granicus.if.org Git - imagemagick/blob - www/api/quantize.html

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  11   <title>ImageMagick: MagickCore, C API for ImageMagick: Reduce the Number of Unique Colors in an Image</title>
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  34
  35   <!-- Optionaly include easing and/or mousewheel plugins -->
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  38
  39   <!-- Add fancyBox -->
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  42
  43   <!-- Optionaly include button and/or thumbnail helpers -->
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  46
  47   <link rel="stylesheet" href="http://www.imagemagick.org/fancybox/helpers/jquery.fancybox-thumbs.css?v=2.0.4" type="text/css" media="screen" />
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  52         });
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  54   <!-- ImageMagick style -->
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  60
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  85
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  87
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  89   <a title="About ImageMagick" href="../../../../../../../../../../../../../../../../../../../../../../../../../../../../../../../../index.html">About ImageMagick</a>
  90 </div>
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  92   <a title="Binary Releases" href="../../../../../../../../../../../../../../../../../../../../../../../../../../../../../../../../www/binary-releases.html">Binary Releases</a>
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  95     <a title="Binary Release: Unix" href="../../../../../../../../../../../../../../../../../../../../../../../../../../../../../../../../www/binary-releases.html#unix">Unix</a>
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  98     <a title="Binary Release: MacOS X" href="../../../../../../../../../../../../../../../../../../../../../../../../../../../../../../../../www/binary-releases.html#macosx">Mac OS X</a>
  99 </div>
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 101     <a title="Binary Release: iOS" href="../../../../../../../../../../../../../../../../../../../../../../../../../../../../../../../../www/binary-releases.html#iOS">iOS</a>
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 108   <a title="Command-line Tools" href="../../../../../../../../../../../../../../../../../../../../../../../../../../../../../../../../www/command-line-tools.html">Command-line Tools</a>
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 111     <a title="Command-line Tools: Processing" href="../../../../../../../../../../../../../../../../../../../../../../../../../../../../../../../../www/command-line-processing.html">Processing</a>
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 114     <a title="Command-line Tools: Options" href="../../../../../../../../../../../../../../../../../../../../../../../../../../../../../../../../www/command-line-options.html">Options</a>
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 117     <a title="Command-line Tools: Usage" href="http://www.imagemagick.org/Usage/">Usage</a>
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 123     <a title="Program Interface: MagickWand" href="../../../../../../../../../../../../../../../../../../../../../../../../../../../../../../../../www/magick-wand.html">MagickWand</a>
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 136    <a title="Install from Source" href="../../../../../../../../../../../../../../../../../../../../../../../../../../../../../../../../www/install-source.html">Install from Source</a>
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 235 </div>
 236
 237 <div class="main">
 238
 239 <h1>Module quantize Methods</h1>
 240 <p class="navigation-index">[<a href="quantize.html#QuantizeImage">QuantizeImage</a> &bull; <a href="quantize.html#AcquireQuantizeInfo">AcquireQuantizeInfo</a> &bull; <a href="quantize.html#CloneQuantizeInfo">CloneQuantizeInfo</a> &bull; <a href="quantize.html#CompressImageColormap">CompressImageColormap</a> &bull; <a href="quantize.html#DestroyQuantizeInfo">DestroyQuantizeInfo</a> &bull; <a href="quantize.html#GetImageQuantizeError">GetImageQuantizeError</a> &bull; <a href="quantize.html#GetQuantizeInfo">GetQuantizeInfo</a> &bull; <a href="quantize.html#PosterizeImage">PosterizeImage</a> &bull; <a href="quantize.html#QuantizeImage">QuantizeImage</a> &bull; <a href="quantize.html#QuantizeImages">QuantizeImages</a> &bull; <a href="quantize.html#RemapImage">RemapImage</a> &bull; <a href="quantize.html#RemapImages">RemapImages</a> &bull; <a href="quantize.html#SetGrayscaleImage">SetGrayscaleImage</a>]</p>
 241
 242 <h2><a href="http://www.imagemagick.org/api/MagickCore/quantize_8c.html" id="QuantizeImage">QuantizeImage</a></h2>
 243 <div class="doc-section">
 244
 245 <p>QuantizeImage() takes a standard RGB or monochrome images and quantizes them down to some fixed number of colors.</p>
 246
 247 <p>For purposes of color allocation, an image is a set of n pixels, where each pixel is a point in RGB space.  RGB space is a 3-dimensional vector space, and each pixel, Pi,  is defined by an ordered triple of red, green, and blue coordinates, (Ri, Gi, Bi).</p>
 248
 249 <p>Each primary color component (red, green, or blue) represents an intensity which varies linearly from 0 to a maximum value, Cmax, which corresponds to full saturation of that color.  Color allocation is defined over a domain consisting of the cube in RGB space with opposite vertices at (0,0,0) and (Cmax, Cmax, Cmax).  QUANTIZE requires Cmax = 255.</p>
 250
 251 <p>The algorithm maps this domain onto a tree in which each node represents a cube within that domain.  In the following discussion these cubes are defined by the coordinate of two opposite vertices:</p>
 252
 253 <pre class="text">
 254     the origin.
