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root/radiance/ray/src/px/pf3.c
(Generate patch)

Comparing ray/src/px/pf3.c (file contents):
Revision 2.4 by greg, Thu Nov 12 11:35:55 1992 UTC vs.
Revision 2.17 by schorsch, Sun Jul 27 22:12:03 2003 UTC

# Line 1 | Line 1
1 /* Copyright (c) 1992 Regents of the University of California */
2
1   #ifndef lint
2 < static char SCCSid[] = "$SunId$ LBL";
2 > static const char RCSid[] = "$Id$";
3   #endif
6
4   /*
5   *  pf3.c - routines for gaussian and box filtering
6   *
7   *     8/13/86
8   */
9  
10 < #include  <stdio.h>
10 > #include  "standard.h"
11  
12 < #include  <math.h>
12 > #include  <string.h>
13  
14   #include  "color.h"
15  
16 < #define  FTINY          1e-7
16 > #define  RSCA           1.13    /* square-radius multiplier: sqrt(4/PI) */
17 > #define  TEPS           0.2     /* threshold proximity goal */
18 > #define  REPS           0.1     /* radius proximity goal */
19  
20 + extern double  CHECKRAD;        /* radius over which gaussian is summed */
21 +
22   extern double  rad;             /* output pixel radius for filtering */
23  
24 + extern double  thresh;          /* maximum contribution for subpixel */
25 +
26   extern int  nrows;              /* number of rows for output */
27   extern int  ncols;              /* number of columns for output */
28  
26 extern int  boxfilt;            /* do box filtering? */
27
29   extern int  xres, yres;         /* resolution of input */
30  
31   extern double  x_c, y_r;        /* conversion factors */
32  
33 < extern int  xrad;               /* x window size */
34 < extern int  yrad;               /* y window size */
33 > extern int  xrad;               /* x search radius */
34 > extern int  yrad;               /* y search radius */
35 > extern int  xbrad;              /* x box size */
36 > extern int  ybrad;              /* y box size */
37  
38   extern int  barsize;            /* size of input scan bar */
39   extern COLOR  **scanin;         /* input scan bar */
40   extern COLOR  *scanout;         /* output scan line */
41 + extern COLOR  **scoutbar;       /* output scan bar (if thresh > 0) */
42 + extern float  **greybar;        /* grey-averaged input values */
43 + extern int  obarsize;           /* size of output scan bar */
44 + extern int  orad;               /* output window radius */
45  
46 + extern int  wrapfilt;           /* wrap filter horizontally? */
47 +
48   extern char  *progname;
49  
50 < float  *exptable;               /* exponent table */
50 > float  *gausstable;             /* gauss lookup table */
51  
52 < #define  lookexp(x)             exptable[(int)(-10.*(x)+.5)]
52 > float  *ringsum;                /* sum of ring values */
53 > short  *ringwt;                 /* weight (count) of ring values */
54 > short  *ringndx;                /* ring index table */
55 > float  *warr;                   /* array of pixel weights */
56  
57 + extern double  (*ourbright)();  /* brightness computation function */
58  
59 + double  pickfilt();
60 +
61 + #define  lookgauss(x)           gausstable[(int)(10.*(x)+.5)]
62 +
63 +
64   initmask()                      /* initialize gaussian lookup table */
65   {
66 <        extern char  *malloc();
66 >        int  gtabsiz;
67 >        double  gaussN;
68 >        double  d;
69          register int  x;
70  
71 <        exptable = (float *)malloc(100*sizeof(float));
72 <        if (exptable == NULL) {
73 <                fprintf(stderr, "%s: out of memory in initmask\n", progname);
74 <                quit(1);
75 <        }
76 <        for (x = 0; x < 100; x++)
77 <                exptable[x] = exp(-x*0.1);
71 >        gtabsiz = 111*CHECKRAD*CHECKRAD;
72 >        gausstable = (float *)malloc(gtabsiz*sizeof(float));
73 >        if (gausstable == NULL)
74 >                goto memerr;
75 >        d = x_c*y_r*0.25/(rad*rad);
76 >        gausstable[0] = exp(-d);
77 >        for (x = 1; x < gtabsiz; x++)
78 >                if (x*0.1 <= d)
79 >                        gausstable[x] = gausstable[0];
80 >                else
81 >                        gausstable[x] = exp(-x*0.1);
82 >        if (obarsize == 0)
