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

Comparing ray/src/px/pf3.c (file contents):
Revision 2.6 by greg, Wed Jun 23 12:17:09 1993 UTC vs.
Revision 2.18 by schorsch, Sun Mar 28 20:33:14 2004 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 + #include  "pfilt.h"
16  
17 < #define  FTINY          1e-7
17 > #define  RSCA           1.13    /* square-radius multiplier: sqrt(4/PI) */
18 > #define  TEPS           0.2     /* threshold proximity goal */
19 > #define  REPS           0.1     /* radius proximity goal */
20  
21 extern double  rad;             /* output pixel radius for filtering */
22
23 extern int  nrows;              /* number of rows for output */
24 extern int  ncols;              /* number of columns for output */
25
26 extern int  boxfilt;            /* do box filtering? */
27
28 extern int  xres, yres;         /* resolution of input */
29
30 extern double  x_c, y_r;        /* conversion factors */
31
32 extern int  xrad;               /* x window size */
33 extern int  yrad;               /* y window size */
34
35 extern int  barsize;            /* size of input scan bar */
36 extern COLOR  **scanin;         /* input scan bar */
37 extern COLOR  *scanout;         /* output scan line */
38
39 extern char  *progname;
40
21   float  *gausstable;             /* gauss lookup table */
22  
23 + float  *ringsum;                /* sum of ring values */
24 + short  *ringwt;                 /* weight (count) of ring values */
25 + short  *ringndx;                /* ring index table */
26 + float  *warr;                   /* array of pixel weights */
27 +
28   #define  lookgauss(x)           gausstable[(int)(10.*(x)+.5)]
29  
30 + static double pickfilt(double  p0);
31 + static void sumans(int  px, int  py, int  rcent, int  ccent, double  m);
32  
33 < initmask()                      /* initialize gaussian lookup table */
33 >
34 > extern void
35 > initmask(void)                  /* initialize gaussian lookup table */
36   {
37 <        extern char  *malloc();
37 >        int  gtabsiz;
38 >        double  gaussN;
39          double  d;
40          register int  x;
41  
42 <        gausstable = (float *)malloc(100*sizeof(float));
43 <        if (gausstable == NULL) {
44 <                fprintf(stderr, "%s: out of memory in initmask\n", progname);
45 <                quit(1);
46 <        }
47 <        d = x_c*y_r*0.25/rad/rad;
48 <        gausstable[0] = exp(-d)/sqrt(d);
49 <        for (x = 1; x < 100; x++)
60 <                if ((gausstable[x] = exp(-x*0.1)/sqrt(x*0.1)) > gausstable[0])
42 >        gtabsiz = 111*CHECKRAD*CHECKRAD;
43 >        gausstable = (float *)malloc(gtabsiz*sizeof(float));
44 >        if (gausstable == NULL)
45 >                goto memerr;
46 >        d = x_c*y_r*0.25/(rad*rad);
47 >        gausstable[0] = exp(-d);
48 >        for (x = 1; x < gtabsiz; x++)
49 >                if (x*0.1 <= d)
50                          gausstable[x] = gausstable[0];
51 +                else
52 +                        gausstable[x] = exp(-x*0.1);
53 +        if (obarsize == 0)
54 +                return;
55 +                                        /* compute integral of filter */
56 +        gaussN = PI*d*exp(-d);                  /* plateau */
57 +        for (d = sqrt(d)+0.05; d <= RSCA*CHECKRAD; d += 0.1)
58 +                gaussN += 0.1*2.0*PI*d*exp(-d*d);
59 +                                        /* normalize filter */
60 +        gaussN = x_c*y_r/(rad*rad*gaussN);
61 +        for (x = 0; x < gtabsiz; x++)
62 +                gausstable[x] *= gaussN;
63 +                                        /* create ring averages table */
64 +        ringndx = (short *)malloc((2*orad*orad+1)*sizeof(short));
65 +        if (ringndx == NULL)
66 +                goto memerr;
67 +        for (x = 2*orad*orad+1; --x > orad*orad; )
68 +                ringndx[x] = -1;
69 +        do
70 +                ringndx[x] = sqrt((double)x);
71 +        while (x--);
