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

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   7   <title>ImageMagick: MagickCore, C API for ImageMagick: Reduce the Number of Unique Colors in an Image</title>
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  90     <a title="Command-line Tools: Usage" href="http://www.imagemagick.org/Usage/">Usage</a>
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  99     <a title="Program Interface: MagickCore" href="../../www/magick-core.html">MagickCore</a>
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 102     <a title="Program Interface: PerlMagick" href="../../www/perl-magick.html">PerlMagick</a>
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 174 <h1>Module quantize
 175  Methods</h1>
 176 <p class="navigation-index">[<a href="#QuantizeImage">QuantizeImage</a> &bull; <a href="#AcquireQuantizeInfo">AcquireQuantizeInfo</a> &bull; <a href="#CloneQuantizeInfo">CloneQuantizeInfo</a> &bull; <a href="#CompressImageColormap">CompressImageColormap</a> &bull; <a href="#DestroyQuantizeInfo">DestroyQuantizeInfo</a> &bull; <a href="#GetImageQuantizeError">GetImageQuantizeError</a> &bull; <a href="#GetQuantizeInfo">GetQuantizeInfo</a> &bull; <a href="#PosterizeImage">PosterizeImage</a> &bull; <a href="#QuantizeImage">QuantizeImage</a> &bull; <a href="#QuantizeImages">QuantizeImages</a> &bull; <a href="#RemapImage">RemapImage</a> &bull; <a href="#RemapImages">RemapImages</a> &bull; <a href="#SetGrayscaleImage">SetGrayscaleImage</a>]</p>
 177
 178 <h2><a href="http://www.imagemagick.org/api/MagickCore/quantize
 179 _8c.html" target="source" name="QuantizeImage">QuantizeImage</a></h2>
 180 <div class="doc-section">
 181
 182 <p>QuantizeImage() takes a standard RGB or monochrome images and quantizes them down to some fixed number of colors.</p></ol>
 183
 184 <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></ol>
 185
 186 <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></ol>
 187
 188 <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>
 189
 190 <pre class="text">
 191     the origin.
 192 </pre>
 193
 194 <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></ol>
 195
 196 <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></ol>
 197
 198 <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></ol>
 199
 200 <p>A complete tree would require 19,173,961 nodes for k = 8, Cmax = 255.</p>
 201 <h5>avoid building a fully populated tree, QUANTIZE</h5>
 202 <ol><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></ol>
 203
 204 <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>
 205
 206 <pre class="text">
 207       n1: Number of pixels whose color is contained in the RGB cube which
 208       this node represents;
 209 </pre>
 210
 211 <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></ol>
 212
 213 <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></ol>
 214
 215 <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></ol>
 216
 217 <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></ol>
 218
 219 <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></ol>
 220
 221 <p>This has the effect of minimizing any quantization error when merging two nodes together.</p></ol>
 222
 223 <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></ol>
 224
 225 <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></ol>
 226
 227 <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></ol>
 228
 229 <p>Assignment generates the output image from the pruned tree.  The output</p>
 230 <h5>parts</h5>
 231 <ol><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></ol>
 232
 233 <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></ol>
 234
 235 <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></ol>
 236
 237 <p>This method is based on a similar algorithm written by Paul Raveling.</p></ol>
 238
 239  </div>
 240 <h2><a href="http://www.imagemagick.org/api/MagickCore/quantize
 241 _8c.html" target="source" name="AcquireQuantizeInfo">AcquireQuantizeInfo</a></h2>
 242 <div class="doc-section">
 243
 244 <p>AcquireQuantizeInfo() allocates the QuantizeInfo structure.</p></ol>
 245
 246 <p>The format of the AcquireQuantizeInfo method is:</p>
 247
 248 <pre class="code">
 249   QuantizeInfo *AcquireQuantizeInfo(const ImageInfo *image_info)
 250 </pre>
 251
 252 <p>A description of each parameter follows:</p></ol>
 253
 254 <h5>image_info</h5>
 255 <ol><p>the image info.</p></ol>
 256
 257  </div>
 258 <h2><a href="http://www.imagemagick.org/api/MagickCore/quantize