83 >                return;
84 >                                        /* compute integral of filter */
85 >        gaussN = PI*d*exp(-d);                  /* plateau */
86 >        for (d = sqrt(d)+0.05; d <= RSCA*CHECKRAD; d += 0.1)
87 >                gaussN += 0.1*2.0*PI*d*exp(-d*d);
88 >                                        /* normalize filter */
89 >        gaussN = x_c*y_r/(rad*rad*gaussN);
90 >        for (x = 0; x < gtabsiz; x++)
91 >                gausstable[x] *= gaussN;
92 >                                        /* create ring averages table */
93 >        ringndx = (short *)malloc((2*orad*orad+1)*sizeof(short));
94 >        if (ringndx == NULL)
95 >                goto memerr;
96 >        for (x = 2*orad*orad+1; --x > orad*orad; )
97 >                ringndx[x] = -1;
98 >        do
99 >                ringndx[x] = sqrt((double)x);
100 >        while (x--);
101 >        ringsum = (float *)malloc((orad+1)*sizeof(float));
102 >        ringwt = (short *)malloc((orad+1)*sizeof(short));
103 >        warr = (float *)malloc(obarsize*obarsize*sizeof(float));
104 >        if ((ringsum == NULL) | (ringwt == 0) | (warr == NULL))
105 >                goto memerr;
106 >        return;
107 > memerr:
108 >        fprintf(stderr, "%s: out of memory in initmask\n", progname);
109 >        quit(1);
110   }
111  
112  
# Line 63 | Line 115 | COLOR  csum;
115   int  xcent, ycent;
116   int  c, r;
117   {
118 <        static int  wsum;
119 <        static double  d;
120 <        static int  y;
121 <        register int  x;
118 >        int  wsum;
119 >        double  d;
120 >        int  y;
121 >        register int  x, offs;
122          register COLOR  *scan;
123 <
123 >        
124          wsum = 0;
125          setcolor(csum, 0.0, 0.0, 0.0);
126 <        for (y = ycent+1-yrad; y <= ycent+yrad; y++) {
126 >        for (y = ycent+1-ybrad; y <= ycent+ybrad; y++) {
127                  if (y < 0) continue;
128                  if (y >= yres) break;
129 <                d = y_r < 1.0 ? y_r*y - r : (double)(y - ycent);
130 <                if (d > 0.5+FTINY || d < -0.5-FTINY)
131 <                        continue;
129 >                d = y_r < 1.0 ? y_r*y - (r+.5) : (double)(y - ycent);
130 >                if (d < -0.5) continue;
131 >                if (d >= 0.5) break;
132                  scan = scanin[y%barsize];
133 <                for (x = xcent+1-xrad; x <= xcent+xrad; x++) {
134 <                        if (x < 0) continue;
135 <                        if (x >= xres) break;
84 <                        d = x_c < 1.0 ? x_c*x - c : (double)(x - xcent);
85 <                        if (d > 0.5+FTINY || d < -0.5-FTINY)
133 >                for (x = xcent+1-xbrad; x <= xcent+xbrad; x++) {
134 >                        offs = x < 0 ? xres : x >= xres ? -xres : 0;
135 >                        if (offs && !wrapfilt)
136                                  continue;
137 +                        d = x_c < 1.0 ? x_c*x - (c+.5) : (double)(x - xcent);
138 +                        if (d < -0.5) continue;
139 +                        if (d >= 0.5) break;
140                          wsum++;
141 <                        addcolor(csum, scan[x]);
141 >                        addcolor(csum, scan[x+offs]);
142                  }
143          }
144 <        if (wsum > 1)
145 <                scalecolor(csum, 1.0/wsum);
144 >        if (wsum > 1) {
145 >                d = 1.0/wsum;
146 >                scalecolor(csum, d);
147 >        }
148   }
149  
150  
# Line 98 | Line 153 | COLOR  csum;
153   int  xcent, ycent;
154   int  c, r;
155   {
156 <        static double  dy, dx, weight, wsum;
157 <        static COLOR  ctmp;
158 <        static int  y;
159 <        register int  x;
156 >        double  dy, dx, weight, wsum;
157 >        COLOR  ctmp;
158 >        int  y;
159 >        register int  x, offs;
160          register COLOR  *scan;
161  
162          wsum = FTINY;
# Line 112 | Line 167 | int  c, r;
167                  dy = (y_r*(y+.5) - (r+.5))/rad;
168                  scan = scanin[y%barsize];
169                  for (x = xcent-xrad; x <= xcent+xrad; x++) {