 255 </pre>
 256
 257 <p>The tree's root node represents the entire domain, (0,0,0) through (Cmax,Cmax,Cmax).  Each lower level in the tree is generated by subdividing one node's cube into eight smaller cubes of equal size. This corresponds to bisecting the parent cube with planes passing through the midpoints of each edge.</p>
 258
 259 <p>The basic algorithm operates in three phases: Classification, Reduction, and Assignment.  Classification builds a color description tree for the image.  Reduction collapses the tree until the number it represents, at most, the number of colors desired in the output image. Assignment defines the output image's color map and sets each pixel's color by restorage_class in the reduced tree.  Our goal is to minimize the numerical discrepancies between the original colors and quantized colors (quantization error).</p>
 260
 261 <p>Classification begins by initializing a color description tree of sufficient depth to represent each possible input color in a leaf. However, it is impractical to generate a fully-formed color description tree in the storage_class phase for realistic values of Cmax.  If colors components in the input image are quantized to k-bit precision, so that Cmax= 2k-1, the tree would need k levels below the root node to allow representing each possible input color in a leaf.  This becomes prohibitive because the tree's total number of nodes is 1 + sum(i=1, k, 8k).</p>
 262
 263 <p>A complete tree would require 19,173,961 nodes for k = 8, Cmax = 255.</p>
 264 <h5>avoid building a fully populated tree, QUANTIZE</h5>
 265 <p>(1) Initializes data structures for nodes only as they are needed;  (2) Chooses a maximum depth for the tree as a function of the desired number of colors in the output image (currently log2(colormap size)).</p>
 266
 267 <p>For each pixel in the input image, storage_class scans downward from the root of the color description tree.  At each level of the tree it identifies the single node which represents a cube in RGB space containing the pixel's color.  It updates the following data for each such node:</p>
 268
 269 <pre class="text">
 270       n1: Number of pixels whose color is contained in the RGB cube which
 271       this node represents;
 272 </pre>
 273
 274 <p>n2: Number of pixels whose color is not represented in a node at lower depth in the tree;  initially,  n2 = 0 for all nodes except leaves of the tree.</p>
 275
 276 <p>Sr, Sg, Sb: Sums of the red, green, and blue component values for all pixels not classified at a lower depth. The combination of these sums and n2  will ultimately characterize the mean color of a set of pixels represented by this node.</p>
 277
 278 <p>E: the distance squared in RGB space between each pixel contained within a node and the nodes' center.  This represents the quantization error for a node.</p>
 279
 280 <p>Reduction repeatedly prunes the tree until the number of nodes with n2 > 0 is less than or equal to the maximum number of colors allowed in the output image.  On any given iteration over the tree, it selects those nodes whose E count is minimal for pruning and merges their color statistics upward. It uses a pruning threshold, Ep, to govern node selection as follows:</p>
 281
 282 <p>Ep = 0 while number of nodes with (n2 > 0) > required maximum number of colors prune all nodes such that E <= Ep Set Ep to minimum E in remaining nodes</p>
 283
 284 <p>This has the effect of minimizing any quantization error when merging two nodes together.</p>
 285
 286 <p>When a node to be pruned has offspring, the pruning procedure invokes itself recursively in order to prune the tree from the leaves upward. n2,  Sr, Sg,  and  Sb in a node being pruned are always added to the corresponding data in that node's parent.  This retains the pruned node's color characteristics for later averaging.</p>
 287
 288 <p>For each node, n2 pixels exist for which that node represents the smallest volume in RGB space containing those pixel's colors.  When n2 > 0 the node will uniquely define a color in the output image. At the beginning of reduction,  n2 = 0  for all nodes except a the leaves of the tree which represent colors present in the input image.</p>
 289
