Marek Novotný Grafické filtry pro projekt AGE

Univerzita Karlova v Praze Matematicko-fyzikáln´ı fakulta

´ RSK ˇ ´ PRACE ´ BAKALA A

Marek Novotný Grafick´ e filtry pro projekt AGE Katedra distribuovan´ ych a spolehliv´ ych systém˚ u

Vedouc´ı bakaláˇrské práce: Mgr. Pavel Jeˇzek Studijn´ı program: Informatika Studijn´ı obor: Programován´ı

2010

Na tomto m´ıstˇe bych chtˇel podˇekovat vedouc´ımu své bakaláˇrské práce panu Mgr. Pavlu Jeˇzkovi za cenné odborné rady a pˇripom´ınky a za ˇcas, kter´ y strávil bˇehem konzultac´ı.

Prohlaˇsuji, ˇze jsem svou bakaláˇrskou práci napsal samostatnˇe a v´ yhradnˇe s pouˇzit´ım citovan´ ych pramen˚ u. Souhlas´ım se zap˚ ujˇcován´ım práce a jej´ım zveˇrejˇ nován´ım. V Praze dne 3. srpna 2010

Marek Novotn´ y

2

Obsah ´ Uvod

6

1 Anal´ yza 1.1 Nástroje pro implementaci . . . . . 1.2 Reprezentace a práce s barvou . . . 1.2.1 Poˇzadavky na implementaci 1.2.2 Moˇznosti . . . . . . . . . . . 1.2.3 Závˇereˇcné rozhodnut´ı . . . . 1.3 Reprezentace a práce s rastrem . . 1.3.1 Moˇznosti . . . . . . . . . . . 1.3.2 Závˇereˇcné rozhodnut´ı . . . . 1.4 Panoramata . . . . . . . . . . . . . 1.4.1 Moˇznosti . . . . . . . . . . . 1.4.2 Závˇereˇcné rozhodnut´ı . . . . 1.5 Filtry . . . . . . . . . . . . . . . . 1.5.1 Transformaˇcn´ı filtry . . . . . 1.5.2 Konvoluˇcn´ı filtry . . . . . . 1.5.3 Barevné filtry . . . . . . . . 1.6 GUI . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 Implementace 2.1 Základn´ı návrh . . . . . . . . . 2.2 Barvy . . . . . . . . . . . . . . 2.3 Bitmapy . . . . . . . . . . . . . 2.3.1 Zmˇena velikosti . . . . . 2.3.2 Paralelismus na bitmapˇe 2.4 Filtry a jejich nástroje . . . . . 2.4.1 Nejobecnˇejˇs´ı tˇr´ıdy filtr˚ u 2.4.2 Barevné filtry . . . . . . 2.4.3 Transformaˇcn´ı filtry . . . 2.4.4 Konvoluˇcn´ı filtry . . . . 3

. . . . . . . . . .

. . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . .

8 8 8 9 9 10 12 12 13 13 14 15 16 16 20 23 25

. . . . . . . . . .

26 26 28 29 31 32 33 34 35 36 37

. . . . . .

39 40 41 42 43 44

3 Srovn´ an´ı s konkurenc´ı 3.1 Gimp . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.2 Adobe Photoshop . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.3 Shrnut´ı . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

46 46 47 48

Z´ avˇ er

49

Literatura

51

2.5 2.6

2.4.5 Nástroje . . . . . . Panoramata . . . . . . . . GUI . . . . . . . . . . . . 2.6.1 Prostˇred´ı . . . . . . 2.6.2 Editace filtr˚ u . . . 2.6.3 Editace panoramat

. . . . . .

. . . . . .

4

. . . . . .

. . . . . .

. . . . . .

. . . . . .

. . . . . .

. . . . . .

. . . . . .

. . . . . .

. . . . . .

. . . . . .

. . . . . .

. . . . . .

. . . . . .

. . . . . .

. . . . . .

. . . . . .

. . . . . .

Název práce: Grafické filtry pro projekt AGE Autor: Marek Novotn´ y Katedra (´ ustav): Katedra distribuovan´ ych a spolehliv´ ych systém˚ u Vedouc´ı bakaláˇrské práce: Mgr. Pavel Jeˇzek E-mail vedouc´ıho: [email protected] Abstrakt: Pˇredloˇzená práce se zab´ yvá implementac´ı knihoven pro projekt AGE. Knihovny obsahuj´ı implementaci transformaˇcn´ıch a kovoluˇcn´ıch filtr˚ ua filtr˚ u pro práci s barvou. Naleznou se zde konvoluˇcn´ı filtry ve dvou variantách a to ve formˇe n´ızkofrekvenˇcn´ı a vysokofrekvenˇcn´ı. V knihovnách je dále zahrnuta tvorba jednorozmˇern´ ych panoramat z ˇca´steˇcnˇe se pˇrekr´ yvaj´ıc´ıch rastrov´ ych obrázk˚ u se zasazen´ım do struktury objekt˚ u projektu AGE. K prezentaci jednotliv´ ych funkcionalit knihoven byl vytvoˇren grafick´ y editor, v nˇemˇz se daj´ı vytváˇret zm´ınˇená panoramata a aplikovat grafické filtry na vektorov´ y ˇci rastrov´ y obrázek. Kl´ıˇcová slova: grafick´ y, filtr, panorama, editor, AGE

Title: Graphical Filters for the AGE Project Author: Marek Novotn´ y Department: Department of Distributed and Dependable Systems Supervisor: Mgr. Pavel Jeˇzek Supervisor’s e-mail address: [email protected] Abstract: The goal of this thesis was to develop a set of libraries for the AGE project. The libraries implement common transform, convolution (both high and low frequency) and color filters. The libraries also include an implementation of one-dimensional panoramas of overlapping images. All of the functionality is designed to seamlessly fit into the AGE project class structure. In order to present the main results of the thesis a simple graphical editor was created as part of the thesis. The editor supports generation of panoramas as well as application of all the implemented filters to bitmap and vector images. Keywords: graphical, filter, panorama, editor, AGE

5

´ Uvod C´ılem bakaláˇrské práce je vytvoˇrit skupinu knihoven pro projekt AGE (Advanced Graphics Editor), které by implementovaly grafické filtry a dalˇs´ı funkˇcn´ı prvky vyuˇz´ıvaj´ıc´ı tyto filtry. Grafick´ y filtr je názvem pro funkci na grafick´ ych prvc´ıch jako je vektorov´ y ˇci rastrov´ y obrázek. Je dán vztah Y = f (X). Zobrazen´ı f je zmiˇ novan´ y grafick´ y filtr a X vstupn´ı obrázek. Y pˇredstavuje transformovan´ y obrázek, jeˇz vznikl aplikac´ı filtru na zdrojov´ y obrázek. Transformac´ı se rozum´ı napˇr´ıklad zmˇena barvy, geometrická transformace obrázku atd., jeˇz závis´ı na implementaci a aktuáln´ım nastaven´ım filtru. V pr˚ ubˇehu transformace m˚ uˇze nastat situace, kdy bude potˇreba pˇrevést vektor na bitmapu a filtr aplikovat na v´ ysledné bitmapˇe. To pozdˇeji zapˇr´ıˇcin´ı rozdˇelen´ı filtr˚ u na kategorie vektorové a rastrové. Filtry se budou dále dˇelit na n´ızkofrekvenˇcn´ı, vysokofrekvenˇcn´ı, transformaˇcn´ı a filtry pro práci s barvou. Tato problematika vˇsak bude podrobnˇeji rozebrána v dalˇs´ıch kapitolách. Dalˇs´ım prvkem, kter´ y by mˇely knihovny zahrnovat, je tvorba panoramat. Panoramatem se rozum´ı pohled na nˇejak´ y objekt ˇci krajinu v ˇsirokém zorném poli, které m˚ uˇze dosahovat hodnoty aˇz 360 stupˇ n˚ u. Vˇetˇsina fotoaparát˚ u nemá moˇznost fotit ve velmi ˇsirokém zorném poli, a proto se nab´ız´ı jediná moˇznost nafotit v´ıce sn´ımk˚ u, které se pak urˇcit´ ym zp˚ usobem sloˇz´ı. Dále by knihovny mˇely obsahovat tvorbu opakovateln´ ych grafick´ ych textur. Pod t´ımto pojmem je myˇslena transformace bitmapového obrázku tak, aby se transformovan´ y obrázek pˇri jeho horizontáln´ım a vertikáln´ım opakován´ı jevil jako textura, která neobsahuje skokov´ y pˇrechod. V neposledn´ı ˇradˇe bude potˇreba rozmyslet a naimplementovat reprezentaci rastrového (bitmapového) obrázku, na kter´ y se budou aplikovat pˇredchoz´ı body funkcionality. Zmiˇ novan´ y projekt AGE je integrovan´ ym prostˇred´ım pro grafickou tvorbu zejména v oblastech vektorové, rastrové a prostorové grafiky, jehoˇz hlavn´ı myˇslenkou je poskytovat uˇzivateli komplexn´ı grafické prostˇred´ı, jehoˇz moˇznosti uspokoj´ı jeho veˇskeré potˇreby, a nebude tak nucen pouˇz´ıt jin´ y grafick´ y nástroj s u ´zk´ ym spektrem moˇznost´ı. Jelikoˇz AGE zat´ım existuje 6

pouze ve v´ yvojové fázi, bylo nutné vytvoˇrit aplikaci pro prezentaci knihoven. Tato aplikace vyuˇz´ıvá i dalˇs´ı knihovny, které jsou souˇca´st´ı Bakaláˇrské práce ˇ Jana Sebetovsk´ eho [1] navázané na Bakaláˇrskou práci Tomáˇse Hercega [2], která nen´ı pˇr´ımo vyuˇz´ıvána, ale nˇekteré jej´ı ˇca´sti jsou nutné pro chod knihoven z práce [1]. V textu bude zm´ınˇeno vyuˇzit´ı jednotliv´ ych ˇcást´ı tˇechto knihoven.

7

Kapitola 1 Anal´ yza V této kapitole budou popsány myˇslenky a rozhodován´ı autora pˇri návrhu této práce. Budou zde zobrazeny klady a zápory jednotliv´ ych variant ˇreˇsen´ı problém˚ u a po celkovém zhodnocen´ı dojde k v´ ybˇeru jedné z variant a opodstatnˇen´ı jej´ıho v´ ybˇeru.

1.1

N´ astroje pro implementaci

Aplikace a knihovny této práce budou napsány pomoc´ı v´ yvojové platformy .NET verze 3.5 a programovac´ıho jazyka C# verze 3.0. K tomuto rozhodnut´ı vedl fakt, ˇze autor této práce má se zm´ınˇen´ ymi implementaˇcn´ımi nástroji v porovnán´ı s jin´ ymi moˇznostmi nejvˇetˇs´ı zkuˇsenosti. Dále je bráno v potaz, ˇze v´ ysledná aplikace AGE bude napsána taktéˇz pomoc´ı tˇechto nástroj˚ u.

1.2

Reprezentace a pr´ ace s barvou

Pˇred u ´vahami nad t´ım, jak by mˇela b´ yt implementována barva, je nutné si poloˇzit otázku, co to vlastnˇe barva je. Ve své podstatˇe se jedná o vlnovou délku elektromagnetického záˇren´ı, které lidé naz´ yvaj´ı viditeln´ ym svˇetlem. Rozsah vlnové délky viditelného svˇetla se pro informaci pohybuje mezi 400-750 nm, pˇriˇcemˇz modré barvˇe pˇr´ısluˇs´ı nejkratˇs´ı vlnová délka, ˇcervené zase ta nejdelˇs´ı a mezi t´ım je rozprostˇreno celé spektrum barev. Jak je dobˇre známé, lidské oko nen´ı dokonolé a ne vˇsechny ˇca´sti pro ˇclovˇeka viditelného spektra vn´ımá se stejnou intenzitou. Nˇekteré barvy ˇci odst´ıny barev jsou oproti jin´ ym potlaˇceny. V literatuˇre [3] je moˇzno se dostat k podrobnˇejˇs´ım informac´ım, kde je viditelné spektrum lidského oka oznaˇcováno jako Lab Color. Jelikoˇz pˇri pouˇz´ıván´ı dneˇsn´ıch technick´ ych zaˇr´ızen´ı nelze pracovat pˇr´ımo s vlnovou délkou barvy, je moˇzno se ve zm´ınˇené literatuˇre doˇc´ıst, jaké 8

existuj´ı moˇznosti reprezentace barvy v dneˇsn´ı technice, a to pomoc´ı reprezentace RGB a CMYK. V této práci budou tyto reprezentace oznaˇceny jako barevné prostory. I tyto barevné prostory nebudou dokonal´ ym vyjádˇren´ım barvy, jelikoˇz nepokryj´ı celé viditelné spektrum lidského oka a nav´ıc se nebudou moci mezi sebou pˇrevádˇet beze ztrát.

1.2.1

Poˇ zadavky na implementaci

Jaké poˇzadavky mohou b´ yt kladeny na implementaci barev? Jelikoˇz s barvou bude pracovat velké mnoˇzstv´ı entit jako je filtr nebo panorama, bude d˚ uleˇzité, aby byla barva vyjádˇrena pouze jedn´ım barevn´ ym prostorem. V pˇr´ıpadˇe, ˇze by reprezentac´ı bylo v´ıc, potom by se stalo nutnost´ı vytváˇret navázané prvky v´ıckrát. Na tento jedin´ y prostor barev bude kladen d˚ uraz, aby se do nˇej pˇrevádˇely bezeztrátovˇe ostatn´ı prostory. Dále bude nutné, aby dan´ y prostor nekladl veliké pamˇet’ové a implementaˇcn´ı nároky.

1.2.2

Moˇ znosti

Nyn´ı budou nast´ınˇeny moˇznosti pro v´ ybˇer barevného prostoru. Barevn´ y prostor RGB Tento barevn´ y prostor je definován pomoc´ı tˇr´ı barev; ˇcervené (Red), zelené (Green) a modré (Blue). Pomoc´ı skládán´ı tˇechto tˇr´ı sloˇzek se dostávaj´ı ostatn´ı barvy spektra prostoru. V praxi b´ yvá tento prostor implementován tak, ˇze ˇ ım je ˇc´ıslo pro jeden barevn´ y kanál se vyhrad´ı jedno osmibitové celé ˇc´ıslo. C´ vˇetˇs´ı, t´ım se dostane barva s vˇetˇs´ım pod´ılem jasu do daného kanálu barvy. Mezi nejvˇetˇs´ı klady barevného prostoru RGB patˇr´ı, ˇze je asi nejrozˇs´ıˇrenˇejˇs´ı barevnou reprezentac´ı ve v´ ypoˇcetn´ı sféˇre. Tˇeˇzko se najde aplikace pro práci s grafikou, která by tento prostor nevyuˇz´ıvala. Pˇri pouˇzit´ı tohoto barevného prostoru ˇca´steˇcnˇe ˇci u ´plnˇe odpadla implementace, jelikoˇz je tento prostor jiˇz hotov v prostˇred´ı .NET, které bude vyuˇz´ıváno. Dále je nutno zm´ınit, ˇze drtivá vˇetˇsina témat literatur a r˚ uzn´ ych ˇclánk˚ u provád´ı své u ´vahy nad t´ımto prostorem. Jedinou, avˇsak d˚ uleˇzitou nev´ yhodou by bylo, ˇze tento barevn´ y prostor nepokr´ yvá spektrum lidského oka a konverze z jin´ ych barevn´ ych prostor˚ u by byla ztrátová. Barevn´ y prostor CMYK Barevn´ y prostor zaloˇzen´ y na subtraktivn´ım m´ıchán´ı barev je sloˇzen ze ˇctyˇr barevn´ ych sloˇzek, a to z azurové (Cyan), purpurové (Magenta), ˇzluté (Yellow) 9

a ˇcerné (blacK). Subtraktivn´ı m´ıchán´ı barev je m´ıchán´ı barev, ve kterém se barvy nesˇc´ıtaj´ı, ale naopak odˇc´ıtaj´ı. Tato barevná reprezentace se vyuˇz´ıvá pˇredevˇs´ım v oblasti tisku. Podrobnˇeji je tento barevn´ y prostor popsán v [4]. Na prvn´ı pohled pro potˇrebu této aplikace nen´ı moc vhodn´ ym reprezentantem, jelikoˇz nepokr´ yvá barevné spektrum viditelnosti lidského oka a konverze do tohoto prostoru by byla ztrátová. Odborná literatura nav´ıc tento barevn´ y prostor neuvaˇzuje. Dále by pˇri potenciáln´ım vybrán´ı nastala povinnost tento prostor naimplementovat.