170 <                        if (x < 0) continue;
171 <                        if (x >= xres) break;
170 >                        offs = x < 0 ? xres : x >= xres ? -xres : 0;
171 >                        if (offs && !wrapfilt)
172 >                                continue;
173                          dx = (x_c*(x+.5) - (c+.5))/rad;
174 <                        weight = lookexp(-(dx*dx + dy*dy));
174 >                        weight = lookgauss(dx*dx + dy*dy);
175                          wsum += weight;
176 <                        copycolor(ctmp, scan[x]);
176 >                        copycolor(ctmp, scan[x+offs]);
177                          scalecolor(ctmp, weight);
178                          addcolor(csum, ctmp);
179                  }
180          }
181 <        scalecolor(csum, 1.0/wsum);
181 >        weight = 1.0/wsum;
182 >        scalecolor(csum, weight);
183 > }
184 >
185 >
186 > dothresh(xcent, ycent, ccent, rcent)    /* gaussian threshold filter */
187 > int  xcent, ycent;
188 > int  ccent, rcent;
189 > {
190 >        double  d;
191 >        int  r, y, offs;
192 >        register int  c, x;
193 >        register float  *gscan;
194 >                                        /* compute ring sums */
195 >        memset((char *)ringsum, '\0', (orad+1)*sizeof(float));
196 >        memset((char *)ringwt, '\0', (orad+1)*sizeof(short));
197 >        for (r = -orad; r <= orad; r++) {
198 >                if (rcent+r < 0) continue;
199 >                if (rcent+r >= nrows) break;
200 >                gscan = greybar[(rcent+r)%obarsize];
201 >                for (c = -orad; c <= orad; c++) {
202 >                        offs = ccent+c < 0 ? ncols :
203 >                                        ccent+c >= ncols ? -ncols : 0;
204 >                        if (offs && !wrapfilt)
205 >                                continue;
206 >                        x = ringndx[c*c + r*r];
207 >                        if (x < 0) continue;
208 >                        ringsum[x] += gscan[ccent+c+offs];
209 >                        ringwt[x]++;
210 >                }
211 >        }
212 >                                        /* filter each subpixel */
213 >        for (y = ycent+1-ybrad; y <= ycent+ybrad; y++) {
214 >                if (y < 0) continue;
215 >                if (y >= yres) break;
216 >                d = y_r < 1.0 ? y_r*y - (rcent+.5) : (double)(y - ycent);
217 >                if (d < -0.5) continue;
218 >                if (d >= 0.5) break;
219 >                for (x = xcent+1-xbrad; x <= xcent+xbrad; x++) {
220 >                        offs = x < 0 ? xres : x >= xres ? -xres : 0;
221 >                        if (offs && !wrapfilt)
222 >                                continue;
223 >                        d = x_c < 1.0 ? x_c*x - (ccent+.5) : (double)(x - xcent);
224 >                        if (d < -0.5) continue;
225 >                        if (d >= 0.5) break;
226 >                        sumans(x, y, rcent, ccent,
227 >                        pickfilt((*ourbright)(scanin[y%barsize][x+offs])));
228 >                }
229 >        }
230 > }
231 >
232 >
233 > double
234 > pickfilt(p0)                    /* find filter multiplier for p0 */
235 > double  p0;
236 > {
237 >        double  m = 1.0;
238 >        double  t, num, denom, avg, wsum;
239 >        double  mlimit[2];
240 >        int  ilimit = 4.0/TEPS;
241 >        register int  i;
242 >                                /* iterative search for m */
243 >        mlimit[0] = 1.0; mlimit[1] = orad/rad/CHECKRAD;
244 >        do {
245 >                                        /* compute grey weighted average */
246 >                i = RSCA*CHECKRAD*rad*m + .5;
247 >                if (i > orad) i = orad;
248 >                avg = wsum = 0.0;
249 >                while (i--) {
250 >                        t = (i+.5)/(m*rad);
251 >                        t = lookgauss(t*t);
252 >                        avg += t*ringsum[i];
253 >                        wsum += t*ringwt[i];
254 >                }
255 >                if (avg < 1e-20)                /* zero inclusive average */
256 >                        return(1.0);
257 >                avg /= wsum;