 290 <p>The other pixel count, n1, indicates the total number of colors within the cubic volume which the node represents.  This includes n1 - n2 pixels whose colors should be defined by nodes at a lower level in the tree.</p>
 291
 292 <p>Assignment generates the output image from the pruned tree.  The output</p>
 293 <h5>parts</h5>
 294 <p>(1)  A color map, which is an array of color descriptions (RGB triples) for each color present in the output image;  (2)  A pixel array, which represents each pixel as an index into the color map array.</p>
 295
 296 <p>First, the assignment phase makes one pass over the pruned color description tree to establish the image's color map.  For each node with n2  > 0, it divides Sr, Sg, and Sb by n2 .  This produces the mean color of all pixels that classify no lower than this node.  Each of these colors becomes an entry in the color map.</p>
 297
 298 <p>Finally,  the assignment phase reclassifies each pixel in the pruned tree to identify the deepest node containing the pixel's color.  The pixel's value in the pixel array becomes the index of this node's mean color in the color map.</p>
 299
 300 <p>This method is based on a similar algorithm written by Paul Raveling.</p>
 301
 302  </div>
 303 <h2><a href="http://www.imagemagick.org/api/MagickCore/quantize_8c.html" id="AcquireQuantizeInfo">AcquireQuantizeInfo</a></h2>
 304 <div class="doc-section">
 305
 306 <p>AcquireQuantizeInfo() allocates the QuantizeInfo structure.</p>
 307
 308 <p>The format of the AcquireQuantizeInfo method is:</p>
 309
 310 <pre class="code">
 311   QuantizeInfo *AcquireQuantizeInfo(const ImageInfo *image_info)
 312 </pre>
 313
 314 <p>A description of each parameter follows:</p>
 315
 316 <h5>image_info</h5>
 317 <p>the image info.</p>
 318
 319  </div>
 320 <h2><a href="http://www.imagemagick.org/api/MagickCore/quantize_8c.html" id="CloneQuantizeInfo">CloneQuantizeInfo</a></h2>
 321 <div class="doc-section">
 322
 323 <p>CloneQuantizeInfo() makes a duplicate of the given quantize info structure, or if quantize info is NULL, a new one.</p>
 324
 325 <p>The format of the CloneQuantizeInfo method is:</p>
 326
 327 <pre class="code">
 328   QuantizeInfo *CloneQuantizeInfo(const QuantizeInfo *quantize_info)
 329 </pre>
 330
 331 <p>A description of each parameter follows:</p>
 332
 333 <h5>clone_info</h5>
 334 <p>Method CloneQuantizeInfo returns a duplicate of the given quantize info, or if image info is NULL a new one.</p>
 335
 336 <h5>quantize_info</h5>
 337 <p>a structure of type info.</p>
 338
 339  </div>
 340 <h2><a href="http://www.imagemagick.org/api/MagickCore/quantize_8c.html" id="CompressImageColormap">CompressImageColormap</a></h2>
 341 <div class="doc-section">
 342
 343 <p>CompressImageColormap() compresses an image colormap by removing any duplicate or unused color entries.</p>
 344
 345 <p>The format of the CompressImageColormap method is:</p>
 346
 347 <pre class="code">
 348   MagickBooleanType CompressImageColormap(Image *image)
 349 </pre>
 350
 351 <p>A description of each parameter follows:</p>
 352
 353 <h5>image</h5>
 354 <p>the image.</p>
 355
 356  </div>
 357 <h2><a href="http://www.imagemagick.org/api/MagickCore/quantize_8c.html" id="DestroyQuantizeInfo">DestroyQuantizeInfo</a></h2>
 358 <div class="doc-section">
 359
 360 <p>DestroyQuantizeInfo() deallocates memory associated with an QuantizeInfo structure.</p>
 361
 362 <p>The format of the DestroyQuantizeInfo method is:</p>
 363
 364 <pre class="code">
 365   QuantizeInfo *DestroyQuantizeInfo(QuantizeInfo *quantize_info)
 366 </pre>
 367
 368 <p>A description of each parameter follows:</p>
 369
 370 <h5>quantize_info</h5>
 371 <p>Specifies a pointer to an QuantizeInfo structure.</p>
 372
 373  </div>
 374 <h2><a href="http://www.imagemagick.org/api/MagickCore/quantize_8c.html" id="GetImageQuantizeError">GetImageQuantizeError</a></h2>
 375 <div class="doc-section">
 376
 377 <p>GetImageQuantizeError() measures the difference between the original and quantized images.  This difference is the total quantization error. The error is computed by summing over all pixels in an image the distance squared in RGB space between each reference pixel value and its quantized value.  These values are computed:</p>
 378
 379 <pre class="text">
 380       o mean_error_per_pixel:  This value is the mean error for any single
 381   pixel in the image.