1.2.3

Z´ avˇ ereˇ cn´ e rozhodnut´ı

Obrázek 1.1: Obrázek pˇrekryt´ı barevn´ ych prostor˚ u pˇrevzat´ y z [3]. A - viditelné spektrum lidkého oka, B - RGB model, C - CMYK model Zat´ım vˇsechny barevné prostory nezahrnovaly celé viditelné spektrum lidského oka, viz obrázek 1.1. Tud´ıˇz nezb´ yvá neˇz takov´ yto barevn´ y prostor navrhnout. RGB prostor, aˇz na tuto podm´ınku, celkem vyhovoval, z ˇcehoˇz vypl´ yvá poznatek, ˇze by bylo vhodné z tohoto modelu vycházet. RGB model obsahuje celkem 256 u ´rovn´ı jasu na kanál a tvoˇr´ı jak´ ysi troj´ uheln´ık uprostˇred barevného spektra viditelnosti barev. Proˇc tedy tento troj´ uheln´ık nezvˇetˇsit tak, ˇze by barevn´ y prostor lidského oka pojmul, viz obrázek 1.2. To by znamenalo, ˇze by se musely pˇridat dalˇs´ı u ´rovnˇe jasu barevného kanálu, ale se stejnou granularitou. Dle zmiˇ novaného obrázku bude 16bit˚ u ˇcili 65538 u ´rovn´ı jasu na kanál staˇcit. Rozhodnut´ı pouˇz´ıt tento barevn´ y nadprostor spektra lidského oka umoˇzn ˇuje bezeztrátov´ y pˇrevod do toho prostoru a d´ıky analogii s RGB modelem lze bez problém˚ uau ´skal´ı vyˇz´ıt literatury poposuj´ıc´ı oblasti, které budou pozdˇeji vyuˇzity. Jedinou nev´ yhodou je, ˇze se tento prostor bude muset implementovat od základu, coˇz by nemˇelo p˚ usobit takové problémy.

10

Obrázek 1.2: Obrázek znázorˇ nuj´ıc´ı budouc´ı stav nadprostoru lidského oka. Pro malé ulehˇcen´ı se zat´ım tento prostor bude pˇrevodovˇe jevit jako prostor RGB se ˇsesnáctibitovou granularitou viz obrázek 1.3, jelikoˇz zat´ım nebudou jiné barevné modely potˇreba. Bude zde pouze aplikován pˇrevod RGB modelu kv˚ uli zobrazován´ı operac´ı aplikace v GUI. Pozdˇeji, aˇz se v aplikaci AGE projev´ı potˇreba pracovat s dalˇs´ımi prostory, pˇrevod bude upraven dle popisované idey znázornˇené na obrázku 1.2.

Obrázek 1.3: Obrázek znázorˇ nuj´ıc´ı prozatimn´ı stav nadprostoru lidského oka. Dále se nesm´ı zapomenout na alfa kanál, kter´ y bude udávat pr˚ uhlednost. U vˇsech zmiˇ novan´ ych prostor˚ u by staˇcila reprezentace pomoc´ı 8 bit˚ u celého ˇc´ısla.

11

1.3

Reprezentace a pr´ ace s rastrem

Celá ideologie aplikace AGE se soustˇred’uje kolem scény, která je pˇredmˇetem práce [1], jeˇz má pˇredstavovat pracovn´ı plochu pro uˇzivatele. Scéna bude obsahovat strom objekt˚ u, kde kaˇzd´ y objekt bude vracet svoje vyrenderován´ı. Toto vyrenderován´ı má pˇredstavovat grafickou reprezentaci daného objektu ve vektorové ˇci rastrové formˇe. Vyrenderován´ı bude reprezentované tˇr´ıdou Rendred a jej´ı vektorová varianta pomoc´ı RenderedCurves. Tyto dvˇe tˇr´ıdy jsou souˇca´st´ı práce [1]. A pro c´ıl této práce zb´ yvá doimplementovat tˇr´ıdu, která bude implementovat rastrovou variantu vyrenderován´ı. Nab´ız´ı se varianta rozdˇelit implementaci bitové mapy nebo-li rastru do dvou tˇr´ıd, kde jedna tˇr´ıda bude druhou obalovat a pˇrepos´ılat j´ı poˇzadavky. Prvn´ı tˇr´ıda by plnila funkci konkrétn´ı reprezentace bitové mapy a druhá tˇr´ıda by zapadala od hierarchie dˇediˇcnosti vyrenderován´ı. Toto rozdˇelen´ı by poskytovalo v´ yhodu v tom, ˇze v pˇr´ıpadˇe ˇspatné volby reprezentace by následná oprava obnáˇsela pouze vymˇenˇen´ı vnitˇrn´ı tˇr´ıdy a venkovn´ı tˇr´ıda by z˚ ustala zachována. V dneˇsn´ı dobˇe mnoho v´ ypoˇcetn´ıch zaˇr´ızen´ı nab´ız´ı nˇekolik jader, která dokáˇz´ı pracovat paralelnˇe. Z tohoto vyvstává myˇslenka, ˇze by mˇel b´ yt vytvoˇren komplexn´ı mechanismus pro paraleln´ı práci s bitovou mapou, jeˇz by se z navazuj´ıc´ıch ˇcast´ı snadno pouˇz´ıval.

1.3.1

Moˇ znosti

Zde budou poloˇzeny a následnˇe vybrány implementované ˇci neimplementované moˇznosti konkrétn´ı reprezentace bitové mapy. Pouˇ zit´ı bitmapy z .NET Jednou z moˇznost´ı, jak se na celou situaci d´ıvat, je vyuˇzit´ı implementované bitmapy, která se nacház´ı ve vyuˇz´ıvaném prostˇred´ı .NET jmenného prostoru System.Drawing. Tato tˇr´ıda by se poté obalila tˇr´ıdou zapadaj´ıc´ı do hierarchie vyrenderován´ı. Pˇr´ıstup k jednotliv´ ym pixel˚ um bitmapy by musel b´ yt proveden pˇres ”unmanaged”kód, jelikoˇz nejsou na bitmapˇe definovány pˇr´ısluˇsné metody. To pˇredstavuje jistou nev´ yhodu v tom, ˇze by implementace reprezentace bitové mapy byla obt´ıˇznˇejˇs´ı z hlediska udrˇzen´ı stability kódu. Avˇsak hlavn´ı nev´ yhodou této bitmapy je, ˇze pouze uˇz´ıvá barevn´ y prostor RGB a t´ım by popˇrela ideu uvaˇzovanou v pˇredchoz´ı podkapitole.

12

Implementace vlastn´ı bitov´ e mapy Dalˇs´ı moˇznost´ı se jev´ı implementace nové bitmapy. Tato bitmapa by byla napsána dle potˇreb následn´ ych funkcionalit aplikace AGE a kdykoliv by se dala dle nutnosti upravit. Podporovala by barevné spektrum lidského oka, jelikoˇz by pixely byly tvoˇreny reprezentac´ı barevného prostoru ze závˇeru pˇredchoz´ı podkapitoly. Jelikoˇz bude tato bimapa tvoˇrena od základu, nastavá zde také nutnost naimplementovat pˇrevod do .NET bitmapy ze jmenného prostoru System.Drawing, jelikoˇz bude vyuˇzita pˇri zobrazován´ı v grafickém rozhran´ı.

1.3.2


Po zváˇzen´ı obou variant by bezesporu jednoznaˇcnˇe mˇela b´ yt naimplementována varianta druhá, jelikoˇz moˇznost mˇenit kód reprezentace bitové bitmapy bude velice vhodná v horizontu v´ yvoje aplikace AGE.

1.4

Panoramata

Panorama, jinak ˇreˇceno skupina obrázk˚ u, která je urˇcit´ ym zp˚ usobem pozmˇenˇena tak, ˇze se tváˇr´ı jako jeden, by mˇela rozumn´ ym zp˚ usobem zapadat do hierarchie AGE. Mˇelo by se vyuˇz´ıt toho, ˇze scénu AGE tvoˇr´ı strom grafick´ ych objekt˚ u, na nˇeˇz se aplikuj´ı grafické filtry.

Panorama

Obrázek 1

Obrázek 2

Obrázek 3

Filtry

Filtry

Filtry

Obrázek 1.4: Diagram zobrazuj´ıc´ı strukturu panoramata Jak by reprezentace panoramat mohla vypadat? Jelikoˇz je panorama urˇcitá skupina, mohlo by b´ yt panorama objektem scény, která bude obsahovat dalˇs´ı

13

podobjekty reprezentace rastrového obrazu. Na tyto podobjetky by se aplikovaly filtry, které by provedly konkrétn´ı zmˇenu obrázku tak, aby zapadaly do v´ ysledného panorama viz obrázek 1.4.

1.4.1

Moˇ znosti

V dneˇsn´ı dobˇe se nacház´ı v´ıce zp˚ usob˚ u, jak modifikovat zdrojové obrázky tak, aby ve v´ ysledku tvoˇrily panorama. Nyn´ı budou popsány a následnˇe zhodnoceny zp˚ usoby tvorby panoramat. Dvourozmˇ ern´ a panoramata Dvourozmˇern´ ym panoramatem se rozum´ı spojován´ı obrázk˚ u jak v horizontáln´ı ose, tak i v ose vertikáln´ı. Z toho vypl´ yvá, ˇze je moˇzné nafotit velké mnoˇzstv´ı fotografi´ı, které se nˇejak´ ym zp˚ usobem pˇrekr´ yvaj´ı a mechanismus je sám spoj´ı. Focené sn´ımky nemus´ı b´ yt zarovnány v ˇzádné ose, staˇc´ı pouze pˇrekryt´ı. Tento mechanismus je podrobnˇe popsán v literatuˇre [5]. Funguje zhruba tak, ˇze se nejprve ze sn´ımk˚ u z´ıskaj´ı SIFT viz [6] pˇr´ıznaky z obrázk˚ u, jeˇz tvoˇr´ı maximáln´ı, ˇci minimáln´ı rozd´ıly Gaussovy funkce. Dále se najde k sousedn´ıch pˇr´ıznak˚ u pro kaˇzd´ y pˇr´ıznak, které se uloˇz´ı do K-D stromu viz [7]. Po této operaci se zjist´ı, které obrázky na sebe navazuj´ı. Pomoc´ı dan´ ych pˇr´ıznak˚ u se obrázky transformuj´ı a m˚ uˇze doj´ıt k jejich pˇrekryt´ı a prolnut´ı. Tato panoramata maj´ı velikou v´ yhodu, nebot’ nepotˇrebuj´ı ˇzádné vstupn´ı informace od uˇzivatele a dovedou pracovat v plnˇe automatizovaném reˇzimu. Jedná se o nejpokroˇcilejˇs´ı metody jak tvoˇrit panoramata a mˇely by pokr´ yt vˇsechny poˇzadavky uˇzivatele. Naproti tomu veliká nev´ yhoda se nacház´ı v tom, ˇze je tento mechanismus znaˇcnˇe nároˇcn´ y na implementaci a jeho zasazen´ı do práce by zabralo pˇr´ıliˇs mnoho ˇcasu, jelikoˇz tvorba tˇechto panoramat obsahuje mnoho pokroˇcil´ ych algoritm˚ u se sloˇzitou implementac´ı, jak vypl´ yvá z literatury [5]. Jednorozmˇ ern´ a panoramata Jednorozmˇerná panoramata spojuj´ı obrázky pouze v horizontáln´ı ose. Jde o typ panoramat, se kter´ ymi se lze bˇeˇznˇe setkat. Idea je taková, ˇze uˇzivatel nafot´ı sn´ımky s urˇcit´ ym pˇrekryt´ım na stativu ˇci bez nˇej a bude se otáˇcet s fotoaparátem kolem osy kolmé k zemské ploˇse. Body tˇechto sn´ımk˚ u se poté prom´ıtnou na abstraktn´ı válec a rozvinou se do roviny. Potom se pomoc´ı Lucas-Kanede algoritmu urˇc´ı vzájemná pozice sn´ımk˚ u. Naslednˇe se sn´ımky prolnou a v´ ysledné panorama se oˇr´ızne. Prodrobnˇejˇs´ı popis lze nalézt v literatutuˇre [8]. 14

Jen struˇcnˇe, jak Lucas-Kanede algoritmus funguje. Algoritmus dostane dva obrázky s poˇcáteˇcn´ım odhadem pˇrekryt´ı. Z kaˇzdého obrázku vytvoˇr´ı pyramidu obrázk˚ u takovou, ˇze se obrázek zmenˇsuje vˇzdy na poloviˇcn´ı rozmˇery, dokud nebude tak mal´ y, ˇze by jeho zmenˇsen´ı nemˇelo ˇzádn´ y smysl. V pˇr´ıpadˇe, ˇze budeme m´ıt obrázek o velikosti 400x300, bude pyramida sloˇzena z obrázk˚ u o velikosti 400x300, 200x150, 100x75, 50x37, atd. Algoritmus postupnˇe bere obrázky z obou pyramid od nejmenˇs´ıho po nejvˇetˇs´ı a poˇc´ıtá, o kolik a kam se maj´ı obrázky posunout tak, aby navazovaly tzv. svˇetelné toky ve zmenˇsen´ ych obrázc´ıch. Tento druh panoramat neklade takové nároky na implementaci a jejich tvorba je dobˇre popsána. Nev´ yhodou vˇsak pro uˇzivatele je, ˇze bude muset zadávat odhad pˇrekryt´ı jednotliv´ ych obrázk˚ u tak, aby navázán´ı svˇeteln´ ych tok˚ u se neub´ıralo ˇspatn´ ym smˇerem. Posouv´ an´ı obr´ azk˚ u s prolnut´ım Tato varianta je zjednoduˇsen´ım jednorozmˇern´ ych panoramat a inspirovala se v pluginu Pandora viz [9] grafické aplikace Gimp. Zde uˇzivatel nejprve vloˇz´ı nafocené sn´ımky, seˇrad´ı je dle návaznosti, urˇc´ı jednotlivá pˇrekryt´ı a po potvrzen´ı vstupn´ıch informac´ı dostane v´ ysledné panorama. Jednotliv´ ym sn´ımk˚ um jsou pˇriˇrazeny vrstvy a kraje navazuj´ıc´ıch sn´ımk˚ u jsou umazány. Jedin´ ym zp˚ usobem jak panoramata doladit je posouvat vrstvy sn´ımk˚ u v˚ uˇci sobˇe. Tato implementace je velice triviáln´ı a nezabrala by skoro ˇzádn´ y ˇcas. Tato v´ yhoda je vˇsak vykoupena t´ım, ˇze ve v´ ysledku bude panorama obsahovat velké mnoˇzstv´ı nepˇresnost´ı, které by byly na prvn´ı pohled patrné. Nav´ıc po vytvoˇren´ı panoramata nen´ı moˇzné pohodln´ ym zp˚ usobem mˇenit prolnut´ı obrázk˚ u, jelikoˇz umazán´ı okraj˚ u je trvalé. Tato situace by se dala vyˇreˇsit pomoc´ı budouc´ı hierarchie panoramat. Na kaˇzdém obrázku, jeˇz bude podobjektem panoramatu, se budou moci pˇridávat, odeb´ırat a mˇenit filtry a zm´ınˇené odmazáván´ı by bylo ˇreˇseno filtrem prolnut´ı do pr˚ uhledna. Dále tento mechanismus postrádá veˇskerou automatizaci tvorby panoramat a uˇzivatel je nucen si vytváˇret vˇse sám.