72 +        ringsum = (float *)malloc((orad+1)*sizeof(float));
73 +        ringwt = (short *)malloc((orad+1)*sizeof(short));
74 +        warr = (float *)malloc(obarsize*obarsize*sizeof(float));
75 +        if ((ringsum == NULL) | (ringwt == 0) | (warr == NULL))
76 +                goto memerr;
77 +        return;
78 + memerr:
79 +        fprintf(stderr, "%s: out of memory in initmask\n", progname);
80 +        quit(1);
81   }
82  
83  
84 < dobox(csum, xcent, ycent, c, r)                 /* simple box filter */
85 < COLOR  csum;
86 < int  xcent, ycent;
87 < int  c, r;
84 > extern void
85 > dobox(                  /* simple box filter */
86 >        COLOR  csum,
87 >        int  xcent,
88 >        int  ycent,
89 >        int  c,
90 >        int  r
91 > )
92   {
93          int  wsum;
94          double  d;
95          int  y;
96 <        register int  x;
96 >        register int  x, offs;
97          register COLOR  *scan;
98 <
98 >        
99          wsum = 0;
100          setcolor(csum, 0.0, 0.0, 0.0);
101 <        for (y = ycent+1-yrad; y <= ycent+yrad; y++) {
101 >        for (y = ycent+1-ybrad; y <= ycent+ybrad; y++) {
102                  if (y < 0) continue;
103                  if (y >= yres) break;
104 <                d = y_r < 1.0 ? y_r*y - r : (double)(y - ycent);
105 <                if (d > 0.5+FTINY || d < -0.5-FTINY)
106 <                        continue;
104 >                d = y_r < 1.0 ? y_r*y - (r+.5) : (double)(y - ycent);
105 >                if (d < -0.5) continue;
106 >                if (d >= 0.5) break;
107                  scan = scanin[y%barsize];
108 <                for (x = xcent+1-xrad; x <= xcent+xrad; x++) {
109 <                        if (x < 0) continue;
110 <                        if (x >= xres) break;
88 <                        d = x_c < 1.0 ? x_c*x - c : (double)(x - xcent);
89 <                        if (d > 0.5+FTINY || d < -0.5-FTINY)
108 >                for (x = xcent+1-xbrad; x <= xcent+xbrad; x++) {
109 >                        offs = x < 0 ? xres : x >= xres ? -xres : 0;
110 >                        if (offs && !wrapfilt)
111                                  continue;
112 +                        d = x_c < 1.0 ? x_c*x - (c+.5) : (double)(x - xcent);
113 +                        if (d < -0.5) continue;
114 +                        if (d >= 0.5) break;
115                          wsum++;
116 <                        addcolor(csum, scan[x]);
116 >                        addcolor(csum, scan[x+offs]);
117                  }
118          }
119 <        if (wsum > 1)
120 <                scalecolor(csum, 1.0/wsum);
119 >        if (wsum > 1) {
120 >                d = 1.0/wsum;
121 >                scalecolor(csum, d);
122 >        }
123   }
124  
125  
126 < dogauss(csum, xcent, ycent, c, r)               /* gaussian filter */
127 < COLOR  csum;
128 < int  xcent, ycent;
129 < int  c, r;
126 > extern void
127 > dogauss(                /* gaussian filter */
128 >        COLOR  csum,
129 >        int  xcent,
130 >        int  ycent,
131 >        int  c,
132 >        int  r
133 > )
134   {
135          double  dy, dx, weight, wsum;
136          COLOR  ctmp;
137          int  y;
138 <        register int  x;
138 >        register int  x, offs;
139          register COLOR  *scan;
140  
141          wsum = FTINY;
# Line 116 | Line 146 | int  c, r;
146                  dy = (y_r*(y+.5) - (r+.5))/rad;
147                  scan = scanin[y%barsize];
148                  for (x = xcent-xrad; x <= xcent+xrad; x++) {
149 <                        if (x < 0) continue;
150 <                        if (x >= xres) break;
149 >                        offs = x < 0 ? xres : x >= xres ? -xres : 0;
150 >                        if (offs && !wrapfilt)
151 >                                continue;
152                          dx = (x_c*(x+.5) - (c+.5))/rad;
153                          weight = lookgauss(dx*dx + dy*dy);
154                          wsum += weight;