 259 _8c.html" target="source" name="CloneQuantizeInfo">CloneQuantizeInfo</a></h2>
 260 <div class="doc-section">
 261
 262 <p>CloneQuantizeInfo() makes a duplicate of the given quantize info structure, or if quantize info is NULL, a new one.</p></ol>
 263
 264 <p>The format of the CloneQuantizeInfo method is:</p>
 265
 266 <pre class="code">
 267   QuantizeInfo *CloneQuantizeInfo(const QuantizeInfo *quantize_info)
 268 </pre>
 269
 270 <p>A description of each parameter follows:</p></ol>
 271
 272 <h5>clone_info</h5>
 273 <ol><p>Method CloneQuantizeInfo returns a duplicate of the given quantize info, or if image info is NULL a new one.</p></ol>
 274
 275 <h5>quantize_info</h5>
 276 <ol><p>a structure of type info.</p></ol>
 277
 278  </div>
 279 <h2><a href="http://www.imagemagick.org/api/MagickCore/quantize
 280 _8c.html" target="source" name="CompressImageColormap">CompressImageColormap</a></h2>
 281 <div class="doc-section">
 282
 283 <p>CompressImageColormap() compresses an image colormap by removing any duplicate or unused color entries.</p></ol>
 284
 285 <p>The format of the CompressImageColormap method is:</p>
 286
 287 <pre class="code">
 288   MagickBooleanType CompressImageColormap(Image *image)
 289 </pre>
 290
 291 <p>A description of each parameter follows:</p></ol>
 292
 293 <h5>image</h5>
 294 <ol><p>the image.</p></ol>
 295
 296  </div>
 297 <h2><a href="http://www.imagemagick.org/api/MagickCore/quantize
 298 _8c.html" target="source" name="DestroyQuantizeInfo">DestroyQuantizeInfo</a></h2>
 299 <div class="doc-section">
 300
 301 <p>DestroyQuantizeInfo() deallocates memory associated with an QuantizeInfo structure.</p></ol>
 302
 303 <p>The format of the DestroyQuantizeInfo method is:</p>
 304
 305 <pre class="code">
 306   QuantizeInfo *DestroyQuantizeInfo(QuantizeInfo *quantize_info)
 307 </pre>
 308
 309 <p>A description of each parameter follows:</p></ol>
 310
 311 <h5>quantize_info</h5>
 312 <ol><p>Specifies a pointer to an QuantizeInfo structure.</p></ol>
 313
 314  </div>
 315 <h2><a href="http://www.imagemagick.org/api/MagickCore/quantize
 316 _8c.html" target="source" name="GetImageQuantizeError">GetImageQuantizeError</a></h2>
 317 <div class="doc-section">
 318
 319 <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>
 320
 321 <pre class="text">
 322       o mean_error_per_pixel:  This value is the mean error for any single
 323   pixel in the image.
 324 </pre>
 325
 326 <h5>normalized_mean_square_error</h5>
 327 <ol><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></ol>
 328
 329 <h5>normalized_maximum_square_error</h5>
 330 <ol><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></ol>
 331
 332 <p>The format of the GetImageQuantizeError method is:</p>
 333
 334 <pre class="code">
 335   MagickBooleanType GetImageQuantizeError(Image *image)
 336 </pre>
 337
 338 <p>A description of each parameter follows.</p></ol>
 339
 340 <h5>image</h5>
 341 <ol><p>the image.</p></ol>
 342
 343  </div>
 344 <h2><a href="http://www.imagemagick.org/api/MagickCore/quantize
 345 _8c.html" target="source" name="GetQuantizeInfo">GetQuantizeInfo</a></h2>
 346 <div class="doc-section">
 347
 348 <p>GetQuantizeInfo() initializes the QuantizeInfo structure.</p></ol>
 349
 350 <p>The format of the GetQuantizeInfo method is:</p>
 351
 352 <pre class="code">
 353   GetQuantizeInfo(QuantizeInfo *quantize_info)
 354 </pre>
 355
 356 <p>A description of each parameter follows:</p></ol>
 357
 358 <h5>quantize_info</h5>
 359 <ol><p>Specifies a pointer to a QuantizeInfo structure.</p></ol>
 360
 361  </div>
 362 <h2><a href="http://www.imagemagick.org/api/MagickCore/quantize
 363 _8c.html" target="source" name="PosterizeImage">PosterizeImage</a></h2>
 364 <div class="doc-section">
 365
 366 <p>PosterizeImage() reduces the image to a limited number of colors for a "poster" effect.</p></ol>
 367
 368 <p>The format of the PosterizeImage method is:</p>
 369
 370 <pre class="code">
 371   MagickBooleanType PosterizeImage(Image *image,const size_t levels,
 372     const MagickBooleanType dither)
 373 </pre>
 374
 375 <p>A description of each parameter follows:</p></ol>
 376
 377 <h5>image</h5>
 378 <ol><p>Specifies a pointer to an Image structure.</p></ol>
 379
 380 <h5>levels</h5>
 381 <ol><p>Number of color levels allowed in each channel.  Very low values (2, 3, or 4) have the most visible effect.</p></ol>
 382
 383 <h5>dither</h5>
 384 <ol><p>Set this integer value to something other than zero to dither the mapped image.</p></ol>