1.4.2


Pro koneˇcnou tvorbu panoramat se rozhodl autor této práce vyuˇz´ıt druhé varianty. Tato varianta by mˇela tvoˇrit jist´ y kompromis mezi kvalitou tvoˇren´ ych panoramat a m´ırou obt´ıˇznosti implementace. Dále bude moci uˇzivatel v´ ysledek procesu tvorby panoramat modifikovat, jelikoˇz budou jednotlivé operace reprezentovány pozic´ı objekt˚ u a aplikac´ı filtr˚ u. Z hlediska 15

tvorby tohoto mechanismu bude potˇreba naimplementovat zmenˇsovac´ı filtr, jeˇz se vyuˇzije pro tvorbu grafick´ ych pyramid, soudkovac´ı filtr obstarávaj´ıc´ı funkcionalitu projekce na válec, gradientn´ı filtr umoˇzn ˇuj´ıc´ı prolnut´ı a nakonec oˇrezov´ y filtr, jehoˇz název popisuje funkcionalitu. Vˇsechny tyto filtry budou popsány v následuj´ıc´ı podkapitole.

1.5

Filtry

V této sekci práce nastává otázka, jaké druhy filtr˚ u by mˇely b´ yt vytvoˇreny. Sortiment filtr˚ u by mˇel pokr´ yt alespoˇ n základn´ı poˇzadavky uˇzivatele. Bˇeˇznˇe uˇzivatel potˇrebuje upravovat své rastrové obrázky pro tvorbu grafiky um´ıstˇené na webu a jin´ ych m´ıstech. Bezesporu bude potˇrebovat mˇenit barvu a tvar zdrojov´ ych obrázk˚ u. K tomuto u ´ˇcelu budou slouˇzit transformaˇcn´ı filtry a filtry pro práci s barvou. Faktem je, ˇze zdrojové obrázky vˇetˇsinou neb´ yvaj´ı vytvoˇreny s ˇ ideáln´ı kvalitou. Casto se v nich nacház´ı ˇsum a b´ yvaj´ı rozostˇrené. K tomuto u ´ˇcelu bude slouˇzit kategorie konvoluˇcn´ıch filtr˚ u. Dále je nutné uváˇzit, ˇze by filtry mˇely umˇet pracovat nad vektorov´ ym obrazem, jelikoˇz by AGE mˇel b´ yt vektorovˇerastrov´ y editor. U nˇekter´ ych filtr˚ u vˇsak tohoto poˇzadavku nelze doc´ılit, jelikoˇz jejich definice uvaˇzuje pouze obrázky s rastrovou strukturou. Pˇr´ıkladem jsou konvoluˇcn´ı filtry. Tento problém se dá vyˇreˇsit t´ım, ˇze se pro tyto filtry bude vektorov´ y obrázek pˇrevádˇet na rastrov´ y. A ten v této podobˇe jiˇz z˚ ustane. T´ım vznikne dalˇs´ı kategorizace filtr˚ u. Vektrové filtry budou pracovat pˇr´ımo s vektorov´ ym obrázkem, kdeˇzto rastrové filtry vyuˇzij´ı pˇrevodu.

1.5.1

Transformaˇ cn´ı filtry

Vˇsechny transformaˇcn´ı filtry ve své podstatˇe funguj´ı obdobnˇe, pouze jin´ ym zp˚ usobem a s jin´ ym v´ ysledkem. Vezmou zdrojov´ y bod obrázku s urˇcitou pozic´ı a prom´ıtnou jej do jiné pozice, viz obrázek 1.5. Pˇri této operaci vˇsak m˚ uˇze doj´ıt ke zvˇetˇsen´ı ˇci specifické deformaci obrázku, která se neobejde bez návaznosti na jiné body. Touto návaznost´ı je napˇr´ıklad myˇsleno, ˇze barva nˇekter´ ych bod˚ u se bude muset pr˚ umˇerovat dle specifick´ ych pravidel. Maticov´ e filtry Maticov´ y filtr je speciáln´ım pˇr´ıpadem transformaˇcn´ıho filtru a prom´ıtnut´ı bodu je vyˇreˇseno pomoc´ı maticového násoben´ı. K dané operaci jako je posunut´ı, otoˇcen´ı ˇci zkosen´ı odpov´ıdá pˇr´ısluˇsná matice viz literatura [10]. Souˇradnice zdrojového bodu tvoˇr´ı vektor [x, y] ten je pˇrenásoben zleva

16

projekce

bod bod

Obrázek 1.5: Znázornˇen´ı operace transformaˇcn´ıho filtru. konkrétn´ı matic´ı A a z daného maticového souˇcinu se z´ıská c´ılová pozice bodu [x0 , y 0 ]. V implementaci se bude postupovat opaˇcn´ y zp˚ usobem. Implementace se bude ptát, jak´ y pˇr´ısluˇsn´ y bod bude náleˇzet do pˇredem urˇcené c´ılové pozice. Proto bude nutné násobit c´ılovou souˇradnici [x0 , y 0 ] inverzn´ı matic´ı k A, aby se z´ıskala souˇradnice zdroje [x, y]. Aby matice mˇela A inverzn´ı protˇejˇsek, nesm´ı b´ yt singulárn´ı, coˇz zapˇr´ıˇcin´ı jistá omezen´ı v implementaci. D˚ uvod pouˇzit´ı zpˇetné projekce je takov´ y, ˇze pˇri paraleln´ı aplikaci filtru pˇri obyˇcejné projekci by docházelo ke koliz´ım mezi jednotliv´ ymi vlákny. Jak je moˇzno se dále v této práci doˇc´ıst, kaˇzdému vláknu bude pˇrisouzena ˇca´st rastrového obrazu. Transformace obrazu vˇsak zp˚ usobuje, ˇze bod se m˚ uˇze prom´ıtnout i do ˇca´sti jiného vlákna, neˇz zp˚ usobilo danou projekci. T´ım m˚ uˇze doj´ıt k pˇr´ıpadné kolizi pˇri zapisován´ı v´ ysledku transformace. Rotaˇ cn´ı filtr Tento filtr by mˇel umoˇzn ˇovat otáˇcet objekty ve scénˇe pomoc´ı definice u ´hlu otoˇcen´ı a spolupráce s myˇs´ı. Pro takovouto interakci s uˇzivatelem by mˇel b´ yt vytvoˇren nástroj, kter´ y bude ovládán´ı myˇsi pˇredávat filtru. Otoˇcen´ı objektu by mˇelo b´ yt provedeno okolo specifického bodu, jeˇz m˚ uˇze b´ yt definován jako stˇred daného objektu. A=

cos(φ) − sin(φ) sin(φ) cos(φ)

!

V´ yˇse se nacház´ı pˇresná definice matice A pro rotaˇcn´ı filtr viz [10]. Znak φ znaˇc´ı u ´hel rotace. Zkosovac´ı filtr Na tento filtr by mˇely b´ yt kladeny podobné poˇzadavky jako na pˇredchoz´ı, s t´ım rozd´ılem, ˇze u tohoto filtru budou figurovat u ´hly dva a 17

nebude se nikam otáˇcet, n´ ybrˇz se pomoc´ı nˇej bude zkosovat obrázek v˚ uˇci horizontáln´ı nebo vertikáln´ı ose o urˇcen´ yu ´hel se stˇredem definovaném jako v pˇredchoz´ım filtru. A=

1 tan(α) tan(β) 1

!

Na uvedené matici A, která nebyla pˇrevzata z ˇzádné literatury, znamená α u ´hel posunut´ı ve smˇeru vertikáln´ı osy a β u ´hel posunut´ı ve smˇeru osy horizontáln´ı. U této matice se m˚ uˇze stát, ˇze bude singulárn´ı, jelikoˇz funkce tangenty m˚ uˇze nab´ yvat hodnot 1 ˇci −1 a velikost u ´hl˚ u je navzájem nezávislá. Proto bude jejich absolutn´ı souˇcet omezen na 70 stupˇ n˚ u s jistou rezervou, aby se zbyteˇcnˇe nevytváˇrel velik´ y v´ ysledn´ y obrázek a nezatˇeˇzoval tak aplikaci, jelikoˇz u souˇctu bl´ıˇz´ıc´ıho se k 90 stupˇ n˚ um vznikne z obrázku u ´seˇcka konˇc´ıc´ı v nekoneˇcnu. Ostatn´ı filtry Tyto filtry se nedaj´ı dále kategorizovat, jelikoˇz jejich charakteristika je natolik specifická, ˇze by nemohla tvoˇrit ˇza´dnou ucelenou skupinu s podobnou funkcionalitou. Pˇ revracec´ı filtr Mˇel by umoˇzn ˇovat zrcadlového pˇrevracen´ı objektu dle jeho vertikáln´ı ˇci horizontáln´ı osy. Oˇ rezov´ y filtr Pomoc´ı nˇeho by se mˇely dát provádˇet v´ yˇrezy na pˇredloˇzen´ ych objektech. Pro tuto funkci by se bezesporu hodil nástroj ovládac´ı tento filtr pomoc´ı myˇsi. V´ yˇrez by mˇel b´ yt specifikován vzdálenostmi oˇrezov´ ych hran od stˇredového bodu, pomoc´ı nˇehoˇz by se v´ yˇrez dal posouvat. Soudkovac´ı filtr Stejnˇe jako pˇredchoz´ı filtr bude tento filtr vytvoˇren z d˚ uvodu tvorby panoramat v této aplikaci. Soudkován´ı pˇredstavuje prom´ıtnut´ı souˇradnic obrázku na virtuáln´ı válec a jeho pomyslného rozstˇrihnut´ı a rozbalen´ı do roviny viz [8]. Daná projekce by se mˇela dát ovlivnit vzdálenost´ı obrázku od stˇredu válce a jeho polomˇerem. Dlaˇ zdiˇ ckovac´ı filtr Zde bude implementována funkcionalita pro tvorbu textur, jelikoˇz je zbyteˇcné ˇclenit toto odvˇetv´ı do speciáln´ı ˇca´sti. K u ´ˇcelu naprosto postaˇc´ı jeden filtr. Ze zdrojového obrázku nejprve odˇr´ızne kus z levé ˇci pravé strany a vloˇz´ı ho na opaˇcnou stranu, kde se tento kus prolne zbytkem obrázku. Prolnut´ım 18

je myˇsleno váˇzené m´ıchán´ı barev pˇrem´ıstˇeného kusu a zbytku obrázku dle ˇ ım bude vzdálenost od kraje vˇetˇs´ı, t´ım bude váha barev vzdálenosti od kraje. C´ pˇrem´ıstˇeného kusu menˇs´ı. T´ım se z´ıskal opakovateln´ y obrázek v horizontáln´ım smˇeru. A tato operace bude jeˇstˇe jednou analogicky provedena pro vertikáln´ı smˇer. Zoom filtr Funkcionalitou tohoto filtru bude zvˇetˇsován´ı ˇci zmenˇsován´ı zdrojov´ ych obrázk˚ u. V praxi existuje nˇekolik metod, jak provádˇet zmˇenu velikosti rastrového obrázku viz [11]. Pro implementaci tohoto filtru budou vybrány jen nˇekteré, které je moˇzno vidˇet n´ıˇze. Nejbliˇ zˇ s´ı bod Tento algoritmus procház´ı c´ılovou bitmapu a ptá se zdrojové bitmapy, jakou má m´ıt bod barvu. Ve své podstatˇe vezme algoritmus souˇradnici c´ılového bodu, prom´ıtne ji do zdrojové bitmapy viz obrázek 1.6 a urˇc´ı, kter´ y bod zdrojové bitmapy je nejbl´ıˇze a jeho barvou obarv´ı c´ılov´ y bod. cílový pixel při zmenšení

cílový pixel při zvětšení

Obrázek 1.6: Znázornˇen´ı prom´ıtnut´ı c´ılového bodu do p˚ uvodn´ıho obrázku.

Biline´ arnˇ e Algoritmus pracuje obdobnˇe jako ten pˇredchoz´ı s t´ım rozd´ılem, ˇze neurˇc´ı pouze jeden nejbliˇzˇs´ı bod, ale hned ˇctyˇri. Z tˇechto ˇctyˇrech bod˚ u se pak pomoc´ı váˇzeného m´ıchán´ı barev z´ıskává v´ ysledná barva. Zm´ınˇená ˇ ım váha pro toto m´ıchán´ı je urˇcena vzdálenost´ı pozice od konkrétn´ıho bodu. C´ v´ıce vzdálenˇejˇs´ı od bodu, t´ım menˇs´ı váha barvy. Supersampling U tohoto algoritmu je pˇr´ıstup odliˇsn´ y. Z c´ılové bitmapy se prom´ıtá do zdrojové cel´ y ˇctverec urˇcuj´ıc´ı velikost rozmˇery pixelu. Podle toho, kam se ˇctverec pixelu prom´ıtne a jaké body zdrojové bitmapy bude pˇrekr´ yvat, se provede nam´ıchán´ı barvy c´ılového pixelu. 19

Pixelizaˇ cn´ı filtr Tento filtr bude zmenˇsovat rozliˇsen´ı zdrojového obrázku pˇri zachován´ı rozmˇer˚ u. V´ ysledek by mˇel vypadat jako rozkostiˇckován´ı zdrojového obrazu, které by pro tento u ´ˇcel mˇelo vyuˇz´ıvat algoritm˚ u z pˇredeˇslého filtru.

1.5.2

Konvoluˇ cn´ı filtry

Tyto filtry z´ıskaly sv˚ uj název podle konvoluˇcn´ı masky, jeˇz pro svou práci vyuˇz´ıvaj´ı. Konvoluˇcn´ı maska je oznaˇcen´ı pro ˇctvercovou matici definuj´ıc´ı váhy jednotliv´ y bod˚ u. Algoritmus tˇechto filtr˚ u prob´ıhá tak, ˇze konvoluˇcn´ı maska rozmˇeru n∗n jede po zdrojovém obrázku a jednotliv´ ym bod˚ um pˇrisuzuje váhy dle hodnot v matici. Z tˇechto váˇzen´ ych barev se pomoc´ı m´ıchán´ı dostává barva c´ılového bodu. Souˇradnice c´ılového bodu b´ yvá zpravidla stejná jako souˇradnice zdrojového bodu, nad n´ımˇz se nacház´ı stˇred konvoluˇcn´ı masky. Pro vytvoˇren´ı idei funkcionality tˇechto filt˚ u bylo ˇcerpáno z [12], v n´ıˇz popis jednotliv´ ych ˇca´st´ı je dosti vágn´ı. N´ızkofrekvenˇ cn´ı filtry Hlavn´ım u ´kolem tˇr´ıdy tˇechto filtr˚ u viz [12] je odstraˇ novat z rastrového obrazu ˇsum. Ten b´ yvá charakterizován skokovou zmˇenou obrazu, coˇz je ve své podstatˇe vysoká frekvence zmˇeny jasu. Filtry tedy budou propouˇstˇet pouze n´ızké frekvenˇcn´ı spektrum jasu. U tˇechto filtr˚ u ze dá mˇenit velikost konvoluˇcn´ı masky a zapojit t´ım do operace v´ıce pixel˚ u. Nejmenˇs´ı maska vˇsak pˇricház´ı v u ´vahu o velikosti 3 ∗ 3, jelikoˇz souˇradnice c´ılového bodu mus´ı leˇzet uprostˇred masky, a pˇr´ıpadné zvˇetˇsen´ı se provede ve skoc´ıch rozmˇer˚ u o dva. Nutnost´ı je, aby byl souˇcet hodnot konvoluˇcn´ıch masek 1. V pˇr´ıpadˇe, ˇze by tomu tak nebylo, docházelo by k zesvˇetlován´ı ˇci ztmavován´ı obrazu. Medi´ an Tento filtr viz [12] nepouˇz´ıvá konvoluˇcn´ı masku jako takovou a dalo by se polemizovat, jestli zde má b´ yt tento filtr zaˇrazen. Na druhou stranu se jedná o n´ızkofrekvenˇcn´ı filtr, kter´ y posouvá ˇctvercové okénko urˇcité velikosti po zdrojovém obrázku. V´ yˇrez okénka urˇc´ı body, ze kter´ ych se bude vypoˇc´ıtávat medián barev. Tato barva bude v´ yslednou pro c´ılov´ y bod. Pr˚ umˇ erov´ e filtry Tyto filtry viz [12] budou dˇelat aritmetick´ y pr˚ umˇer barev bod˚ u, nad nimiˇz se nacház´ı urˇcit´ y grafick´ y obrazec jako je ˇctverec, kosoˇctverec ˇci kruh. N´ıˇze jsou uvedeny pˇr´ıklady pˇr´ısluˇsn´ ych konvoluˇcn´ıch masek o velikosti 5∗5 .