155 <                        copycolor(ctmp, scan[x]);
155 >                        copycolor(ctmp, scan[x+offs]);
156                          scalecolor(ctmp, weight);
157                          addcolor(csum, ctmp);
158                  }
159          }
160 <        scalecolor(csum, 1.0/wsum);
160 >        weight = 1.0/wsum;
161 >        scalecolor(csum, weight);
162 > }
163 >
164 >
165 > extern void
166 > dothresh(       /* gaussian threshold filter */
167 >        int  xcent,
168 >        int  ycent,
169 >        int  ccent,
170 >        int  rcent
171 > )
172 > {
173 >        double  d;
174 >        int  r, y, offs;
175 >        register int  c, x;
176 >        register float  *gscan;
177 >                                        /* compute ring sums */
178 >        memset((char *)ringsum, '\0', (orad+1)*sizeof(float));
179 >        memset((char *)ringwt, '\0', (orad+1)*sizeof(short));
180 >        for (r = -orad; r <= orad; r++) {
181 >                if (rcent+r < 0) continue;
182 >                if (rcent+r >= nrows) break;
183 >                gscan = greybar[(rcent+r)%obarsize];
184 >                for (c = -orad; c <= orad; c++) {
185 >                        offs = ccent+c < 0 ? ncols :
186 >                                        ccent+c >= ncols ? -ncols : 0;
187 >                        if (offs && !wrapfilt)
188 >                                continue;
189 >                        x = ringndx[c*c + r*r];
190 >                        if (x < 0) continue;
191 >                        ringsum[x] += gscan[ccent+c+offs];
192 >                        ringwt[x]++;
193 >                }
194 >        }
195 >                                        /* filter each subpixel */
196 >        for (y = ycent+1-ybrad; y <= ycent+ybrad; y++) {
197 >                if (y < 0) continue;
198 >                if (y >= yres) break;
199 >                d = y_r < 1.0 ? y_r*y - (rcent+.5) : (double)(y - ycent);
200 >                if (d < -0.5) continue;
201 >                if (d >= 0.5) break;
202 >                for (x = xcent+1-xbrad; x <= xcent+xbrad; x++) {
203 >                        offs = x < 0 ? xres : x >= xres ? -xres : 0;
204 >                        if (offs && !wrapfilt)
205 >                                continue;
206 >                        d = x_c < 1.0 ? x_c*x - (ccent+.5) : (double)(x - xcent);
207 >                        if (d < -0.5) continue;
208 >                        if (d >= 0.5) break;
209 >                        sumans(x, y, rcent, ccent,
210 >                        pickfilt((*ourbright)(scanin[y%barsize][x+offs])));
211 >                }
212 >        }
213 > }
214 >
215 >
216 > static double
217 > pickfilt(                       /* find filter multiplier for p0 */
218 >        double  p0
219 > )
220 > {
221 >        double  m = 1.0;
222 >        double  t, num, denom, avg, wsum;
223 >        double  mlimit[2];
224 >        int  ilimit = 4.0/TEPS;
225 >        register int  i;
226 >                                /* iterative search for m */
227 >        mlimit[0] = 1.0; mlimit[1] = orad/rad/CHECKRAD;
228 >        do {
229 >                                        /* compute grey weighted average */
230 >                i = RSCA*CHECKRAD*rad*m + .5;
231 >                if (i > orad) i = orad;
232 >                avg = wsum = 0.0;
233 >                while (i--) {
234 >                        t = (i+.5)/(m*rad);
235 >                        t = lookgauss(t*t);
236 >                        avg += t*ringsum[i];
237 >                        wsum += t*ringwt[i];
238 >                }
239 >                if (avg < 1e-20)                /* zero inclusive average */
240 >                        return(1.0);
241 >                avg /= wsum;
242 >                                        /* check threshold */
243 >                denom = m*m/gausstable[0] - p0/avg;
244 >                if (denom <= FTINY) {           /* zero exclusive average */
