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

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 215 <h1>Module quantize Methods</h1>
 216 <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>
 217
 218 <h2><a href="http://www.imagemagick.org/api/MagickCore/quantize_8c.html" id="QuantizeImage">QuantizeImage</a></h2>
 219 <div class="doc-section">
 220
 221 <p>QuantizeImage() takes a standard RGB or monochrome images and quantizes them down to some fixed number of colors.</p>
 222
 223 <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>
 224
 225 <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>
 226
 227 <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>
 228
 229 <pre class="text">
 230     the origin.
 231 </pre>
 232
 233 <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>
 234
 235 <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>
 236
 237 <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>
 238
 239 <p>A complete tree would require 19,173,961 nodes for k = 8, Cmax = 255.</p>
 240 <h5>avoid building a fully populated tree, QUANTIZE</h5>
 241 <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>
 242
 243 <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>
 244
 245 <pre class="text">
 246       n1: Number of pixels whose color is contained in the RGB cube which
 247       this node represents;
 248 </pre>
 249
 250 <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>
 251
 252 <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>
 253
 254 <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>
 255
 256 <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>
 257
 258 <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>
 259
 260 <p>This has the effect of minimizing any quantization error when merging two nodes together.</p>
 261
 262 <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>
 263
 264 <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>
 265
 266 <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>
 267
 268 <p>Assignment generates the output image from the pruned tree.  The output</p>
 269 <h5>parts</h5>
 270 <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>
 271
 272 <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>
 273
 274 <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>
 275
 276 <p>This method is based on a similar algorithm written by Paul Raveling.</p>
 277
 278  </div>
 279 <h2><a href="http://www.imagemagick.org/api/MagickCore/quantize_8c.html" id="AcquireQuantizeInfo">AcquireQuantizeInfo</a></h2>
 280 <div class="doc-section">
 281
 282 <p>AcquireQuantizeInfo() allocates the QuantizeInfo structure.</p>
 283
 284 <p>The format of the AcquireQuantizeInfo method is:</p>
 285
 286 <pre class="code">
 287   QuantizeInfo *AcquireQuantizeInfo(const ImageInfo *image_info)
 288 </pre>
 289
 290 <p>A description of each parameter follows:</p>
 291
 292 <h5>image_info</h5>
 293 <p>the image info.</p>
 294
 295  </div>
 296 <h2><a href="http://www.imagemagick.org/api/MagickCore/quantize_8c.html" id="CloneQuantizeInfo">CloneQuantizeInfo</a></h2>
 297 <div class="doc-section">
 298
 299 <p>CloneQuantizeInfo() makes a duplicate of the given quantize info structure, or if quantize info is NULL, a new one.</p>
 300
 301 <p>The format of the CloneQuantizeInfo method is:</p>
 302
 303 <pre class="code">
 304   QuantizeInfo *CloneQuantizeInfo(const QuantizeInfo *quantize_info)
 305 </pre>
 306
 307 <p>A description of each parameter follows:</p>
 308
 309 <h5>clone_info</h5>
 310 <p>Method CloneQuantizeInfo returns a duplicate of the given quantize info, or if image info is NULL a new one.</p>
 311
 312 <h5>quantize_info</h5>
 313 <p>a structure of type info.</p>
 314
 315  </div>
 316 <h2><a href="http://www.imagemagick.org/api/MagickCore/quantize_8c.html" id="CompressImageColormap">CompressImageColormap</a></h2>
 317 <div class="doc-section">
 318
 319 <p>CompressImageColormap() compresses an image colormap by removing any duplicate or unused color entries.</p>
 320
 321 <p>The format of the CompressImageColormap method is:</p>
 322
 323 <pre class="code">
 324   MagickBooleanType CompressImageColormap(Image *image)
 325 </pre>
 326
 327 <p>A description of each parameter follows:</p>
 328
 329 <h5>image</h5>
 330 <p>the image.</p>
 331
 332  </div>
 333 <h2><a href="http://www.imagemagick.org/api/MagickCore/quantize_8c.html" id="DestroyQuantizeInfo">DestroyQuantizeInfo</a></h2>
 334 <div class="doc-section">
 335
 336 <p>DestroyQuantizeInfo() deallocates memory associated with an QuantizeInfo structure.</p>
 337
 338 <p>The format of the DestroyQuantizeInfo method is:</p>
 339
 340 <pre class="code">
 341   QuantizeInfo *DestroyQuantizeInfo(QuantizeInfo *quantize_info)
 342 </pre>
 343
 344 <p>A description of each parameter follows:</p>
 345
 346 <h5>quantize_info</h5>
 347 <p>Specifies a pointer to an QuantizeInfo structure.</p>
 348
 349  </div>
 350 <h2><a href="http://www.imagemagick.org/api/MagickCore/quantize_8c.html" id="GetImageQuantizeError">GetImageQuantizeError</a></h2>
 351 <div class="doc-section">
 352
 353 <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>
 354
 355 <pre class="text">
 356       o mean_error_per_pixel:  This value is the mean error for any single
 357   pixel in the image.