20

       

1/25 1/25 1/25 1/25 1/25

1/25 1/25 1/25 1/25 1/25

1/25 1/25 1/25 1/25 1/25

1/25 1/25 1/25 1/25 1/25

1/25 1/25 1/25 1/25 1/25

       



0 0 1/13 0 0  0 1/13 1/13 1/13 0   1/13 1/13 1/13 1/13 1/13   0 1/13 1/13 1/13 0   0 0 1/13 0 0

Gauss˚ uv filtr Tento filtr viz [12] funguje obdobn´ y zp˚ usobem jako pˇredchoz´ı kategorie pr˚ umˇerov´ ych filtr˚ u s t´ım rozd´ılem, ˇze Gauss˚ uv filtr dává vˇetˇs´ı váhu tˇem bod˚ um, které se bl´ıˇz´ı v´ıce stˇredu. Toto rozdˇelen´ı je dáno Gaussovou kˇrivkou, jeˇz maska bude aproximovat. Dalˇs´ı zp˚ usob, jak´ ym si lze vyloˇzit masku tohoto filtru je, ˇze masku tvoˇr´ı kvadrát ˇra´dku Pascalova troj´ uheln´ıku s pˇr´ısluˇsn´ ym poˇctem ˇc´ısel. N´ıˇze je uvedena maska o velikosti 5 ∗ 5.   

1   256   

1 4 6 4 1 4 16 24 16 4 6 24 36 24 6 4 16 24 16 4 1 4 6 4 1

       

Vysokofrekvenˇ cn´ı filtry Tyto filtry viz [12] slouˇz´ı k detekci hran v obraze a oproti n´ızkofrekvenˇcn´ım filtr˚ um vysokou frekvenci jas˚ u vyhledávaj´ı. Hledán´ı hran je ˇreˇseno pomoc´ı parciáln´ıch derivac´ı jasu. Jelikoˇz se zde bude pracovat na obrázc´ıch a nikoliv na spojit´ ych funkc´ıch, bude muset b´ yt parciáln´ı derivace aproximována. K tomu budou slouˇzit pˇr´ısluˇsné aproximaˇcn´ı masky. Souˇcet hodnot tˇechto masek bude dávat hodnotu 0 a jejich velikost bude vˇzdy konstantn´ı. Jak bylo zm´ınˇeno v [12], filtry se daj´ı vyuˇz´ıt i pro ostˇren´ı obrazu. Pro ostr´ y obraz je specifické, ˇze obsahuje velmi ostré hrany. Neostr´ y obraz by se dal doostˇrit t´ım, ˇze by se p˚ uvodn´ı obraz seˇcetl s detekovanou hranou. Dle autora této práce by se ostˇren´ı obrazu mˇelo doc´ılit t´ım, ˇze do prostˇredn´ı hodnoty masky se pˇriˇcte jedniˇcka, ˇc´ımˇz se pˇriˇcte i bod zdrojové bitmapy. Dále by u tˇechto filtr˚ u byla vhodná moˇznost mˇenit efektivitu, respektive ji sniˇzovat. Toho autor této práce doc´ılil t´ım, ˇze se pˇr´ısluˇsná konvoluˇcn´ı maska vynásobila koeficientem nab´ yvaj´ıc´ım hodnoty mezi 0 a 1. To zapˇr´ıˇcinilo, ˇze charakteristika hrany nebude tak patrná. Pˇri zámˇeru ostˇrit obrázek se vˇsak mus´ı násoben´ı koeficientu aplikovat dˇr´ıve, neˇz se do konvoluˇcn´ı masky bude pˇriˇc´ıtat jedniˇcka.

21

Roberts˚ uv filtr Tento filtr pouˇz´ıvá dvˇe konvoluˇcn´ı matice 2∗2 a to zároveˇ n. C´ılov´ y bod se nacház´ı v levém horn´ım rohu kaˇzdé konvoluˇcn´ı matice. V´ ypoˇcet prob´ıhá tak, ˇze se vypoˇc´ıtaj´ı absolutn´ı jasy po aplikaci obou masek a seˇctou se. N´ıˇze jsou uvedeny zm´ınˇené masky. 1 0 0 −1

!

0 1 −1 0

!

Filtry prvn´ı parci´ aln´ı derivace Zde se vyuˇz´ıvá prvn´ıch parciáln´ıch derivac´ı, pˇri nichˇz se testuje kolmice na smˇer hrany (skokového gradientu). Jak jiˇz bylo ˇreˇceno, derivace se mus´ı aproximovat. Zde se pouˇz´ıvá osmice konvoluˇcn´ıch masek o velikosti 3 ∗ 3, pˇriˇcemˇz kaˇzdá symbolizuje jin´ y smˇer derivace. Vˇsechny se postupnˇe aplikuj´ı a vybere se v´ ysledek té, jej´ıˇz aplikace vrátila nejvˇetˇs´ı jas. Aproximace derivace jasu prob´ıhá tak, ˇze jasy bod˚ u na jedné stranˇe konvoluˇcn´ı masky se pˇriˇctou a na druhé odeˇctou. V pˇr´ıpadˇe, ˇze dané body maj´ı podobnou hladinu jasu, dostává se zanedbatelná zmˇena, jeˇz je reprezentována ˇcernou barvou. Naopak v pˇr´ıpadˇe, ˇze jasy bod˚ u, které se pˇriˇctou, budou pˇr´ıliˇs rozd´ılné oproti jas˚ um bod˚ u, které se odeˇctou, pak bude v´ ysledek reprezentován barvou bl´ıˇz´ıc´ı se b´ılé a t´ım se znázorn´ı hrana. Moˇznost´ı, jak aproximovat derivace, je celá ˇrada, proto existuje v´ıce filtr˚ u ˇreˇs´ıc´ıch ten sam´ y problém. N´ıˇze jsou uvedeny masky pro smˇer zezdola nahoru: Sobelova, Prewittova, Robinsonova a Kirschova filtru viz [12]. Ostatn´ı masky pˇr´ısluˇsného filtru se z´ıskaj´ı postupn´ ym otáˇcen´ım matice o 45 stupˇ n˚ u zvolen´ ym smˇerem. 









1 2 1 1 1 1 1 1 1 3 3 3     0 0  0 0 0   1 −2 1   3 0 3   0  −1 −2 −1 −1 −1 −1 −1 −1 −1 −5 −5 −5 Laplac˚ uv filtr Filtr je jedin´ y zástupce filtr˚ u pracuj´ıc´ıch s druhou derivac´ı. Oproti pˇredchoz´ı kategorii pouˇz´ıvá najednou pouze jednu matici 3 ∗ 3 aproximuj´ıc´ı druhou derivaci, nebot’ u druhé derivace nen´ı potˇreba urˇcovat nˇejak´ y smˇer, jelikoˇz pomoc´ı druhé derivace se hledá minimum ˇci maximum v obraze. Aproximace prob´ıhá tak, ˇze se testuje jasová zmˇena bodu, kter´ y se odeˇc´ıtá, oproti bod˚ um okoln´ım, jeˇz jejich jasové sloˇzky se pˇriˇc´ıtaj´ı. Tento filtr je definován ve ˇctyˇrech variantách viz [12], jejichˇz konvoluˇcn´ı masky jsou vidˇet n´ıˇze. 









0 1 0 1 1 1 2 −1 2 −1 2 −1       1 −4 1   1 −8 1   −1 −4 −1   2 −4 2  0 1 0 1 1 1 2 −1 2 −1 2 −1

22

1.5.3

Barevn´ e filtry

Pˇri u ´vahách v této sekci nebylo vyuˇzito ˇzádn´ ych ciz´ıch zdroj˚ u a literatury. Tyto filtry mˇen´ı barvy jednotliv´ ych bod˚ u at’ uˇz vektorov´ ych ˇci rastrov´ ych obrázk˚ u dle specifického pravidla konkrétn´ıho filtru. U tˇechto filtr˚ u by se mˇela operace na barvˇe delegovat do operac´ı na jednotliv´ ych barevn´ ych kanálech, aby bylo moˇzné operaci na konkrétn´ım kanálu vylouˇcit. Delegac´ı operace do operac´ı na barevn´ ych kanálech je myˇsleno, ˇze daná operace se bude provádˇet zvláˇst’ po jednotliv´ ych barevn´ ych sloˇzkách. Jasov´ y filtr Tento filtr bude umoˇzn ˇovat zmenˇsovan´ı ˇci zvˇetˇsovan´ı jasu na daném obrázku, pomoc´ı pomˇerného m´ıchan´ı barvy bodu s ˇcernou ˇci b´ılou ˇ ım v´ıce váhy se bude pˇrikládat p˚ barvou. C´ uvodn´ı barvˇe, t´ım bude jas obrázku v´ıce zachován. Kontrastov´ y filtr Funkcionalitou filtru bude zmˇena kontrastu zdrojového obrázku. Kontrast barvy se dá chápat jako odstup b´ılé barvy jakoˇzto maxima a barvy ˇcerné jakoˇzto minima. Tud´ıˇz nulovou barvou se rozum´ı barva ˇsedá. Nab´ız´ı se pro zmenˇsen´ı kontrastu barvy pomˇerové m´ıchán´ı se ˇsedivou barvou. Naopak zvˇetˇsen´ı kontrastu bude provedeno tak, ˇze se vezme odstup barvy od ˇsedivé a s urˇcit´ ym koeficientem bude nav´ yˇsen. Bude-li barevná sloˇzka m´ıt menˇs´ı jas neˇz pˇr´ısluˇsná sloˇzka ˇsedivé, bude jej´ı jas jeˇstˇe v´ıc sn´ıˇzen. Opaˇcn´ y pˇr´ıpad bude ˇreˇsen analogicky. Filtr zmˇ eny barvy U tohoto filtru budou m´ıt hlavn´ı roli v operaci dvˇe barvy. Prvn´ı, v˚ uˇci které se bude porovnávat barva bodu obrázku. Porovnán´ım se mysl´ı testován´ı podobnosti barev dle hodnoty jasu jednotliv´ ych kanál˚ us urˇcitou toleranc´ı. V pˇr´ıpadˇe, ˇze barvy budou oznaˇceny jako shodné, barva bodu se nahrad´ı barvou druhou. Invertovac´ı filtr Jak je z názvu patrné, funkcionalitou toho filtru bude invertace jasu jednotliv´ ych kanál˚ u, pˇriˇcemˇz inverz´ı jasu se rozum´ı pˇrevrácen´ı rozd´ılu jasu od intenzity barevné sloˇzky ˇsedivé zdola nahoru ˇci obrácenˇe. Odbarvovac´ı filtr Zde bude prob´ıhat transformace barvy do barvy ˇsedivé ˇskály, jej´ıˇz kanály maj´ı stejnou hodnotu jasu. Pˇri této operaci vˇsak bude muset b´ yt zachován celkov´ y jas barvy.

23

Obarvovac´ı filtr Obarvován´ım bitmapy se rozum´ı pomˇerové m´ıchán´ı ˇ ım vˇetˇs´ı váhu bude konkrétn´ı obarvovac´ı barvy s barvou bodu bitmapy. C´ m´ıt obarvovac´ı barva, t´ım bude barva obrázku v´ıce tónována do této barvy. Gradientn´ı filtr Tento filtr bude vytvoˇren jako jedna z funkˇcn´ıch ˇca´st´ı tvorby panoramat. Tato ˇcást má za u ´kol zpr˚ uhlednit okraje obrázk˚ u tak, aby na sebe navazovaly. Jelikoˇz se jedná o prolnut´ı obrázku s pr˚ uhlednou barvou, bude filtr napsán obecnˇe. U tohoto prolnut´ı se bude moci nastavit barva, se kterou se obrázek prolne. Rovnˇeˇz bude moˇzné urˇcovat smˇer tohoto prolnut´ı na obrázku pomoc´ı poˇcáteˇcn´ıho a koncového bodu. Bylo by vhodné, aby byla poskytnuta moˇznost ovládat body myˇs´ı za pomoc´ı vytvoˇren´ı pˇr´ısluˇsného nástroje, jeˇz bude danou funkcionalitu poskytovat.

Obrázek 1.7: Obrázek znázorˇ nuj´ıc´ı otoˇcen´ı souˇradnic zdrojového obrázku pˇri aplikaci gradientn´ıho filtru. Poˇcáteˇcn´ı a koncov´ y bod urˇcuj´ı vektor prolnut´ı nebo-li gradientu. Jak tento mechanismus bude fungovat? Jelikoˇz vektor gradientu m˚ uˇze m´ıt libovoln´ y smˇer, nelze snadno urˇcit, s jakou intenzitou m˚ uˇze b´ yt aplikována barva gradientu. To znamená, ˇze se nedá jednoznaˇcnˇe urˇcit, jestli bude gradientn´ı barva aplikována s plnou intenzitou od koncového bodu vpravo, vlevo, nahoru ˇci dolu. Ani jedna z moˇznos´ı nen´ı správná, jelikoˇz gradient nesmˇeˇruje vˇzdy po vertikáln´ı ˇci horizontaln´ı ose. Proto se obrázek nejprve pootoˇc´ı, viz obrázek 1.7 tak, ˇze bude smˇer gradientu smˇeˇrovat horizontálnˇe zprava doleva. Ve skuteˇcnosti se pootoˇc´ı (pˇrepoˇc´ıtaj´ı) souˇradnice jednotliv´ ych bod˚ u obrázku. T´ım se poˇca´teˇcn´ı a koncov´ y bod ocitnou na horizontáln´ı ose. Pro tuto akci bude vyuˇzito vnitˇrn´ıch ˇcást´ı implementovan´ ych v rotaˇcn´ım filtru. Body, které se vyskytnou vlevo od koncového bodu, budou obarveny barvou gradientu. Naopak barvy napravo od poˇca´teˇcn´ıho bodu budou zachovány. Mezi body bude provedeno pomˇerové m´ıchan´ı barvy bodu s barvou gradientu.

24

1.6

GUI

GUI (grafické uˇzivatelské rozhran´ı) by mˇelo zpˇr´ıstupnit funkce aplikace pro práci s filtry a panoramaty uˇzivateli. Uˇzivatel by mˇel pˇrehlednˇe vidˇet v´ ysledek své práce a jednoduˇse naj´ıt pˇr´ısluˇsná nastaven´ı. Grafické rozhran´ı by mˇelo vypadat zhruba tak, ˇze bude obsahovat pracovn´ı plochu, kde uvid´ı v´ ysledek své práce, menu s bˇeˇzn´ ymi prvky jako b´ yvá naˇc´ıtán´ı, ukládán´ı, apod. a dále r˚ uzné informativn´ı ˇca´sti, které by usnadnily se orientovat v práci uˇzivatele. Nyn´ı je nutné se rozhodnout, jakou technologii pro tvorbu grafického rozhran´ı zvolit. Budou zde zm´ınˇeny pouze dvˇe varianty, které obsahuje prostˇred´ı .NET. Ostatn´ı byly rovnou zavrˇzené, jelikoˇz by bylo jejich pouˇzit´ı komplikovanˇejˇs´ı. WinForms je technologie vyuˇz´ıvaj´ıc´ı staˇriˇcké Win32 API. Tuto technologii autor této práce dobˇre zná, a nebyl by problém ji pouˇz´ıt. Dále se nab´ız´ı moˇznost pouˇz´ıt tehnologii Windows Presentation Foundation zkrácenˇe WPF. Jej´ı velikou v´ yhodou je, ˇze své zobrazen´ı prezentuje pomoc´ı DirectX. S touto technologi´ı nemá autor ˇza´dné pˇredchoz´ı zkuˇsenosti. Nakonec se vˇsak autor rozhodl vyuˇz´ıvat technologie WPF, jelikoˇz se ji chce nauˇcit. Tato technologie by mˇela m´ıt pˇred sebou perspektivn´ı budoucnost. Nav´ıc GUI v´ ysledné aplikace AGE by mˇelo b´ yt pomoc´ı WPF vytvoˇreno. ˇ Cásti aplikace pro nastaven´ı filtr˚ u a tvorby panoramat by pozdˇeji mohly b´ yt pouˇzity v GUI aplikace AGE.