245 >                        if (m >= mlimit[1]-REPS)
246 >                                break;
247 >                        m = mlimit[1];
248 >                        continue;
249 >                }
250 >                num = p0/avg - 1.0;
251 >                if (num < 0.0) num = -num;
252 >                t = num/denom;
253 >                if (t <= thresh) {
254 >                        if (m <= mlimit[0]+REPS || (thresh-t)/thresh <= TEPS)
255 >                                break;
256 >                } else {
257 >                        if (m >= mlimit[1]-REPS || (t-thresh)/thresh <= TEPS)
258 >                                break;
259 >                }
260 >                t = m;                  /* remember current m */
261 >                                        /* next guesstimate */
262 >                m = sqrt(gausstable[0]*(num/thresh + p0/avg));
263 >                if (m < t) {            /* bound it */
264 >                        if (m <= mlimit[0]+FTINY)
265 >                                m = 0.5*(mlimit[0] + t);
266 >                        mlimit[1] = t;
267 >                } else {
268 >                        if (m >= mlimit[1]-FTINY)
269 >                                m = 0.5*(mlimit[1] + t);
270 >                        mlimit[0] = t;
271 >                }
272 >        } while (--ilimit > 0);
273 >        return(m);
274 > }
275 >
276 >
277 > static void
278 > sumans(         /* sum input pixel to output */
279 >        int  px,
280 >        int  py,
281 >        int  rcent,
282 >        int  ccent,
283 >        double  m
284 > )
285 > {
286 >        double  dy2, dx;
287 >        COLOR  pval, ctmp;
288 >        int  ksiz, r, offs;
289 >        double  pc, pr, norm;
290 >        register int  i, c;
291 >        register COLOR  *scan;
292 >        /*
293 >         * This normalization method fails at the picture borders because
294 >         * a different number of input pixels contribute there.
295 >         */
296 >        scan = scanin[py%barsize] + (px < 0 ? xres : px >= xres ? -xres : 0);
297 >        copycolor(pval, scan[px]);
298 >        pc = x_c*(px+.5);
299 >        pr = y_r*(py+.5);
300 >        ksiz = CHECKRAD*m*rad + 1;
301 >        if (ksiz > orad) ksiz = orad;
302 >                                                /* compute normalization */
303 >        norm = 0.0;
304 >        i = 0;
305 >        for (r = rcent-ksiz; r <= rcent+ksiz; r++) {
306 >                if (r < 0) continue;
307 >                if (r >= nrows) break;
308 >                dy2 = (pr - (r+.5))/(m*rad);
309 >                dy2 *= dy2;
310 >                for (c = ccent-ksiz; c <= ccent+ksiz; c++) {
311 >                        if (!wrapfilt) {
312 >                                if (c < 0) continue;
313 >                                if (c >= ncols) break;
314 >                        }
315 >                        dx = (pc - (c+.5))/(m*rad);
316 >                        norm += warr[i++] = lookgauss(dx*dx + dy2);
317 >                }
318 >        }
319 >        norm = 1.0/norm;
320 >        if (x_c < 1.0) norm *= x_c;
321 >        if (y_r < 1.0) norm *= y_r;
322 >                                                /* sum pixels */
323 >        i = 0;
324 >        for (r = rcent-ksiz; r <= rcent+ksiz; r++) {
325 >                if (r < 0) continue;
326 >                if (r >= nrows) break;
327 >                scan = scoutbar[r%obarsize];
328 >                for (c = ccent-ksiz; c <= ccent+ksiz; c++) {
329 >                        offs = c < 0 ? ncols : c >= ncols ? -ncols : 0;
330 >                        if (offs && !wrapfilt)
331 >                                continue;
332 >                        copycolor(ctmp, pval);
333 >                        dx = norm*warr[i++];
334 >                        scalecolor(ctmp, dx);
335 >                        addcolor(scan[c+offs], ctmp);
336 >                }
337 >        }
338   }

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