 358 </pre>
 359
 360 <h5>normalized_mean_square_error</h5>
 361 <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>
 362
 363 <h5>normalized_maximum_square_error</h5>
 364 <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>
 365
 366 <p>The format of the GetImageQuantizeError method is:</p>
 367
 368 <pre class="code">
 369   MagickBooleanType GetImageQuantizeError(Image *image)
 370 </pre>
 371
 372 <p>A description of each parameter follows.</p>
 373
 374 <h5>image</h5>
 375 <p>the image.</p>
 376
 377  </div>
 378 <h2><a href="http://www.imagemagick.org/api/MagickCore/quantize_8c.html" id="GetQuantizeInfo">GetQuantizeInfo</a></h2>
 379 <div class="doc-section">
 380
 381 <p>GetQuantizeInfo() initializes the QuantizeInfo structure.</p>
 382
 383 <p>The format of the GetQuantizeInfo method is:</p>
 384
 385 <pre class="code">
 386   GetQuantizeInfo(QuantizeInfo *quantize_info)
 387 </pre>
 388
 389 <p>A description of each parameter follows:</p>
 390
 391 <h5>quantize_info</h5>
 392 <p>Specifies a pointer to a QuantizeInfo structure.</p>
 393
 394  </div>
 395 <h2><a href="http://www.imagemagick.org/api/MagickCore/quantize_8c.html" id="PosterizeImage">PosterizeImage</a></h2>
 396 <div class="doc-section">
 397
 398 <p>PosterizeImage() reduces the image to a limited number of colors for a "poster" effect.</p>
 399
 400 <p>The format of the PosterizeImage method is:</p>
 401
 402 <pre class="code">
 403   MagickBooleanType PosterizeImage(Image *image,const size_t levels,
 404     const MagickBooleanType dither)
 405 </pre>
 406
 407 <p>A description of each parameter follows:</p>
 408
 409 <h5>image</h5>
 410 <p>Specifies a pointer to an Image structure.</p>
 411
 412 <h5>levels</h5>
 413 <p>Number of color levels allowed in each channel.  Very low values (2, 3, or 4) have the most visible effect.</p>
 414
 415 <h5>dither</h5>
 416 <p>Set this integer value to something other than zero to dither the mapped image.</p>
 417
 418  </div>
 419 <h2><a href="http://www.imagemagick.org/api/MagickCore/quantize_8c.html" id="QuantizeImage">QuantizeImage</a></h2>
 420 <div class="doc-section">
 421
 422 <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>
 423
 424 <p>The format of the QuantizeImage method is:</p>
 425
 426 <pre class="code">
 427   MagickBooleanType QuantizeImage(const QuantizeInfo *quantize_info,
 428     Image *image)
 429 </pre>
 430
 431 <p>A description of each parameter follows:</p>
 432
 433 <h5>quantize_info</h5>
 434 <p>Specifies a pointer to an QuantizeInfo structure.</p>
 435
 436 <h5>image</h5>
 437 <p>the image.</p>
 438
 439  </div>
 440 <h2><a href="http://www.imagemagick.org/api/MagickCore/quantize_8c.html" id="QuantizeImages">QuantizeImages</a></h2>
 441 <div class="doc-section">
 442
 443 <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>
 444
 445 <p>The format of the QuantizeImages method is:</p>
 446
 447 <pre class="code">
 448   MagickBooleanType QuantizeImages(const QuantizeInfo *quantize_info,
 449     Image *images)
 450 </pre>
 451
 452 <p>A description of each parameter follows:</p>