 385
 386  </div>
 387 <h2><a href="http://www.imagemagick.org/api/MagickCore/quantize
 388 _8c.html" target="source" name="QuantizeImage">QuantizeImage</a></h2>
 389 <div class="doc-section">
 390
 391 <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></ol>
 392
 393 <p>The format of the QuantizeImage method is:</p>
 394
 395 <pre class="code">
 396   MagickBooleanType QuantizeImage(const QuantizeInfo *quantize_info,
 397     Image *image)
 398 </pre>
 399
 400 <p>A description of each parameter follows:</p></ol>
 401
 402 <h5>quantize_info</h5>
 403 <ol><p>Specifies a pointer to an QuantizeInfo structure.</p></ol>
 404
 405 <h5>image</h5>
 406 <ol><p>the image.</p></ol>
 407
 408  </div>
 409 <h2><a href="http://www.imagemagick.org/api/MagickCore/quantize
 410 _8c.html" target="source" name="QuantizeImages">QuantizeImages</a></h2>
 411 <div class="doc-section">
 412
 413 <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></ol>
 414
 415 <p>The format of the QuantizeImages method is:</p>
 416
 417 <pre class="code">
 418   MagickBooleanType QuantizeImages(const QuantizeInfo *quantize_info,
 419     Image *images)
 420 </pre>
 421
 422 <p>A description of each parameter follows:</p></ol>
 423
 424 <h5>quantize_info</h5>
 425 <ol><p>Specifies a pointer to an QuantizeInfo structure.</p></ol>
 426
 427 <h5>images</h5>
 428 <ol><p>Specifies a pointer to a list of Image structures.</p></ol>
 429
 430  </div>
 431 <h2><a href="http://www.imagemagick.org/api/MagickCore/quantize
 432 _8c.html" target="source" name="RemapImage">RemapImage</a></h2>
 433 <div class="doc-section">
 434
 435 <p>RemapImage() replaces the colors of an image with the closest color from a reference image.</p></ol>
 436
 437 <p>The format of the RemapImage method is:</p>
 438
 439 <pre class="code">
 440   MagickBooleanType RemapImage(const QuantizeInfo *quantize_info,
 441     Image *image,const Image *remap_image)
 442 </pre>
 443
 444 <p>A description of each parameter follows:</p></ol>
 445
 446 <h5>quantize_info</h5>
 447 <ol><p>Specifies a pointer to an QuantizeInfo structure.</p></ol>
 448
 449 <h5>image</h5>
 450 <ol><p>the image.</p></ol>
 451
 452 <h5>remap_image</h5>
 453 <ol><p>the reference image.</p></ol>
 454
 455  </div>
 456 <h2><a href="http://www.imagemagick.org/api/MagickCore/quantize
 457 _8c.html" target="source" name="RemapImages">RemapImages</a></h2>
 458 <div class="doc-section">
 459
 460 <p>RemapImages() replaces the colors of a sequence of images with the closest color from a reference image.</p></ol>
 461
 462 <p>The format of the RemapImage method is:</p>
 463
 464 <pre class="code">
 465   MagickBooleanType RemapImages(const QuantizeInfo *quantize_info,
 466     Image *images,Image *remap_image)
 467 </pre>
 468
 469 <p>A description of each parameter follows:</p></ol>
 470
 471 <h5>quantize_info</h5>
 472 <ol><p>Specifies a pointer to an QuantizeInfo structure.</p></ol>
 473
 474 <h5>images</h5>
 475 <ol><p>the image sequence.</p></ol>
 476
 477 <h5>remap_image</h5>
 478 <ol><p>the reference image.</p></ol>
 479
 480  </div>
 481 <h2><a href="http://www.imagemagick.org/api/MagickCore/quantize
 482 _8c.html" target="source" name="SetGrayscaleImage">SetGrayscaleImage</a></h2>
 483 <div class="doc-section">
 484
 485 <p>SetGrayscaleImage() converts an image to a PseudoClass grayscale image.</p></ol>
 486
 487 <p>The format of the SetGrayscaleImage method is:</p>
 488
 489 <pre class="code">
 490   MagickBooleanType SetGrayscaleImage(Image *image)
 491 </pre>
 492
 493 <p>A description of each parameter follows:</p></ol>
 494
 495 <h5>image</h5>
 496 <ol><p>The image.</p></ol>
 497
 498  </div>
 499 \r
 500 </div>\r
 501 \r
 502 <div id="linkbar">\r
 503     <span id="linkbar-west">&nbsp;</span>\r
 504     <span id="linkbar-center">\r
 505       <a href="http://www.imagemagick.org/discourse-server/">Discourse Server</a> &bull;\r
 506       <a href="http://www.imagemagick.org/MagickStudio/scripts/MagickStudio.cgi">Studio</a>\r
 507     </span>\r
 508     <span id="linkbar-east">&nbsp;</span>\r
 509   </div>\r
 510   <div class="footer">\r
 511     <span id="footer-west">&copy; 1999-2011 ImageMagick Studio LLC</span>\r
 512     <span id="footer-east"> <a href="../http://www.imagemagick.org/script/contact.php">Contact the Wizards</a></span>\r
 513   </div>\r
 514   <div style="clear: both; margin: 0; width: 100%; "></div>\r
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