25

Kapitola 2 Implementace Tato kapitola popisuje podrobn´ y náhled na implementaci knihoven a ˇ aˇr zde v´ ysledné aplikace pro práci s panoramaty a grafick´ ymi filtry. Cten´ nalezne rozdˇelen´ı jednotliv´ ych blok˚ u funkcionalit do knihoven a jmenn´ ych prostor˚ u. Je zde pˇresnˇe zobrazeno, jak kód této práce navazuje na kód práce [1]. A v neposledn´ı ˇradˇe se zde nalezne popis jednotliv´ ych implementovan´ ych tˇr´ıd s jejich vzájemn´ ymi návaznostmi.

2.1

Z´ akladn´ı n´ avrh

Kód této práce je u ´zce spjat s kódem práce [1]. Na obrázku 2.1 je ˇ znázornˇeno, jak jsou jednotlivé knihovny obou prac´ı propojeny. Sedivˇ e jsou vyznaˇceny knihovny, v nichˇz se nacház´ı kód této práce. Na obrázku se vˇsak nevyskytuj´ı vˇsechny ˇca´sti práce [1], jelikoˇz nejsou provázány s knihovnami této práce, z ˇcehoˇz vypl´ yvá, ˇze nejsou potˇrebné pro chod aplikace této práce. Zároveˇ n se zde daj´ı naj´ıt ˇca´sti obsaˇzené v práci [2], jeˇz tato práce pˇr´ımo nevyuˇz´ıvá. V následuj´ıc´ım seznamu jsou struˇcnˇe popsány obsaˇzené funkˇcn´ı ˇca´sti jednotliv´ ych knihoven této práce. Pozdˇeji se vˇsak dostane podrobnˇejˇs´ıho popisu. Age.Core.Render.Render2D Obsahuje implementaci barev, bitmap a mimo jiné vektorov´ ych kˇrivek z práce [1]. Tyto grafické prvky se budou moci vyuˇz´ıvat r˚ uzn´ ymi objekty, které je budou modifikovat, napˇr´ıklad grafické filtry. Age.Core.Filters Obsahuje veˇsker´ y kód, kter´ y nˇejak´ ym zp˚ usobem souvis´ı s filtry. Existuj´ı zde konkrétn´ı filtry, ale i jejich abstraktn´ı tˇr´ıdy a nástroje pro nˇekteré z nich, jeˇz jsou d˚ uleˇzité pro snadnˇejˇs´ı interakci mezi aplikac´ı a uˇzivatelem. 26

Age.Application.Dev.FiltersApplication

Age.Application.Main

Age.Application.Dev.Filters

Age.Core.Panoramas

Age.Core.Filters

Age.Application.Dev.Editor2D

Age.Application.Controls

Age.Core.Objects.Objects2D

Age.Core.Curves

Age.Core.Scene

Age.Core.Render.Render2D

Age.Core.Scene.Tree

Age.Core.Utils

Obrázek 2.1: Digram popisuj´ıc´ı závislosti jednotliv´ ych knihoven této práce. Nejsou zde znázornˇeny tranzitivn´ı závislosti. Age.Core.Panoramas Zde lze nalézt implementaci panoramat, jeˇz pro svoj´ı tvorbu vyuˇz´ıvaj´ı nˇekteré grafické filtry. Age.Dev.Filters Obsahuje grafické komponenty, z nichˇz se skládá v´ ysledné GUI. Age.Application.Controls Rovnˇeˇz obsahuje grafické komponenty pro v´ ysledné GUI. Dále tato aplikace vyuˇz´ıvá komponenty práce [1] v Age.Application.Dev.Editor2D. Rozdˇelen´ı komponent do v´ıce knihoven je d˚ usledkem toho, ˇze bylo nutné odseparovat práci jednotliv´ ych autor˚ u. Nav´ıc práce [1] potˇrebovala 27

pouˇz´ıvat komponenty obsaˇzené v Age.Application.Controls, a zároveˇ n nebylo moˇzné, aby vyuˇzit´ı prob´ıhalo pˇr´ımo z knihovny Age.Dev.Filters, jelikoˇz nˇekteré z komponent této knihovny vyuˇz´ıvaj´ı komponenty práce [1] v Age.Application.Dev.Editor2D. Toto celkové rozdˇelen´ı knihoven je prozatimn´ı a pro v´ yslednou aplikaci AGE bude sjednoceno. Age.Dev.FiltersApplication Tento projekt je vytvoˇren pouze ke spouˇstˇen´ı aplikace a vyuˇz´ıvá pˇredeˇslé knihovny komponent.

2.2

Barvy

Ve jmenném prostoruAge.Core.Render.Render2D.Colors se nacház´ı veˇsker´ y kód reprezentace barev. Nalezne se zde nˇekolik struktur a rozhran´ı, které reprezentuj´ı barvu, jeˇz se daj´ı mezi sebou pˇrevádˇet jak je to vyznaˇcené na obrázku 2.2. Dále jsou zde obsaˇzeny i dva v´ yˇctové typy.

IAgeColor

AgeRgbColor

AgeLabColor

AgeCmykColor

převody

Obrázek 2.2: Diagram popisuj´ıc´ı hierarchii tˇr´ıd barev.

AgeColorStatus V´ yˇctov´ y typ udávaj´ıc´ı pˇr´ıznak, jestli je barva prázdná, pr˚ uhledná ˇci normáln´ı. Normáln´ı barva je jakákoliv barva, u které lze rozpoznat urˇcit´ y barevn´ y odst´ın. Naopak pr˚ uhledná a prázdná barva ˇzádn´ y barevn´ y odst´ın nemaj´ı. Rozd´ıl mezi pr˚ uhlednou a prázdnou barvou je takov´ y, ˇze pr˚ uhledná barva má pˇri m´ıchán´ı dvou barev urˇcitou váhu, z ˇcehoˇz plyne, ˇze pr˚ uhledná barva ovlivn´ı v´ ysledek, kdeˇzto prázdná barva se pˇri m´ısen´ı u ´plnˇe zanedbává.

28

GrayscaleConversionType V´ yˇctov´ y typ udává, jakou metodou se bude barva pˇrevádˇet na stupeˇ n ˇsedi. IAgeColor Kaˇzdá tˇr´ıda reprezentuj´ıc´ı barvu mus´ı implementovat toto rozhran´ı. Jsou v nˇem definovány pˇrevody z a do struktury AgeLabColor. AgeRgbColor Tato struktura reprezentuje barvu v RGB modelu a je j´ı moˇzno pˇrevédˇet do struktury AgeLabColor. AgeCmykColor Tato struktura reprezentuje barvu v CMYK modelu a je j´ı moˇzno pˇrevádˇet do struktury AgeLabColor. AgeLabColor Pˇredstavuje implementaci nadprostoru viditelnosti lidského oka zm´ınˇeného v kapitole Anal´ yza. Jak jiˇz bylo uvedeno, dan´ y prostor je zat´ım implementován provizornˇe, a to tak, ˇze se z a do RGB prostoru pˇrevád´ı jako jeho 16ti bitové zjemnˇen´ı pro barevn´ y kanál. Standardnˇe se pro RGB kanál vyuˇz´ıvá 8 bit˚ u. K tomuto provizorn´ımu ˇreˇsen´ı vedlo usnadnˇen´ı práce a situace, ˇze se pro zobrazován´ı zat´ım nebude pouˇz´ıvat jin´ y neˇz RGB model. Pozdˇeji by mˇel pˇrevod vypadat tak, ˇze se rozestupy mezi jednotliv´ ymi u ´rovnˇemi kanálu budou pˇrevádˇet z AgeLabColor do AgeRgbColor jedna ku jedné a AgeLabColor bude skuteˇcn´ ym nadprostorem lidského oka.

2.3

Bitmapy

Implementace bitov´ ych map, respektive reprezentace rastrového obrazu, je obsaˇzena celkem ve tˇrech jmen´ ych prostorech. Age.Core.Render.Render2D.BitmapThreadPool Zde se vyskytuje mechanismus umoˇzn ˇuj´ıc´ı paraleln´ı operace na bitov´ ych mapách, jeˇz bude popsán pozdˇeji. Age.Core.Render.Render2D.Bitmaps Obsahuje implementaci reprezentace bitové mapy AgeBitmap a mechanismy pro zmˇenu jej´ı velikosti. AgeBitmap Tato tˇr´ıda pˇredstavuje bitovou mapu. Pod touto tˇr´ıdou si ve zjednuˇsené formˇe lze pˇredstavit pole struktur AgeLabColor uloˇzené

29

po sloupc´ıch, které reprezentuj´ı barvu pixelu. Jsou zde definovány pˇr´ıstupy k jednotliv´ ym pixel˚ um pomoc´ı dvourozmˇern´ ych souˇradnic. Lze zde naj´ıt i dalˇs´ı funkce, napˇr´ıklad konverze do jin´ ych reprezentac´ı bitov´ ych map, konkrétnˇeji do bitmapy pouˇz´ıvané v prostˇred´ı .NET. Tuto bitovou mapu lze nalézt ve jmenném prostoru System.Drawing. Vyrendrování scény

Scene2D

RenderedGroup

BitmapImage

RenderedCurves

Group

RenderedBitmap

RenderedBitmap BitmapImage

Curves

rastrové vyrenderování

vektorové vyrenderování

skupinové vyrenderování

Obrázek 2.3: Diagram popisuj´ıc´ı hierarchii vyrenderován´ı v závislosti na zdrojov´ ych objektech. Age.Core.Render.Render2D.Rendered Z hlediska bitmap obsahuje pouze jednu tˇr´ıdu autora této práce se jménem RenderedBitmap, která umist’uje reprezentaci rastru do hierarchie vyrenderován´ı AGE. Mimo jiné jsou zde obasaˇzeny jiné implementaˇcn´ı prvky, jeˇz jsou souˇca´st´ı [1]. Pro pochopen´ı situace bude popsána hierarchie scény AGE, která je pˇredmˇetem práce [1]. Pod scénou je si tˇreba pˇredstavit kresl´ıc´ı plátno s mnoˇzinou objekt˚ u reprezentuj´ıc´ı grafické u ´tvary, jejichˇz tˇr´ıdy jsou uloˇzené ve jmenném prostoru práce [1] Age.Age.Core.Objects.Objects2D. Tato mnoˇzina objekt˚ u tvoˇr´ı stromovou strukturu. Obrázek 2.3 popisuje násdleduj´ıc´ı situaci. Aby byl objekt vykreslen (vyrenderován), mus´ı vrátit své vykreslen´ı reprezentované tˇr´ıdou Rendered. Tato vyrenderován´ı se vykresluj´ı do sebe dle u ´rovnˇe stromové struktury. Vyrenderován´ı potomka je vˇzdy vykresleno do vyrenderován´ı nadˇr´ızeného objektu a to pokraˇcuje aˇz do objektu scény, jeˇz pˇredstavuje koˇren stromu. Vyrenderován´ı mohou b´ yt rozd´ılná, napˇr´ıklad vektorová, skupinová ˇci rastrová. V pˇr´ıpadˇe, ˇze na jedné u ´rovni stromové hierarchie se vyskytuje rastrové a vektorové ˇci skupinové vyrenderován´ı, je vektorové ˇci skupinové vyrenderován´ı pˇrevedeno na rastrové. Toto 30

pˇretypován´ı se dále ˇs´ıˇr´ı do horn´ıch pater stromové hierarchie vyrenderován´ı. Rendered Abstraktn´ı tˇr´ıda reprezentuj´ıc´ı obecné vyrenderován´ı a je souˇcást´ı práce [1]. RenderedBitmap Tato tˇr´ıda byla vytvoˇrena autorem této práce pro zapojen´ı bitov´ ych map do hierarchie vykreslován´ı. Obsahuje funkcionalitu, která vykresluje vyrenderován´ı do vyrenderován´ı a pro reprezentaci bitové mapy ve své podstatˇe RenderedBitmap zaobaluje tˇr´ıdu AgeBitmap. Drˇz´ı na ni referenci. Veˇskeré veˇrejné metody a vlastnosti jsou znovu napsány v RenderedBitmap a pˇrepos´ılány na referencovanou tˇr´ıdu. RenderedCurves Tˇr´ıda reprezentuj´ıc´ı vektorové vyrenderován´ı, jeˇz má obdobnou u ´lohu jako RenderedBitmap s vektorovou formou. Tˇr´ıda je souˇca´st´ı práce [1]. RenderedGroup Rovnˇeˇz tˇr´ıda obsaˇzená v práci [1] reprezentuje vyrenderován´ı skupiny objekt˚ u.

2.3.1

Zmˇ ena velikosti

Jak uˇz bylo zm´ınˇeno, kaˇzd´ y objekt ve scénˇe AGE, aby mohl b´ yt vykreslen, mus´ı vrátit svá vyrenderován´ı a ta se daj´ı vykreslovat do sebe. U kaˇzdého vyrenderován´ı je definován obdéln´ıkov´ y v´ yˇrez udávan´ y v abstraktn´ıch AGE jednotkách, které jsou ekvivalentn´ı metrické stupnici v milimetrech. V´ yˇrez urˇcuje velikost a pozici vyrenderován´ı v˚ uˇci vyrenderován´ı rodiˇcovského objektu a rozliˇsen´ı urˇcené vztahem mezi AGE jednotkou a poˇctem pixel˚ u. Jelikoˇz vyrenderován´ı mohou m´ıt rozd´ılná rozliˇsen´ı, je nutné je sjednotit pˇri vykreslován´ı jednoho vyrenderován´ı do druhého. Zmˇena rozliˇsen´ı na vektorovém obrázku se provede jednoduˇse, prostˇe se zmˇen´ı. Naopak u rastrového obrázku prob´ıhá zmˇena sloˇzitˇeji. Velikost rozliˇsen´ı u rastrového obrázku je urˇcena pomˇerem velikosti bitmapy, která je pevná, a velikost´ı v´ yˇrezu. Tud´ıˇz bude zde nutné mˇenit velikost bitmapy. Ke zmˇenˇe velikosti bitmapy slouˇz´ı implementaˇcn´ı prvky obsaˇzené ve jmenném prostoru Age.Core.Render.Render2D.Bitmaps. AgeBitmapRescaler Statická tˇr´ıda obsahuje naimplementované metody pro zmˇenu velikosti, 31

o nichˇz bylo pojednáno v pˇredchoz´ı kapitole. AgeBitmapRescalerType V´ yˇctov´ y typ, kter´ y slouˇz´ı jako identifikátor metody pro zmˇenu velikosti bitmapy v pˇr´ıpadˇe, ˇze je potˇreba zmˇenit velikost bitové mapy.

