Laboratorium 5 – Przetwarzanie obrazów 2

Zakres materiału

Przygotowanie do zajęć

Przed przystąpieniem do zajęć przygotuj następujące elementy oprogramowania:

• Z programu Przetwarzanie obrazów 1, zgodnie z metodologią pokazaną na wykładzie, wydziel funkcje związane z obsługą obrazów i utwórz z nich oddzielny moduł wraz z plikiem nagłówkowym – zweryfikuj poprawność kompilacji i działania.
• Jeśli potrafisz, dla powyższego programu przygotuj plik makefile.
• Na podstawie powyższego pliku nagłówkowego utwórz plik nagłówkowy dla zadania Przetwarzanie obrazów 2: zdefiniuj strukturę danych, która będzie służyła do przechowywania informacji o obrazie PGM, zaproponuj deklaracje funkcji (argumenty wywołania i zwracane wartości) dla funkcji przetwarzania obrazów z wykorzystaniem zaproponowanej struktury i napisz dokumentację zadeklarowanych funkcji.

• Zdefiniuj warunki asercji, jakie powinny być sprawdzane w każdej z funkcji.
• Przypomnij materiał z wykładu dotyczący argumentów wywołania programu oraz alokowania i usuwania tablic o zadanym rozmiarze.
• Przeanalizuj funkcję przetwarzaj_opcje z dołączonego do zadania pliku opcje.c.

Zadanie do wykonania

Zmodyfikować program do przetwarzania obrazów z laboratorium 3 zgodnie z następującymi założeniami:

• Wybrane elementy programu powinny tworzyć moduł z odpowiednim plikiem nagłówkowym.
• Wprowadzić strukturę danych opisującą całościowo przechowywany w pamięci obraz. Wykorzystać możliwość dynamicznego ustalania rozmiaru tablic, aby dopasować rozmiar przechowywanych danych do rzeczywistych wymiarów obrazu. Zmodyfikować funkcje programu tak, aby wykorzystywały wprowadzoną strukturę.
• Zmodyfikować dokumentację programu tak, by odpowiadała wprowadzonym powyżej zmianom. Podobnie dokonywać modyfikacji dokumentacji programu po zrealizowaniu każdego z poniżej podanych punktów
• Uzupełnić funkcje o asercje sprawdzające zaproponowane warunki poprawności.
• Dodać do programu obsługę obrazów kolorowych w formacie ppm (P3). Funkcja wczytująca obraz powinna automatycznie rozpoznać typ pliku i dostosować wielkość alokowanej pamięci, a struktura obrazu – przechowywać informację z jakim obrazem mamy do czynienia.
• Zdefiniować funkcję konwersji do stopni szarości dla obrazów kolorowych: każdy punkt nowego obrazu jest średnią arytmetyczną wartości składowych kolorów. Przekonwertowany obraz powinien być zapisywany w formacie PGM (opcjonalnie: do wyboru użytkownika PGM lub PPM).
• Zastąpić menu użytkownika, wykorzystując argumenty wywołania programu. Program powinien rozpoznawać opcje wybrane z poniższych (wskazane przez prowadzącego):
  • -i <nazwa_pliku> nazwa pliku do wczytania (jeśli zamiast nazwy podany będzie znak '-' to zamiast z pliku obraz powinien być wczytywany ze standardowego wejścia;
  • -o <nazwa_pliku> nazwa pliku do zapisu (jeśli zamiast nazwy podany będzie znak '-' to zamiast do pliku obraz powinien być wypisany na standardowym wyjściu;
  • -d obraz po przetworzeniu powinien zostać wyświetlony;
  • -m <kolor> wybierz kolor do przetwarzania: r – czerwony, g – zielony, b – niebieski, s – konwersja do szarości
  oraz dodatkowo wybrane opcje związane ze zdefiniowanymi funkcjami przetwarzania obrazu:
  • -n negatyw;
  • -p <próg> progowanie z progiem o zadanej wartości procentowej.
  • -pc <próg> progowanie czerni z progiem o zadanej wartości.
  • -pb <próg> progowanie bieli z progiem o zadanej wartości.
  • -g <współczynnik> korekcja gamma ze współczynnikiem o zadanej wartości.
  • -z <czern> <biel> zmiana poziomów
  • -k konturowanie;
  • -rx rozmywanie poziome;
  • -ry rozmywanie pionowe;
  • -h rozciąganie histogramu;
  • -s s12 s12 s13 s21 s22 s23 s31 s32 s33 splot;
  Kolejność w jakiej mogą wystąpić opcje jest dowolna. Opcja -i musi się pojawić przy wywołaniu programu. Jej brak, tak jak i brak nazw plików po opcjach -i, -o oraz wartości progu po -p powinny spowodować odpowiedni komunikat o błędzie. Brak opcji -o oznacza wypisanie obrazu na standardowym wyjściu. W programie można wykorzystać odpowiednio zmodyfikowaną funkcję z pliku opcje.c.