258 >                                        /* check threshold */
259 >                denom = m*m/gausstable[0] - p0/avg;
260 >                if (denom <= FTINY) {           /* zero exclusive average */
261 >                        if (m >= mlimit[1]-REPS)
262 >                                break;
263 >                        m = mlimit[1];
264 >                        continue;
265 >                }
266 >                num = p0/avg - 1.0;
267 >                if (num < 0.0) num = -num;
268 >                t = num/denom;
269 >                if (t <= thresh) {
270 >                        if (m <= mlimit[0]+REPS || (thresh-t)/thresh <= TEPS)
271 >                                break;
272 >                } else {
273 >                        if (m >= mlimit[1]-REPS || (t-thresh)/thresh <= TEPS)
274 >                                break;
275 >                }
276 >                t = m;                  /* remember current m */
277 >                                        /* next guesstimate */
278 >                m = sqrt(gausstable[0]*(num/thresh + p0/avg));
279 >                if (m < t) {            /* bound it */
280 >                        if (m <= mlimit[0]+FTINY)
281 >                                m = 0.5*(mlimit[0] + t);
282 >                        mlimit[1] = t;
283 >                } else {
284 >                        if (m >= mlimit[1]-FTINY)
285 >                                m = 0.5*(mlimit[1] + t);
286 >                        mlimit[0] = t;
287 >                }
288 >        } while (--ilimit > 0);
289 >        return(m);
290 > }
291 >
292 >
293 > sumans(px, py, rcent, ccent, m)         /* sum input pixel to output */
294 > int  px, py;
295 > int  rcent, ccent;
296 > double  m;
297 > {
298 >        double  dy2, dx;
299 >        COLOR  pval, ctmp;
300 >        int  ksiz, r, offs;
301 >        double  pc, pr, norm;
302 >        register int  i, c;
303 >        register COLOR  *scan;
304 >        /*
305 >         * This normalization method fails at the picture borders because
306 >         * a different number of input pixels contribute there.
307 >         */
308 >        scan = scanin[py%barsize] + (px < 0 ? xres : px >= xres ? -xres : 0);
309 >        copycolor(pval, scan[px]);
310 >        pc = x_c*(px+.5);
311 >        pr = y_r*(py+.5);
312 >        ksiz = CHECKRAD*m*rad + 1;
313 >        if (ksiz > orad) ksiz = orad;
314 >                                                /* compute normalization */
315 >        norm = 0.0;
316 >        i = 0;
317 >        for (r = rcent-ksiz; r <= rcent+ksiz; r++) {
318 >                if (r < 0) continue;
319 >                if (r >= nrows) break;
320 >                dy2 = (pr - (r+.5))/(m*rad);
321 >                dy2 *= dy2;
322 >                for (c = ccent-ksiz; c <= ccent+ksiz; c++) {
323 >                        if (!wrapfilt) {
324 >                                if (c < 0) continue;
325 >                                if (c >= ncols) break;
326 >                        }
327 >                        dx = (pc - (c+.5))/(m*rad);
328 >                        norm += warr[i++] = lookgauss(dx*dx + dy2);
329 >                }
330 >        }
331 >        norm = 1.0/norm;
332 >        if (x_c < 1.0) norm *= x_c;
333 >        if (y_r < 1.0) norm *= y_r;
334 >                                                /* sum pixels */
335 >        i = 0;
336 >        for (r = rcent-ksiz; r <= rcent+ksiz; r++) {
337 >                if (r < 0) continue;
338 >                if (r >= nrows) break;
339 >                scan = scoutbar[r%obarsize];
340 >                for (c = ccent-ksiz; c <= ccent+ksiz; c++) {
341 >                        offs = c < 0 ? ncols : c >= ncols ? -ncols : 0;
342 >                        if (offs && !wrapfilt)
343 >                                continue;
344 >                        copycolor(ctmp, pval);
345 >                        dx = norm*warr[i++];
346 >                        scalecolor(ctmp, dx);
347 >                        addcolor(scan[c+offs], ctmp);
348 >                }
349 >        }
350   }

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