2.3.2

Paralelismus na bitmapˇ e

V dneˇsn´ı dobˇe mnoho poˇc´ıtaˇc˚ u obsahuje nˇekolik procesorov´ ych jader a je efektivn´ı, kdyˇz se mohou v´ ypoˇcty provádˇet paralelnˇe. Z tohoto d˚ uvodu byl vytvoˇren mechanismus, jeˇz umoˇzn ˇuje paralelizovat operace na bitové mapˇe. AbstractBitmapThreadParameter 1

BitmapThreadPool 2

Thread

Thread

Obrázek 2.4: Diagram zobrazujc´ı vztah objekt˚ u v mechanismu paraleln´ı práce na rastru. BitmapThreadPool Tato tˇr´ıda stoj´ı za reprezentac´ı zm´ınˇeného mechanismu. Jak tedy cel´ y mechanismus funguje? Obrázek 2.4 znázorˇ nuje situaci v následuj´ıc´ıch bodech. Bod 1. Pomoc´ı parametr˚ u jsou BitmapThreadPool pˇredány informace o provádˇené operaci. Ty obsahuj´ı c´ılovou bitmapu s delegátem na provádˇenou operaci a dalˇs´ı pomocné informace, které lze vyˇc´ıst z programátorské dokumentace. Tyto informace jsou reprezentovány tˇr´ıdou AbstractBitmapThreadParameter. Bod 2. D´ıky tomu, ˇze AbstractBitmapThreadParameter obsahuje informaci o poˇctu sloupc˚ u v c´ılové bitmapˇe, BitmapThreadPool rozhodne, kolik paraleln´ıch bˇeh˚ u se provede. Tento poˇcet nikdy nepˇresáhne poˇcet jader v´ ypoˇcetn´ıho stroje. Kaˇzdému bˇehu je pˇrisouzen urˇcit´ y poˇcet sloupc˚ u c´ılové bitmapy, na nichˇz bude pracovat. Jednotlivé bˇehy 32

jsou reprezentovány pomoc´ı tˇr´ıdy Thread ze jmenného prostoru System.Threading prostˇred´ı .NET. Kaˇzdému bˇehu pˇred jeho spuˇstˇen´ım se opˇet pˇredá parametr AbstractBitmapThreadParameter, jak jiˇz bylo u BitmapThreadPool. AbstractBitmapThreadParameter Abstraktn´ı tˇr´ıda reprezentuj´ıc´ı parametr informac´ı pˇredávan´ y BitmapThreadPool. BitmapThreadParameter Tˇr´ıda podˇedˇená od AbstractBitmapThreadParameter reprezentuje konkrétn´ı parametr, u kterého se pˇredpokládá, ˇze pro provádˇenou operaci bude staˇcit pouze jedna bitová mapa. Ta bude slouˇzit jak pro z´ıskáván´ı zdrojov´ ych barevn´ ych bod˚ u, tak i pro uloˇzen´ı v´ ysledku. BitmapThreadCopyParameter Potomek BitmapThreadParameter, kter´ y poˇc´ıtá s t´ım, ˇze budou pro operaci potˇrebné bitmapy dvˇe, a to bitmapa zdroje dat a bitmapa, do které se uloˇz´ı v´ ysledek operace. Vˇsechny tˇr´ıdy parametr˚ u jsou generické, coˇz poskytuje moˇznost pracovat jak s AgeBitmap, tak i s RenderedBitmap.

2.4

Filtry a jejich n´ astroje

V pˇredchoz´ı kapitole bylo ˇreˇceno, ˇze existuj´ı r˚ uzné kategorie filtr˚ u. To se prom´ıtlo do rozdˇelen´ı implementace mezi jmenné prostory. Age.Core.Filters V tomto hlavn´ım koˇrenovém jmenném prostoru se nacház´ı kód nejabstraktnˇejˇs´ıch tˇr´ıd a specifikace vˇetˇsiny rozhran´ı, které budou popsány pozdˇeji. Age.Core.Filters.ColorFilters Obsahuje tˇr´ıdy filtr˚ u pro práci s barvou. Age.Core.Filters.TransformationFilters Zde se nacházej´ı tˇr´ıdy a rozhran´ı implementuj´ıc´ı transformaˇcn´ı filtry. Age.Core.Filters.ConvolutionMaskFilters Zde jsou obsaˇzeny abstraktn´ı tˇr´ıdy se spoleˇcnou funkcionalitou pro vˇsechny konvoluˇcn´ı filtry. Age.Core.Filters.ConvolutionMaskFilters.LowFrequencyFilters Tento prostor je urˇcen pro n´ızkofrekvenˇcn´ı (vyhlazovac´ı) filtry.

33

Age.Core.Filters.ConvolutionMaskFilters.HighFrequencyFilters Tento prostor je vyhrazen pro tˇr´ıdy vysokofrekvenˇcn´ıch (ostˇr´ıc´ıch) filtr˚ u. Age.Core.Filters.Tools Obsahuje nástroje pro vybrané filtry, které by mˇely usnadnit práci uˇzivateli.

2.4.1

Nejobecnˇ ejˇ s´ı tˇ r´ıdy filtr˚ u

IFilter

Filter

Ostatní rozhraní

RasterFilter VectorFilter

ConvolutionMaskFilter

TransformationRasterFilter

TransformationVectorFilter

HighFrequencyFilter

Konkrétní filtry

Konkrétní filtry

MatrixFilter

Konkrétní filtry

Konkrétní filtry

Konkrétní filtry

ColorFilter

ColorFilterWithAlpha

Konkrétní filtry

Konkrétní filtry

Konkrérní filtry

Obrázek 2.5: Diagram hierarchie dˇediˇcnosti abstraktn´ıch tˇr´ıd filtr˚ u. Jak uˇz bylo ˇreˇceno, Age.Core.Filters obsahuje tˇr´ıdy, které tvoˇr´ı nejvrchnˇejˇs´ı patra stromového uspoˇra´dán´ı dˇediˇcnosti. Na obrázku 2.5 je znázornˇena dˇediˇcnost abstraktn´ıch tˇr´ıd filtr˚ u. IFilter Toto rozhran´ı slouˇz´ı jako prvek kolekˇcn´ı tˇr´ıdy FilterManager. FilterManager pln´ı funkci mechanismu pro postupnou aplikaci filtru na objekt ve scénˇe a je spoleˇcnˇe se zm´ınˇen´ ym rozhran´ım souˇca´st´ı práce [1] a je moˇzné jej naj´ıt v prostoru Age.Core.Scene.Scene2D.Filters. Filter Tˇr´ıda tvoˇr´ı samotn´ y koˇren hierarchie dˇediˇcnosti a implementuje pˇredevˇs´ım metody rozhran´ı IFilter. 34

RasterFilter Tˇr´ıda dˇed´ı od tˇr´ıdy Filter. Jsou zde definovány metody pro paraleln´ı aplikaci filtru na bitovou mapu. Od vˇsech potomk˚ u této tˇr´ıdy, jeˇz nebudou ve vˇetvi dˇed´ıc´ı od VectorFilter, se pˇredpokládá, ˇze kdyˇz obdrˇz´ı libovolné vyrenderován´ı, pˇrevedou si ho na rastrovou podobu. VectorFilter Tˇr´ıda dˇed´ı od RasterFilter. U tˇr´ıd dˇed´ıc´ıch od VectorFilter bude pˇr´ısluˇsná operace filtru na vektorové vyrenderován´ı aplikována vektorovˇe. V popisovaném prostoru se dále vyskytuj´ı rozhran´ı, jeˇz maj´ı b´ yt spoleˇcn´ ym reprezentantem filtr˚ u s podobnou specifickou charakteristikou, která je zejména uplatnˇena pˇri implementaci grafického rozhran´ı. Tato rozhran´ı taktéˇz jako tˇr´ıda Filter implementuj´ı rozhran´ı IFilter z d˚ uvodu pˇr´ıstupu k metodám ˇci vlastnostem implementovan´ ych ve Filter pˇri pˇretypován´ı na dané rozhran´ı. Pro podrobnˇejˇs´ı popis rozhran´ı je dobré se pod´ıvat do programátorské dokumentace. IEffectivityFilter Tˇr´ıdy implementuj´ıc´ı rozhran´ı mohou mˇenit intenzitu p˚ usobnosti filtru. T´ım je myˇsleno, ˇze lze u filtru nastavit m´ıru zmˇeny, kterou filtr provede. IDifferentColorFilter Toto rozhran´ı zaruˇcuje, ˇze operace pˇr´ısluˇsného filtru na urˇcitém pixelu bude provedena po barevn´ ych sloˇzkách a dle nastaven´ı filtru lze aplikaci operace na jednotliv´ ych sloˇzkách vynechat. IDifferentColorFilterWithAlfa Toto rozhran´ı dˇed´ı od IDifferentColorFilter a umoˇzn ˇuje oproti rodiˇci modifikovat kanál alfa. IResizableFilter Rozhran´ı definuj´ıc´ı konvoluˇcn´ı filtry, u kter´ ych se dá mˇenit velikost konvoluˇcn´ı masky. Viz sekce s N´ızkofrekvenˇcn´ımi filtry.

2.4.2

Barevn´ e filtry

Barevné filtry, nacházej´ıc´ı se ve jmenném prostoru Age.Core.Filters.ColorFilters, lze povaˇzovat za filtry vektorové a je nutno zm´ınit, ˇze barevné filtry vyuˇz´ıvaj´ı speciáln´ıho mechanismu pro aplikaci operace filtru na vektorové vyrenderován´ı. Tento mechanismus, jeˇz je implementován v kaˇzdé tˇr´ıdˇe vyrenderován´ı ze jmenného prostoru Age.Core.Render.Render2D, vznikl z toho d˚ uvodu, aby bylo moˇzné 35

jednoduch´ ym zp˚ usobem mˇenit barvu na jednotliv´ ych vyrenderován´ıch v práci [1]. Ve své podstatˇe jsou na filtru definovány dvˇe operace. Jedna pro modifikaci barvy a druhá pro paraleln´ı modifikaci bitové mapy. Tyto operace jsou pˇredány zm´ınˇenému mechanismu vyrenderován´ı, ten dle uváˇzen´ı zvol´ı pˇr´ısluˇsnou operaci. Pro pˇremˇenu vektorového vyrenderován´ı se vyuˇzije operace barvy a pro rastrové vyrenderován´ı naopak operace bitmapová. ColorFilter Nejabstraktnˇejˇs´ı tˇr´ıda barevn´ ych filtr˚ u dˇed´ı od tˇr´ıdy VectorFilter, viz obrázek 2.1. Tˇr´ıda implementuje rozhran´ı IEffectivityFilter pro zmˇenu intenzity filtru a dále rozhran´ı IDifferentColorFilter pro moˇznost aplikovat filtr zvláˇst’ na barevné sloˇzce. Od této tˇr´ıdy dˇed´ı tˇr´ıdy konkrétn´ıch filtr˚ u jako je BrightnessFilter, ContrastFilter a GrayScaleFilter. ColorFilterWithAlpha Tato tˇr´ıda je potomkem ColorFilter viz obrázek 2.1. D´ıky tomu, ˇze implementuje rozhran´ı IDifferentColorFilterWithAlfa, jej´ı potomci mohou modifikovat alfa kanál. Mezi tyto potomky se ˇrad´ı OverlayFilter,ColorInvertFilter a ColorChangeFilter.

2.4.3

Transformaˇ cn´ı filtry

U transformaˇcn´ıch filtr˚ u, nacházej´ıc´ıch se ve jmenném prostoru Age.Core.Filters.TransformationFilters, nen´ı situace zaˇrazen´ı filtr˚ u jednoznaˇcná. Existuj´ı zde dvˇe vˇetve tˇr´ıd. Jedna vˇetev reprezentuje transformaˇcn´ı rastrové filtry a druhá ty vektorové. TransformationRasterFilter Tato abstraktn´ı tˇr´ıda reprezentuje rastrovou vˇetev transformaˇcn´ıch filtr˚ u a tud´ıˇz dˇed´ı od RasterFilter viz obrázek 2.1. Zm´ınˇená vˇetev zahrnuje filtry, které si pro svoj´ı aplikaci pˇrevedou vektorové vyrenderován´ı na rastrové. Mezi tyto filtry patˇr´ı CropFilter, TileFilter a CylinderFilter, které dˇed´ı pˇr´ımo od popisované abstraktn´ı tˇr´ıdy. TransformationVectorFilter Tato abstraktn´ı tˇr´ıda pro zmˇenu reprezentuje vˇetev vektorov´ ych trans’ formaˇcn´ıch filtr˚ u. Filtry v této vˇetvi pracuj´ı zvláˇst s vektorov´ ym a rastrov´ ym obrazem. Tato vˇetev je dále ˇclenˇena na filtry, jejichˇz tˇr´ıdy pˇr´ımo dˇed´ı od zm´ınˇené abstraktn´ı tˇr´ıdy,sem patˇr´ı tˇr´ıdy OverturnFilter, PixelizationFilter a ZoomFilter, a filtry s dˇediˇcnost´ı proloˇzenou abstraktn´ı tˇr´ıdou MatrixFilter MatrixFilter Tato abstraktn´ı tˇr´ıda reprezentuje filtry mˇen´ıc´ı pozice bod˚ u zdrojového 36

zobrazen´ı pomoc´ı maticové projekce rozebrané v pˇredchoz´ı kapitole. MatixFilter pln´ı funkci implementace mechanismu projekce, kdeˇzto konkrétn´ı tˇr´ıdy pouze definuj´ı konkrétn´ı matice pro danou projekci. Mezi tyto tˇr´ıdy patˇr´ı RotationFilter a SlopeFilter. IMiddlePointFilter Rozhran´ı reprezentuj´ıc´ı filtry, u nichˇz je potˇreba definovat stˇredov´ y bod. Operace pˇr´ısluˇsného filtru pro svou aplikaci vyuˇz´ıvá tohoto stˇredového bodu a je u nˇej moˇzno mˇenit pozici v˚ uˇci poˇca´tku ˇcili stˇredu editovaného obrázku. V této sekci filtr˚ u se nalézá podobná situace, jako je tomu u barevn´ ych filtr˚ u. U transformaˇcn´ıch vektorov´ ych filtr˚ u existuje podobn´ y mechanismus pro aplikaci zmˇeny pozice bodu. Jsou zde opˇet nadefinovány dvˇe operace. Jedna oparace pro zmˇenu pozice bodu a druhá pro celkovou paraleln´ı transformaci bitové mapy. Tyto operace jsou znovu pˇredány aplikovanému vyrenderován´ı a to aplikuje operace dle svého uváˇzen´ı.