 382 </pre>
 383
 384 <h5>normalized_mean_square_error</h5>
 385 <p>This value is the normalized mean quantization error for any single pixel in the image.  This distance measure is normalized to a range between 0 and 1.  It is independent of the range of red, green, and blue values in the image.</p>
 386
 387 <h5>normalized_maximum_square_error</h5>
 388 <p>Thsi value is the normalized maximum quantization error for any single pixel in the image.  This distance measure is normalized to a range between 0 and 1.  It is independent of the range of red, green, and blue values in your image.</p>
 389
 390 <p>The format of the GetImageQuantizeError method is:</p>
 391
 392 <pre class="code">
 393   MagickBooleanType GetImageQuantizeError(Image *image)
 394 </pre>
 395
 396 <p>A description of each parameter follows.</p>
 397
 398 <h5>image</h5>
 399 <p>the image.</p>
 400
 401  </div>
 402 <h2><a href="http://www.imagemagick.org/api/MagickCore/quantize_8c.html" id="GetQuantizeInfo">GetQuantizeInfo</a></h2>
 403 <div class="doc-section">
 404
 405 <p>GetQuantizeInfo() initializes the QuantizeInfo structure.</p>
 406
 407 <p>The format of the GetQuantizeInfo method is:</p>
 408
 409 <pre class="code">
 410   GetQuantizeInfo(QuantizeInfo *quantize_info)
 411 </pre>
 412
 413 <p>A description of each parameter follows:</p>
 414
 415 <h5>quantize_info</h5>
 416 <p>Specifies a pointer to a QuantizeInfo structure.</p>
 417
 418  </div>
 419 <h2><a href="http://www.imagemagick.org/api/MagickCore/quantize_8c.html" id="PosterizeImage">PosterizeImage</a></h2>
 420 <div class="doc-section">
 421
 422 <p>PosterizeImage() reduces the image to a limited number of colors for a "poster" effect.</p>
 423
 424 <p>The format of the PosterizeImage method is:</p>
 425
 426 <pre class="code">
 427   MagickBooleanType PosterizeImage(Image *image,const size_t levels,
 428     const MagickBooleanType dither)
 429   MagickBooleanType PosterizeImageChannel(Image *image,
 430     const ChannelType channel,const size_t levels,
 431     const MagickBooleanType dither)
 432 </pre>
 433
 434 <p>A description of each parameter follows:</p>
 435
 436 <h5>image</h5>
 437 <p>Specifies a pointer to an Image structure.</p>
 438
 439 <h5>levels</h5>
 440 <p>Number of color levels allowed in each channel.  Very low values (2, 3, or 4) have the most visible effect.</p>
 441
 442 <h5>dither</h5>
 443 <p>Set this integer value to something other than zero to dither the mapped image.</p>
 444
 445  </div>
 446 <h2><a href="http://www.imagemagick.org/api/MagickCore/quantize_8c.html" id="QuantizeImage">QuantizeImage</a></h2>
 447 <div class="doc-section">
 448
 449 <p>QuantizeImage() analyzes the colors within a reference image and chooses a fixed number of colors to represent the image.  The goal of the algorithm is to minimize the color difference between the input and output image while minimizing the processing time.</p>
 450
 451 <p>The format of the QuantizeImage method is:</p>
 452
 453 <pre class="code">
 454   MagickBooleanType QuantizeImage(const QuantizeInfo *quantize_info,
 455     Image *image)
 456 </pre>
 457
 458 <p>A description of each parameter follows:</p>
 459
 460 <h5>quantize_info</h5>
 461 <p>Specifies a pointer to an QuantizeInfo structure.</p>
 462
 463 <h5>image</h5>
 464 <p>the image.</p>
 465
 466  </div>
 467 <h2><a href="http://www.imagemagick.org/api/MagickCore/quantize_8c.html" id="QuantizeImages">QuantizeImages</a></h2>
 468 <div class="doc-section">
 469