 453
 454 <h5>quantize_info</h5>
 455 <p>Specifies a pointer to an QuantizeInfo structure.</p>
 456
 457 <h5>images</h5>
 458 <p>Specifies a pointer to a list of Image structures.</p>
 459
 460  </div>
 461 <h2><a href="http://www.imagemagick.org/api/MagickCore/quantize_8c.html" id="RemapImage">RemapImage</a></h2>
 462 <div class="doc-section">
 463
 464 <p>RemapImage() replaces the colors of an image with the closest color from a reference image.</p>
 465
 466 <p>The format of the RemapImage method is:</p>
 467
 468 <pre class="code">
 469   MagickBooleanType RemapImage(const QuantizeInfo *quantize_info,
 470     Image *image,const Image *remap_image)
 471 </pre>
 472
 473 <p>A description of each parameter follows:</p>
 474
 475 <h5>quantize_info</h5>
 476 <p>Specifies a pointer to an QuantizeInfo structure.</p>
 477
 478 <h5>image</h5>
 479 <p>the image.</p>
 480
 481 <h5>remap_image</h5>
 482 <p>the reference image.</p>
 483
 484  </div>
 485 <h2><a href="http://www.imagemagick.org/api/MagickCore/quantize_8c.html" id="RemapImages">RemapImages</a></h2>
 486 <div class="doc-section">
 487
 488 <p>RemapImages() replaces the colors of a sequence of images with the closest color from a reference image.</p>
 489
 490 <p>The format of the RemapImage method is:</p>
 491
 492 <pre class="code">
 493   MagickBooleanType RemapImages(const QuantizeInfo *quantize_info,
 494     Image *images,Image *remap_image)
 495 </pre>
 496
 497 <p>A description of each parameter follows:</p>
 498
 499 <h5>quantize_info</h5>
 500 <p>Specifies a pointer to an QuantizeInfo structure.</p>
 501
 502 <h5>images</h5>
 503 <p>the image sequence.</p>
 504
 505 <h5>remap_image</h5>
 506 <p>the reference image.</p>
 507
 508  </div>
 509 <h2><a href="http://www.imagemagick.org/api/MagickCore/quantize_8c.html" id="SetGrayscaleImage">SetGrayscaleImage</a></h2>
 510 <div class="doc-section">
 511
 512 <p>SetGrayscaleImage() converts an image to a PseudoClass grayscale image.</p>
 513
 514 <p>The format of the SetGrayscaleImage method is:</p>
 515
 516 <pre class="code">
 517   MagickBooleanType SetGrayscaleImage(Image *image)
 518 </pre>
 519
 520 <p>A description of each parameter follows:</p>
 521
 522 <h5>image</h5>
 523 <p>The image.</p>
 524
 525  </div>
 526 \r
 527 </div>\r
 528 \r
 529 <div id="linkbar">\r
 530     <span id="linkbar-west">&nbsp;</span>\r
 531     <span id="linkbar-center">\r
 532       <a href="http://www.imagemagick.org/discourse-server/">Discourse Server</a> &bull;\r
 533       <a href="http://www.imagemagick.org/MagickStudio/scripts/MagickStudio.cgi">Studio</a>\r
 534     </span>\r
 535     <span id="linkbar-east">&nbsp;</span>\r
 536   </div>\r
 537   <div class="footer">\r
 538     <span id="footer-west">&copy; 1999-2011 ImageMagick Studio LLC</span>\r
 539     <span id="footer-east"> <a href="../http://www.imagemagick.org/script/contact.php">Contact the Wizards</a></span>\r
 540   </div>\r
 541   <div style="clear: both; margin: 0; width: 100%; "></div>\r
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 554 </html>\r