2.4.4

Konvoluˇ cn´ı filtry

Konvoluˇcn´ı filtry se povaˇzuj´ı za filtry rastrové, tud´ıˇz se zdrojov´ y obrázek nejdˇr´ıv pˇrevede na rastrovou podobu a pak se na nˇej aplikuje operace filtru. ConvolutionMask

VirtualConvolutionMask

BinomialConvolutionMask

CircleMeanConvolutionMask

HighFrequencyConvolutionMask

SquareMeanConvolutionMask

DiamondConvolutionMask

Obrázek 2.6: Diagram zobrazuj´ıc´ı dˇediˇcnost konvoluˇcn´ıch masek. ConvolutionFilter Tato tˇr´ıda slouˇz´ı jako koˇren hierarchie konvoluˇcn´ıch filtr˚ u, která dˇed´ı od tˇr´ıdy RasterFilter a implementuje rozhran´ı IDifferentColorFilterWithAlpha. Oba dva implementaˇcn´ı prvky se nacház´ı ve jmenném prostoru Age.Core.Filters. 37

ConvolutionMask Tˇr´ıda tvoˇr´ı abstrakci mezi konvoluˇcn´ımi maskami. Od této tˇr´ıdy dˇed´ı abstraktn´ı tˇr´ıdy jak n´ızkofrekvenˇcn´ıch masek, tak i masek vysokofrekvenˇcn´ıch. Na obrázku 2.6 je vyznaˇcena zm´ınˇená dˇediˇcnost. N´ızkofrekvenˇ cn´ı filtry N´ızkofrekvenˇcn´ı filtry tvoˇr´ı dvˇe tˇr´ıdy a nacházej´ı se ve jmenném prostoru Age.Core.Filters.ConvolutionMaskFilters.LowFrequencyFilters. Konvoluˇcn´ı masky tˇechto filtr˚ u se nacházej´ı ve jmenném podprostoru s názvem ConvolutionMasks. Mezi tˇemito maskami se také objevuje dˇediˇcnost viz obrázek 2.6. MedianFilter Dˇed´ı od tˇr´ıdy RasterFilter a je pˇr´ımou implementac´ı mediánového filtru. Tento filtr tvoˇr´ı v´ yjimku, protoˇze se nejedná o konvoluˇcn´ı filtr, ale je zde zaˇrazen, protoˇze se naopak povaˇzuje za filtr n´ızkofrekvenˇcn´ı. Tato tˇr´ıda implementuje rozhran´ı IResizableFilter, které filtr vyuˇz´ıvá pro definici velikosti ˇctverce bod˚ u, ze kter´ ych je vyb´ırán medián. LinearConvolutionMask Generická tˇr´ıda LinearConvolutionMask, podˇedˇená od ConvolutionFilter, slouˇz´ı pro u ´ˇcel reprezentace pr˚ umˇerov´ ych filtr˚ u popsan´ ych v kapitole Anal´ yza. Samostatné filtry jsou potom odliˇseny pomoc´ı r˚ uzn´ ych konvoluˇcn´ıch masek, jejichˇz typ se pˇredá jako generick´ y parametr tˇr´ıdy LinearConvolutionFilter. Tˇr´ıda implementuje rozhran´ı IResizableFilter. To zapˇr´ıˇcin´ı moˇznost mˇenit velikost konvoluˇcn´ı masky. VirtualConvolutionMask Tato abstraktn´ı tˇr´ıda reprezentuje masky n´ızkofrekvenˇcn´ıch konvoluˇcn´ıch filtr˚ u a vˇsechny tˇr´ıdy masek konkrétn´ıch pr˚ umˇerov´ ych filtr˚ u od této tˇr´ıdy dˇed´ı a je zároveˇ n podˇedˇena od tˇr´ıdy ConvolutionMask. Vysokofrekvenˇ cn´ı filtry Vysokofrekveˇcn´ı filtry se nacházej´ı ve jmenném prostoru Age.Core.Filters.ConvolutionMaskFilters.HighFrequencyFilters a obsahuj´ı pouze jednu abstraktn´ı tˇr´ıdu, viz obrázek 2.5. Dále se ve jmenném podprostoru ConvolutionMasks nacház´ı implementaˇcn´ı prvky vysokofrekvenˇcn´ıch konvoluˇcn´ıch masek. HighFrequencyMaskFilter Abstraktn´ı tˇr´ıda podˇedˇená od tˇr´ıdy ConvolutionFilter definuje paraleln´ı 38

aplikaci vysokofrekvenˇcn´ıch konvoluˇcn´ıch masek na rastrov´ y obrázek. Konkrétn´ı tˇr´ıdy podˇedˇené od abstraktn´ı tˇr´ıdy, které se daj´ı nalézt v programátorské dokumentaci, definuj´ı pouze konkrétn´ı instanci masek a témˇeˇr ˇzádné v´ yznamnˇe d˚ uleˇzité metody. HighFrequencyConvolutionMask Tˇr´ıda reprezentuj´ı vysokofrekvenˇcn´ı konvoluˇcn´ı masku dˇed´ı od tˇridyConvolutionMask, viz obrázek 2.6. Na rozd´ıl od n´ızkofrekvenˇcn´ıch obsahuje tato tˇr´ıda v´ıce masek pevn´ ych rozmˇer˚ u. HighFrequencyConvolutionMaskSelection Tˇr´ıda, pomoc´ı n´ıˇz se nastavuje jedna konvoluˇcn´ı maska vysokofrekvenˇcn´ıho filtru jako aktuáln´ı.

2.4.5

N´ astroje

Implementace nástroj˚ u hierarchicky navazuje na nástroje z práce [1], které je moˇzno nalézt ve jmenném prostoru Age.Core.Objects.Objects2D.Tool. Nástroje spadaj´ıc´ı do pˇredmˇetu této práce se nacházej´ı v Age.Core.Filters.Tools. AbstractTool Abstraktn´ı tˇr´ıda, jeˇz umoˇzn ˇuje zapojen´ı veˇsker´ ych nástroj˚ u do scény, je souˇcást´ı práce [1]. SelectionTool Tˇr´ıda reprezentuje nástroj pro v´ ybˇer a posouván´ı objekt˚ u, je podˇedˇena od tˇr´ıdy AbstractTool, je rovnˇeˇz souˇca´st´ı práce [1]. ZoomSelectionTool Tˇr´ıda opˇet reprezentuje nástroj pro v´ ybˇer a posouván´ı objekt˚ u. Implementaˇcn´ım vzorem této tˇr´ıdy se stala tˇr´ıda SelectionTool. Vytvoˇren´ı této tˇr´ıdy bylo zp˚ usobeno z d˚ uvodu, ˇze SelectionTool obsahuje nˇekteré funkˇcn´ı prvky, jeˇz nejsou potˇrebné pro v´ ysledek této práce. AbstractFilterTool Filtrové nástroje, které jsou pˇredmˇetem této práce, jsou reprezentovány touto tˇr´ıdou, která obsahuje funkcionality spoleˇcné pro konkrétn´ı nástroje, a to pˇredevˇs´ım pˇrepoˇcty pozic bod˚ u po aplikaci filtr˚ u ve scénˇe. Od této tˇr´ıdy uˇz dˇed´ı pouze konkrétn´ı nástroje, jeˇz jsou uvedeny v programátorské dokumentaci a pˇredevˇs´ım slouˇz´ı k ovládán´ı jednotliv´ ych filtr˚ u myˇs´ı.

39

2.5

Panoramata

Implementace panoramat byla shrnuta pouze do jednoho jmenného prostoru Age.Core.Panoramas. V kapitole anal´ yzy se navrhla myˇslenka, jak bude tˇr´ıda panoramat zapadat do hierarchie scény AGE. Jedná se tedy o skupinu rastrov´ ych obrázk˚ u, na nˇeˇz jsou aplikovány filtry. Rastrov´ y obrázek je objektem scény a pˇr´ısluˇsné tˇr´ıdy jeho reprezentace lze nalézt ve jmenném prostoru Age.Core.Objects.Objects2D.Objects práce [1]. Nyn´ı budou aˇz na v´ yjimky popsány jen tˇr´ıdy t´ ykaj´ıc´ı se tvorby panoramat. BitmapImage Tato tˇr´ıda je obecnou reprezentac´ı rastrového obrázku a spadá do práce [1]. BitmapFromFile Tˇr´ıda dˇed´ı od BitmapImage. Jej´ı pˇr´ıdavnou funkcionalitou oproti rodiˇci je naˇc´ıtat se nebo se ukládat do soboru standardn´ıho typu, jako je .png, .jpg, .bmp, atd. Tˇr´ıda je souˇca´st´ı práce [1]. PanoramaObject Tato tˇr´ıda reprezentuje panoramata jako taková, dˇed´ı od tˇr´ıdy Group ze zm´ınˇeného jmenného prostoru objekt˚ u Age.Core.Objects.Objects2D.Objects z práce [1]. V PanoramaObject je implementován proces pro tvorbu panoramat, zm´ınˇen´ y v pˇredchoz´ı kapitole. Jen pro pˇripomenut´ı, proces je tvoˇren z ˇca´st´ı jako je zesoudkován´ı jednotliv´ ych obrázk˚ u, v´ ypoˇcet pozic obrázk˚ u pomoc´ı bitmapov´ ych pyramid, prolnut´ı obrázk˚ u a oˇr´ıznut´ı v´ ysledku. ImagePyramid Tato tˇr´ıda slouˇz´ı pro reprezentaci bitmapov´ ych pyramid. Tu pro své v´ ypoˇcty pouˇz´ıvá tˇr´ıda DistanceCalculator. DistanceCalculator Tato tˇr´ıda provád´ı v´ ypoˇcet v´ ysledného rozestupu mezi obrázky a pro svoji funkcionalitu ji vyuˇz´ıvá PanoramaObject. ImagePath Tˇr´ıda reprezentuje cestu k obrázku uloˇzeného na disku. Je vytvoˇrena se zámˇerem uchovávat cestu v pr˚ ubˇehu existence obrázku v panoramatu.

40

2.6

GUI

Grafické prostˇred´ı aplikace je soustˇredˇeno ve tˇrech knihovnách. Age.Application.Dev.FiltersApplication Tato knihovna obsahuje pouze jedno okno MainWindow, viz obrázek 2.7 ˇca´st 1, které se objev´ı po spuˇstˇen´ı aplikace. Toto okno obsahuje pouze jednu komponentu, jeˇz zastˇreˇsuje veˇskeré funkˇcn´ı prvky. Tato komponenta se nacház´ı v Age.Application.Dev.Filters. Age.Application.Dev.Filters Tato knihovna obsahuje komponenty a dialogová okna, z nichˇz je tvoˇreno grafické rozhran´ı této práce. Na rozd´ıl od ostatn´ıch grafick´ ych knihoven obsahuje nˇekolik jmenn´ ych prostor˚ u. Age.Application.Dev.Filters.Components Zde se nacház´ı zmiˇ novaná zastˇreˇsuj´ıc´ı komponenta grafického rozhran´ı FiltersApplicationControl. Age.Application.Dev.Filters.Components.Application Obsahuje grafické komponenty, z nichˇz je sloˇzena komponenta aplikace FiltersApplicationControl. Age.Application.Dev.Filters.Components.Filter Obsahuje grafické komponenty pro tvorbu dialogového okna s nastaven´ım jednotliv´ ych filtr˚ u. Age.Application.Dev.Filters.Window.Filters Jmenn´ y prostor zahrnuje mechanismy pro tvorbu zm´ınˇeného okna editace filtr˚ u. Age.Application.Dev.Window.Panoramas Jmenn´ y prostor obsahuje mechanismus pro tvorbu dialogového okna pro tvorbu panoramat. Age.Application.Controls Obsahuje rovnˇeˇz grafické komponenty, z nichˇz je tvoˇreno GUI této práce. Rozdˇelen´ı komponent do dvou knihoven je d˚ usledkem toho, ˇze práce [1] potˇrebovala pouˇz´ıvat komponenty obsaˇzené v Age.Application.Controls, a nebylo moˇzné je vyuˇz´ıvat pˇr´ımo z Age.Application.Dev.Filters, protoˇze nˇekteré z komponent této knihovny vyuˇz´ıvaj´ı komponenty z práce [1]. Rozdˇelen´ım se zabránilo kruhov´ ym referenc´ım. Toto celkové rozdˇelen´ı projektu AGE je prozatimn´ı a pro v´ yslednou aplikaci bude sjednoceno.

41

2.6.1

Prostˇ red´ı

Pracovn´ı prostˇred´ı této práce je znázornˇeno na obrázku 2.7, kter´ y bude v této sekci vyuˇz´ıván k popisu.

Obrázek 2.7: Obrázek zobrazuje hlavn´ı okno grafického rozhran´ı.

FiltersApplicationControl Jak jiˇz bylo zm´ınˇeno, hlavn´ı prostˇred´ı aplikace tvoˇr´ı pˇredevˇs´ım tato komponenta, na kterou se odkazuj´ı vˇsechny ostatn´ı komponenty, z nichˇz je sloˇzena, které potˇrebuj´ı informace o scénˇe ˇci editovaném objektu jako jsou reference na scénu ˇci zpracovávan´ y nebo vybran´ y objekt. ScrollableViewport Komponenta viz obrázek 2.7 ˇcást 3 patˇr´ı do jmenného prostoru práce [1] Age.Application.Dev.Editor2D, umoˇzn ˇuje zobrazovat scénu s obsaˇzen´ ymi objekty. FiltersMenu Tato komponenta reprezentuje hlavn´ı menu, viz obrázek 2.7 ˇca´st 2., a drˇz´ı referenci na komponentu hlavn´ıho okna FiltersApplicationControl. Pomoc´ı toho m˚ uˇze provést naˇcten´ı scény ze souboru a jej´ıho zaˇrazen´ı 42

do kontextu práce uˇzivatele. Stejnˇe tak, se daj´ı naˇc´ıtat a ukládat rastrové objekty ze scény. Konkrétn´ı implementace naˇc´ıtán´ı ˇci ukládán´ı u obou pˇr´ıpad˚ u je ˇreˇsena tˇr´ıdami BinarySaver a BitmapSaver ze jmenného prostoru Age.Core.Scene.Scene2D.Saving práce [1]. Pˇridán´ı objekt˚ u do scény lze také doc´ılit tvorbou ˇci editac´ı panoramat pomoc´ı spuˇstˇen´ı pˇr´ısluˇsného dialogu, kter´ y poskytne dan´ y objekt a menu ho pˇres referenci zaˇrad´ı do bˇehu aplikace. Dále se v menu vytváˇrej´ı konkrétn´ı filtry, které jsou poté pˇriˇrazeny vybranému objektu. ZoomInformationPanel Komponenta viz obrázek 2.7 ˇcást 4. Jiˇz bylo zm´ınˇeno, ˇze aplikace naˇc´ıtá scénu nebo objekty do scény. Ve skuteˇcnosti neobsahuje scéna pouze prvky, které se naˇcetly. Vedle naˇcten´ ych prvk˚ u se do koˇrene stromu objekt˚ u scény pˇridává objekt Group, na kter´ y je aplikován filtr zoomován´ı. Tento objekt ve stromˇe scény je uˇzivateli skryt, ale ve své podstatˇe slouˇz´ı k pˇribliˇzován´ı ˇci oddalován´ı uˇzivatelovy práce ve scénˇe. Pro nastaven´ı tohoto pˇribl´ıˇzen´ı slouˇz´ı tato komponenta z n´ıˇz je dále moˇzno spustit dialog pro nastaven´ı jmenovaného zoomovac´ıho filtru. Hlavn´ı komponenta aplikace dále do této komponenty ukládá informace o typu naˇcteného objektu, kter´ y je pak následnˇe zobrazen. TreeComponent Komponenta viz obrázek 2.7 ˇcást 5. slouˇz´ı k vyb´ırán´ı aktuáln´ıho objektu a zároveˇ n zobrazuje strom objekt˚ u scénou bez zm´ınˇeného objektu pro pˇribl´ıˇzen´ı. Vybran´ y objekt nastav´ı komponenta pˇri v´ ybˇeru do hlavn´ı komponenty aplikace a ta se postará o to, aby byl objekt aktualizován v komponentˇe PositionComponent a AppliedFilters. PositionComponent Tato komponenta viz obrázek 2.7 ˇcást 6. slouˇz´ı ke zmˇenˇe pozice vybraného objektu.

2.6.2

Editace filtr˚ u

AppliedFilters Tato komponenta viz obrázek 2.7 ˇca´st 7. slouˇz´ı k editaci filtr˚ u na vybraném objektu. Tato komponenta je grafickou reprezentac´ı FilterManager daného objektu, lze zde mˇenit poˇrad´ı aplikace filtr˚ u a nechtˇené filtry smazat z FilterManager. Zmˇeny provedené na této kolekci se automaticky aktualizuj´ı pomoc´ı rozhran´ı INotifyCollectionChanged a INotifyPropertyChanged, jeˇz jsou souˇca´st´ı .NET. AppliadFilter Komponenta je grafickou reprezentac´ı filtru. Pˇri vytoveˇren´ı této grafické 43

reprezentace se vytvoˇr´ı skryté dialogové okno pro editaci konkrétn´ıho filtru a po stisknut´ı tlaˇc´ıtka se zviditeln´ı. U AppliedFilter lze také mˇenit název filtru, jeˇz bylo doc´ıleno pomoc´ı komponenty EditableLabel z knihovny Age.Application.Controls. FilterWindow Dialogové okno viz. obrázek 2.8 je urˇceno pro editaci nastaven´ı konkrétn´ıho filtru. Obsah tohoto okna se vytváˇr´ı dynamicky dle toho, jak´ y typ filtru byl oknu pˇredán a dle toho, jaké rozhran´ı tˇr´ıda tohoto filtru implementuje. Vytváˇren´ım obsahu se rozum´ı v´ ybˇer komponent pˇr´ısluˇsné charakteristiky filtru ze jmenného prostoru Age.Application.Dev.Filters.Components.Filters. Mezi tyto komponenty paˇr´ı r˚ uzné slidery, comboxy s titulky, atd., které lze naj´ıt v programátorské dokumentaci.

Obrázek 2.8: Obrázek pˇr´ıklad dialogového okna pro editaci kontrastového filtru.

