H);
1274        b.push(width - 1, RANGE_W);
1275
1276        /* Pop Unicode characters from the bitstream and print them */
1277        for(int i = 0; i < MAX_MSG_LEN; i++)
1278            fwrite_utf8(stdout, index2uni(b.pop(NUM_CHARACTERS)));
1279        fprintf(stdout, "\n");
1280    }
1281    else
1282    {
1283        /* Pop points from the bitstream */
1284        for(int i = dw * dh; i--; )
1285        {
1286#if POINTS_PER_CELL == 2
1287            points[i * 2 + 1] = b.pop(RANGE_SYXRGB);
1288            points[i * 2] = b.pop(RANGE_SYXRGB);
1289#else
1290            points[i] = b.pop(RANGE_SYXRGB);
1291#endif
1292        }
1293        npoints = dw * dh * POINTS_PER_CELL;
1294
1295        /* Render these points to a new image */
1296        dst = pipi_new(width, height);
1297        render(dst, 0, 0, width, height, true);
1298
1299        /* Save image and bail out */
1300        pipi_save(dst, dstname);
1301        pipi_free(dst);
1302    }
1303
1304    return EXIT_SUCCESS;
1305}
1306
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.