Zadania dodatkowe (dla chętnych)

• Zmodyfikować program tak, by umożliwiał wykonanie ciągu wielu operacji w zadanej kolejności.
• Zmodyfikować funkcję przetwarzaj_opcje tak, aby korzystała z funkcji getopt zdefiniowanej w standardowym pliku nagłówkowym unistd.h. Dokumentację można znaleźć na http://man7.org/linux/man-pages/man3/getopt.3.html.
• Dodać możliwość wczytywania lub wczytywania i zapisu plików JPG. Do tego celu można wykorzystać bibliotekę libjpg wraz załączonym tam przykładem.
• Wyposażyć program w możliwość równoczesnego operowania na więcej niż dwóch obrazach i funkcje do łączenia kilku obrazów (nakładanie, przenikanie, maskowanie).
• Wyposażyć program w interfejs typu powłoki, pozwalajacy na wydawanie poleceń operujących obrazami.

Przebieg ćwiczenia

Sprawozdanie

• Imię i nazwisko autora, temat ćwiczenia, datę wykonania;
• Kod źródłowy programu;
• Testy programu (opis przebiegu z wynikami) w tym kolejno:
  • Co dany test ma na celu;
  • Metoda testowania - dane wejściowe;
  • Dane wyjściowe zwrócone w teście przez program;
  • Rezultat testu - ocena plus ewentualny komentarz;
• Wnioski końcowe.

[john_doe@diablo:~]$ tar -cvf sprawozdanie5.tar makefile plik1.c plik2.c plik2.h itp

[john_doe@diablo:~]$ uuencode sprawozdanie5.tar sprawozdanie5.tar > sprawozdanie5.tar.uu

[john_doe@diablo:~]$ uudecode sprawozdanie5.tar.uu
[john_doe@diablo:~]$ tar -xvf sprawozdanie5.tar

Pytania kontrolne

1. Jak zdefiniować strukturę zawierającą obraz PGM, lub PPM?
2. Wskaż powód zamiany struktur do przechowywania informacji o obrazie z zestawu zmiennych (przetwarzanie obrazów 1) na pojedynczą strukturę.
3. Jakie kroki należy wykonać, by móc korzystać z dynamicznej tablicy dwuwymiarowej?
4. Jaka jest struktura zmiennej argv?
5. Omów sposób obsługi błędów w przykładowym programie opcje.c.
6. Czym są asercje? Jak powinna wyglądać asercja dla funkcji wczytującej obraz?
7. Jaka powinna być zawartość pliku nagłówkowego modułu?
8. W skład programu wchodzą następujące pliki: modul.c (z definicjami funkcji eksportowanych) oraz main.c (z definicją funkcji głównej i nagłówkami funkcji importowanych). Jak powinny wyglądać poszczególne kroki kompilacji programu?