2.6.3

Editace panoramat

PanoramaWindow Toto okno viz obrázek 2.9 obstarává funkcionalitu editace panoramat. Pˇri vytváˇren´ı tohoto okna pˇredá komponenta menu FiltersMenu referenci na PanoramaObject, kter´ y se bude editovat, a okno si z nˇej naˇcte potˇrebné informace. U pˇredávaného panoramatu se m˚ uˇze jednat o u ´plnˇe nové prázdné panorama nebo panorama jiˇz zaˇrazené do scény. Okno se skládá ze tˇr´ı ˇca´st´ı viz obrázek 2.9. Prvn´ı ˇcást naˇc´ıtá cesty a zobrazuje názvy obrázk˚ u, které budou pro tvorbu panoramata vyuˇzity. Druhá ˇca´st zajiˇst’uje zadán´ı informac´ı o fotoaparátu a posledn´ı ˇca´st umoˇzn ˇuje zobrazovat a nastavovat vlastnosti obrázk˚ u, které budou d˚ uleˇzité pro tvorbu panorama, jako je poˇca´teˇcn´ı pˇrekryt´ı v˚ uˇci pˇredchoz´ımu obrázku. Po potvrzen´ı dialogu jsou vˇsechny informace pˇredány panoramatu a na nˇem je zavolán pˇrepoˇcet, kter´ y potrvá jistou dobu. 44

Obrázek 2.9: Obrázek zobrazuje dialogové okno pro tvorbu panoramat. ProgressBarWindow Toto okno slouˇz´ı k zobrazen´ı stavu vypoˇctu tvorby panorama.

45

Kapitola 3 Srovn´ an´ı s konkurenc´ı Tato kapitola obsahuje pojednán´ı o tom, jak si produkt této práce stoj´ı mezi jiˇz zabˇehlou konkurenc´ı, která má jistˇe velk´ y náskok v tom, jak dlouho na n´ı prob´ıhá v´ yvoj. U aplikace se dá hovoˇrit o délce doby v´ yvoje v ˇra´dech mˇes´ıc˚ u, zat´ımco u konkurence se jedná o ˇra´dy let. Dále je tˇreba uváˇzit, ˇze se práci vˇenoval pouze jeden autor s vyuˇzit´ım knihoven jednoho jiného autora, kdeˇzto konkurenci tvoˇr´ı vˇetˇs´ı v´ yvojové t´ ymy. I pˇresto budou aplikace srovnány dle následuj´ıc´ıch kritéri´ı. U jednotliv´ ych produkt˚ u konkurence bude vˇzdy srovnána rychlost operac´ı oproti rychlosti operac´ı v aplikaci této práce. Bude zde hodnoceno mnoˇzstv´ı a zpracován´ı grafick´ ych filtr˚ u s ohledem na vektorovou a rastrovou grafiku. A mimo jiné bude u kaˇzdé konkurenˇcn´ı aplikace popsáno, zda ˇreˇs´ı tvorbu panoramat a opakovateln´ ych grafick´ ych textur. V pˇr´ıpadˇe ˇze ano, bude bl´ıˇze specifikováno jak´ ym zp˚ usobem.

3.1

Gimp

Tento grafick´ y editor slouˇz´ı k editaci rastrového obrázu. To znamená, ˇze umoˇzn ˇuje u ´pravu nafocen´ ych fotografi´ı, tvorbu rastrov´ ych obrázk˚ u, které lze z´ıskat pomoc´ı vektorov´ ych nástroj˚ u jako jsou Bazierovy kˇrivky a podobnˇe. Je volnˇe ˇs´ıˇren a napsán pod licenc´ı GPL, jeˇz umoˇzn ˇuje v´ yvojáˇr˚ um z celého svˇeta do tohoto projektu pˇrisp´ıvat. Pomoc´ı dialektu jazyka Scheme jsou definovány základn´ı operace v aplikaci. To má za v´ yznam, ˇze se daj´ı do této aplikace psát ”scripty”, jeˇz se poté daj´ı do aplikace zaˇrazovat jako dodateˇcné zásuvné moduly neboli ”pluginy”. Srovnán´ı bude provedeno na verzi 2.6.7 viz [13]. V aplikaci lze nalézt vˇsechny kategorie filtr˚ u, jeˇz jsou implementovány v aplikaci této práce. Pˇri hledán´ı se vˇsak mus´ı dávat pozor, jelikoˇz transformaˇcn´ı filtry a filtry pro práci s barvou jsou reprezentovány pomoc´ı nástroj˚ u. Celkovˇe 46

Gimp obsahuje mnohem v´ıce filtr˚ u neˇz aplikace této práce. Najdou se ale i detaily, které se v Gimpu nenacház´ı jako napˇr´ıklad filtr pro nahrazen´ı barvy barvou, filtr pro tvorbu opakovateln´ ych grafick´ ych textur a jiné. Dále se u nˇekter´ ych filtr˚ u postrádá urˇcitá funkcionalita jako je u odbarvovac´ıho filtru moˇznost mˇenit intenzitu barvy a u vysokofrekvenˇcn´ıch filtr˚ u moˇznost nastavit reˇzim ostˇren´ı. Zde se vysokofrekvenˇcn´ı filtry pouˇz´ıvaj´ı pouze pro detekci hran v obraze. Dalˇs´ı nev´ yhodou Gimpu je bezesporu, ˇze se po definitivn´ı aplikaci filtru nedá filtr dále nastavovat. Nastaven´ı se dá pouze mˇenit odstranˇen´ım filtru z historie zmˇen a jeho opˇetovn´ ym pˇridán´ım. Tento postup m˚ uˇze b´ yt docela nepˇr´ıjemn´ y, jelikoˇz po aplikaci filtru mohou následovat i dalˇs´ı operace. M˚ uˇze doj´ıt k prom´ıchán´ı tohoto poˇrad´ı z d˚ uvodu, ˇze se aplikace filtru jakoˇzto zmˇena na obrázku pˇridá vˇzdy nakonec. Jak uˇz bylo ˇreˇceno v kapitole Anal´ yza, Gimp umoˇzn ˇuje tvorbu panoramat pomoc´ı ”pluginu”Pandora, kter´ y vytváˇr´ı panorama pomoc´ı posouván´ı obrázk˚ u s prolnut´ım, jeˇz neposkytuje pˇr´ıliˇs kvalitn´ı v´ ysledky. Pˇri porovnán´ı rychlosti Gimpu a aplikace této práce vycház´ı Gimp nˇekolikanásobnˇe lépe. To je zapˇr´ıˇcinˇeno pomalost´ı jednotliv´ ych operac´ı v aplikaci této práce.

3.2

Adobe Photoshop

Tento produkt by mˇel b´ yt absolutn´ı ˇspiˇckou mezi grafick´ ymi editory pro práci s rastrovou grafikou. Jeho v´ yvoj má ve své kompetenci gigant v oblasti poˇc´ıtaˇcové grafiky Adobe Systems. V´ yvoj na tomto produktu prob´ıhá pˇres 20 let a byly do nˇej investovány nemalé finanˇcn´ı prostˇredky, jeˇz mˇely motivovat pracovn´ıky k intenzivn´ımu v´ yvoji. Nyn´ı aplikace existuje ve svém nejnovˇejˇs´ım vydán´ı 12.0 CS5, s n´ıˇz se aplikace této práce bude srovnávat v jej´ı trialové verzi viz [14]. Funkcionalita transformaˇcn´ıch filtr˚ u je zde rozprostˇrena do ovládac´ıch nástroj˚ u a nastaven´ı pˇr´ısluˇsn´ ych kresl´ıc´ıch vrstev, z nichˇz se skládá scéna aplikace. Podobná situace se vyskytuje u filtr˚ u pro práci s barvou. S t´ım rozd´ılem, ˇze funkˇcn´ı prvky tˇechto filtr˚ u lze naj´ıt pouze u nastaven´ı prolnut´ı pˇr´ısluˇsné vrstvy. Filtry jako takové zde vytváˇrej´ı sloˇzité grafické efekty, z nichˇz pouh´ ym pohledem nelze vyˇc´ıst algoritmus. Konvoluˇcn´ı filtry jsou zde prezentovány pouze formou existence jednoho filtru urˇceného k detekci hran. Oproti aplikaci Gimp se zde vyskytuje o trochu ménˇe filtr˚ u. Pravdˇepodobnˇe to bylo zp˚ usobeno t´ım, ˇze se k testu pouˇzilo pouze trialové verze. Nev´ yhoda této aplikace tkv´ı v tom, ˇze uˇzivateli neposkytuje ˇzádn´ y mechanismus pro usnadnˇen´ı práce pˇri vytváˇren´ı panoramat. Uˇzivateli nezb´ yvá nic jiného neˇz rozˇradit obrázky do vrstev a manuálnˇe je posouvat a prol´ınat. 47

Rychlost této aplikace a jejich jednotliv´ ych operac´ı lze povaˇzovat za nejlepˇs´ı mezi rychlostmi uvaˇzovan´ ych aplikac´ı.

3.3

Shrnut´ı

Panoramata

Rychlost

Program AGE – Filtry a panoramata Gimp Adobe Photoshop

Mnoˇzstv´ı filtr˚ u

Pouh´ ym pohledem je patrné, ˇze na dvou konkurenˇcn´ıch aplikac´ıch bylo provedeno v´ıce práce. To se prom´ıtlo na poˇcet naimplementovan´ ych filtr˚ u. Pˇresto se naˇsla i odvˇetv´ı, ve kter´ ych aplikace této práce pˇredˇcila ostatn´ı. Kamenem u ´razu se vˇsak stala doba provádˇen´ ych operac´ı, která by mˇela b´ yt pro budouc´ı projekt AGE zkrácena. V porovnán´ı s ostatn´ımi má editor této práce v´ yhodu v tom, ˇze se filtry daj´ı aplikovat na rastr i vektor zároveˇ n, jelikoˇz ostatn´ı editory dovedou upravovat jenom rastr. N´ıˇze se nacház´ı tabulka charakterizuj´ıc´ı v´ ysledek testu. Jednotlivé body jsou hodnoceny známkami ˇ jedna aˇz ˇctyˇri. C´ım niˇzˇs´ı ˇc´ıslo, t´ım lepˇs´ı hodnocen´ı.

2 1 1

2 3 4

3 1 1

Tabulka 3.1: Souhrnná tabulka srovnán´ı s konkurenc´ı

48

Z´ avˇ er V této práci se povedlo vytvoˇrit grafick´ y editor, jeˇz umoˇzn ˇuje aplikovat bˇeˇzné grafické filtry na vektorové ˇci rastrové obrázky. V´ ysledná aplikace trp´ı jist´ ymi nedostatky. Prvn´ı z nich je pomalost operac´ı na rastrovém obrazu, jeˇz byla dokázána v pˇredchoz´ı kapitole. Ta existuje i pˇresto, ˇze na bitové mapˇe byl vytvoˇren mechanismus pro paraleln´ı práci a vˇsechny filtry jej naplno vyuˇz´ıvaj´ı. Jedn´ım z moˇzn´ ych faktor˚ u je pomalost knihoven práce [1], s n´ıˇz je aplikace této práce u ´zce spjata. K této myˇslence vede fakt, ˇze rychlost aplikace filtr˚ u na vektor a následné pˇrekreslen´ı vektorové scény neprob´ıhá pˇr´ıliˇs rychle. To vˇsak neopodstatˇ nuje pomalost práce aplikace s bitmapou. Tato problematika si bude v budoucnu pˇri v´ yvoji grafického prostˇred´ı AGE ˇza´dat vˇetˇs´ıho rozboru a návrhu ˇreˇsen´ı. Dále i tvorba panoramat nen´ı zcela ideáln´ı. V pˇr´ıpadˇe, ˇze uˇzivatel zadá nevyhovuj´ıc´ı odhad rozestupu mezi jednotliv´ ymi obrázky, stane se, ˇze se algoritmus vydá nesprávn´ ym smˇerem a obrázky se prolnou nevhodn´ ym zp˚ usobem. To potom nut´ı uˇzivatele mˇenit pozice obrázk˚ u a nastaven´ı filtr˚ u ruˇcnˇe, nebo absolvovat zadán´ı odhadu rozestupu a následného v´ ypoˇctu znovu. Proto by nebylo od vˇeci jeˇstˇe jednou zváˇzit implementaci dvourozmˇern´ ych panoramat, jeˇz jsou plnˇe automatizovaná. Bezesporu se dá aplikaci této práce vytknout, ˇze pˇri nˇekolikanásobném pˇribl´ıˇzen´ı scény nesed´ı graficky nástroje filtr˚ u pˇresnˇe tak, jak by mˇely. To je zp˚ usobné t´ım, ˇze pozice nástroje se vypoˇc´ıtává s vektorovou pˇresnost´ı, kdeˇzto pˇri vykreslován´ı bitmapy dojde zaokrouhlen´ı pozice bitmapy na velikost jednotliv´ ych pixel˚ u. Tato odchylka se pˇri pˇribl´ıˇzen´ı násob´ı urˇcit´ ym koeficientem vˇetˇs´ım neˇz jedna, tud´ıˇz je na pohled patrná. Nástroje grafick´ ych filtr˚ u byly vytvoˇreny nad rámec zadán´ı pro zpˇr´ıjemnˇen´ı pouˇzit´ı této aplikace a nejsou nepostradatelnou souˇca´st´ı této práce.

49

Jak jiˇz bylo popsáno v základn´ım návrhu kapitoly Implementace a dále v celém obsahu této kapitoly, je aplikace této práce u ´zce spjata s nˇekter´ ymi ˇca´stmi aplikace práce [1]. Tohoto faktu bude pˇri dalˇs´ım v´ yvoji aplikace AGE vyuˇzito a dojde k vytvoˇren´ı projektu Age.Application.Main, kter´ y bude spouˇstˇet v´ yslednou aplikaci viz obrázek 2.1.

50

Literatura ˇ ´ Jan: Vektorový grafický editor pro projekt AGE, [1] SEBETOVSK Y, Praha: Univerzita Karlova, Matematicko-fyzikáln´ı fakulta, Katedra distribuovan´ ych a spolehliv´ ych systém˚ u, 2010. Vedouc´ı bakaláˇrské práce Mgr. Pavel Jeˇzek [2] HERCEG, Tomáˇs: Grafický editor 3D scén pro projekt AGE, Praha: Univerzita Karlova. Matematicko-fyzikáln´ı fakulta, Katedra distribuovan´ ych a spolehliv´ ych systém˚ u, 2010. Vedouc´ı bakaláˇrské práce Mgr. Pavel Jeˇzek [3] cmpg.org: An Introduction to Color Space and Color Calibration, [online], 2005 [cit. 2010-07-22]. [4] Wikipedia: CMYK color model, [online], 2010 [cit. 2010-07-22], [5] BROWN, Matthew; LOWE, David G.: Automatic Panoramic Image Stitching using Invariant Features, [PDF soubor, online], Vancouver (Canada): Department of Computer Science, University of British Columbia, 2007 [cit. 2010-07-22]. [6] Wikipedia: Scale-invariant feature transform, [online], 2010 [cit. 2010-0722], [7] Wikipedia: kd-tree, [online], 2010 [cit. 2010-07-22], [8] CHANG Yung-Yu: Image stitching, [PDF soubor, online], 2007-04-03 [cit. 2010-07-22].

51

[9] shallowsky.com: Pandora: a GIMP Plugin for Making Panoramas, [online], 2007 [cit. 2010-07-22]. [10] SZELISKI, Richard: Image Alignment and Stitching: A Tutorial1, [PDF soubor, online], 2006-12-10 [cit. 2010-07-22], s. 2-4. [11] Wikipedia: Image scaling, [online], 2010-06-03 [cit. 2010-07-22]. ´ C, ˇ Václav; SEDLA ´ CEK, ˇ [12] HLAVA Miloˇs: Zpracován´ı signál˚ u a obrazu. ˇ Praha: Vydavatelstv´ı CVUT Praha, 2007 [cit. 2010-07-22], s. 191-210. [13] The GIMP Team: GNU Image Manipulation Program, [online], 2010 [cit. 2010-07-22]. [14] Adobe Systems: Adobe Photoshop CS5, [online], 2010 [cit. 2010-07-22].

52

Marek Novotný Grafické filtry pro projekt AGE

Recommend Documents