 470 <p>QuantizeImages() analyzes the colors within a set of reference images and chooses a fixed number of colors to represent the set.  The goal of the algorithm is to minimize the color difference between the input and output images while minimizing the processing time.</p>
 471
 472 <p>The format of the QuantizeImages method is:</p>
 473
 474 <pre class="code">
 475   MagickBooleanType QuantizeImages(const QuantizeInfo *quantize_info,
 476     Image *images)
 477 </pre>
 478
 479 <p>A description of each parameter follows:</p>
 480
 481 <h5>quantize_info</h5>
 482 <p>Specifies a pointer to an QuantizeInfo structure.</p>
 483
 484 <h5>images</h5>
 485 <p>Specifies a pointer to a list of Image structures.</p>
 486
 487  </div>
 488 <h2><a href="http://www.imagemagick.org/api/MagickCore/quantize_8c.html" id="RemapImage">RemapImage</a></h2>
 489 <div class="doc-section">
 490
 491 <p>RemapImage() replaces the colors of an image with the closest color from a reference image.</p>
 492
 493 <p>The format of the RemapImage method is:</p>
 494
 495 <pre class="code">
 496   MagickBooleanType RemapImage(const QuantizeInfo *quantize_info,
 497     Image *image,const Image *remap_image)
 498 </pre>
 499
 500 <p>A description of each parameter follows:</p>
 501
 502 <h5>quantize_info</h5>
 503 <p>Specifies a pointer to an QuantizeInfo structure.</p>
 504
 505 <h5>image</h5>
 506 <p>the image.</p>
 507
 508 <h5>remap_image</h5>
 509 <p>the reference image.</p>
 510
 511  </div>
 512 <h2><a href="http://www.imagemagick.org/api/MagickCore/quantize_8c.html" id="RemapImages">RemapImages</a></h2>
 513 <div class="doc-section">
 514
 515 <p>RemapImages() replaces the colors of a sequence of images with the closest color from a reference image.</p>
 516
 517 <p>The format of the RemapImage method is:</p>
 518
 519 <pre class="code">
 520   MagickBooleanType RemapImages(const QuantizeInfo *quantize_info,
 521     Image *images,Image *remap_image)
 522 </pre>
 523
 524 <p>A description of each parameter follows:</p>
 525
 526 <h5>quantize_info</h5>
 527 <p>Specifies a pointer to an QuantizeInfo structure.</p>
 528
 529 <h5>images</h5>
 530 <p>the image sequence.</p>
 531
 532 <h5>remap_image</h5>
 533 <p>the reference image.</p>
 534
 535  </div>
 536 <h2><a href="http://www.imagemagick.org/api/MagickCore/quantize_8c.html" id="SetGrayscaleImage">SetGrayscaleImage</a></h2>
 537 <div class="doc-section">
 538
 539 <p>SetGrayscaleImage() converts an image to a PseudoClass grayscale image.</p>
 540
 541 <p>The format of the SetGrayscaleImage method is:</p>
 542
 543 <pre class="code">
 544   MagickBooleanType SetGrayscaleImage(Image *image)
 545 </pre>
 546
 547 <p>A description of each parameter follows:</p>
 548
 549 <h5>image</h5>
 550 <p>The image.</p>
 551
 552  </div>
 553
 554 </div>
 555
 556 <div id="linkbar">
 557     <span id="linkbar-west">&nbsp;</span>
 558     <span id="linkbar-center">
 559       <a href="../../../../../../../../../../../../../../../../../../../../../../../../../../../../../../../../discourse-server">Discourse Server</a> &bull;
 560       <a href="http://www.imagemagick.org/MagickStudio/scripts/MagickStudio.cgi">Studio</a>
 561     </span>
 562     <span id="linkbar-east">&nbsp;</span>
 563   </div>
 564   <div class="footer">
 565     <span id="footer-west">&copy; 1999-2013 ImageMagick Studio LLC</span>
 566     <span id="footer-east"> <a href="http://www.imagemagick.org/script/contact.php">Contact the Wizards</a></span>
 567   </div>
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