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

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 210 \r
 211 <h1>Module quantize Methods</h1>
 212 <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>
 213
 214 <h2><a href="http://www.imagemagick.org/api/MagickCore/quantize_8c.html" id="QuantizeImage">QuantizeImage</a></h2>
 215 <div class="doc-section">
 216
 217 <p>QuantizeImage() takes a standard RGB or monochrome images and quantizes them down to some fixed number of colors.</p>
 218
 219 <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>
 220
 221 <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>
 222
 223 <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>
 224
 225 <pre class="text">
 226     the origin.
 227 </pre>
 228
 229 <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>
 230
 231 <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>
 232
 233 <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>
 234
 235 <p>A complete tree would require 19,173,961 nodes for k = 8, Cmax = 255.</p>
 236 <h5>avoid building a fully populated tree, QUANTIZE</h5>
 237 <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>
 238
 239 <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>
 240
 241 <pre class="text">
 242       n1: Number of pixels whose color is contained in the RGB cube which
 243       this node represents;
 244 </pre>
 245
 246 <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>
 247
 248 <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>
 249
 250 <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>
 251
 252 <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>
 253
 254 <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>
 255
 256 <p>This has the effect of minimizing any quantization error when merging two nodes together.</p>
 257
 258 <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>
 259
 260 <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>
 261
 262 <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>
 263
 264 <p>Assignment generates the output image from the pruned tree.  The output</p>
 265 <h5>parts</h5>
 266 <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>
 267
 268 <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>
 269
 270 <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>
 271
 272 <p>This method is based on a similar algorithm written by Paul Raveling.</p>
 273
 274  </div>
 275 <h2><a href="http://www.imagemagick.org/api/MagickCore/quantize_8c.html" id="AcquireQuantizeInfo">AcquireQuantizeInfo</a></h2>
 276 <div class="doc-section">
 277
 278 <p>AcquireQuantizeInfo() allocates the QuantizeInfo structure.</p>
 279
 280 <p>The format of the AcquireQuantizeInfo method is:</p>
 281
 282 <pre class="code">
 283   QuantizeInfo *AcquireQuantizeInfo(const ImageInfo *image_info)
 284 </pre>
 285
 286 <p>A description of each parameter follows:</p>
 287
 288 <h5>image_info</h5>
 289 <p>the image info.</p>
 290
 291  </div>
 292 <h2><a href="http://www.imagemagick.org/api/MagickCore/quantize_8c.html" id="CloneQuantizeInfo">CloneQuantizeInfo</a></h2>
 293 <div class="doc-section">
 294
 295 <p>CloneQuantizeInfo() makes a duplicate of the given quantize info structure, or if quantize info is NULL, a new one.</p>
 296
 297 <p>The format of the CloneQuantizeInfo method is:</p>
 298
 299 <pre class="code">
 300   QuantizeInfo *CloneQuantizeInfo(const QuantizeInfo *quantize_info)
 301 </pre>
 302
 303 <p>A description of each parameter follows:</p>
 304
 305 <h5>clone_info</h5>
 306 <p>Method CloneQuantizeInfo returns a duplicate of the given quantize info, or if image info is NULL a new one.</p>
 307
 308 <h5>quantize_info</h5>
 309 <p>a structure of type info.</p>
 310
 311  </div>
 312 <h2><a href="http://www.imagemagick.org/api/MagickCore/quantize_8c.html" id="CompressImageColormap">CompressImageColormap</a></h2>
 313 <div class="doc-section">
 314
 315 <p>CompressImageColormap() compresses an image colormap by removing any duplicate or unused color entries.</p>
 316
 317 <p>The format of the CompressImageColormap method is:</p>
 318
 319 <pre class="code">
 320   MagickBooleanType CompressImageColormap(Image *image)
 321 </pre>
 322
 323 <p>A description of each parameter follows:</p>
 324
 325 <h5>image</h5>
 326 <p>the image.</p>
 327
 328  </div>
 329 <h2><a href="http://www.imagemagick.org/api/MagickCore/quantize_8c.html" id="DestroyQuantizeInfo">DestroyQuantizeInfo</a></h2>
 330 <div class="doc-section">
 331
 332 <p>DestroyQuantizeInfo() deallocates memory associated with an QuantizeInfo structure.</p>
 333
 334 <p>The format of the DestroyQuantizeInfo method is:</p>
 335
 336 <pre class="code">
 337   QuantizeInfo *DestroyQuantizeInfo(QuantizeInfo *quantize_info)
 338 </pre>
 339
 340 <p>A description of each parameter follows:</p>
 341
 342 <h5>quantize_info</h5>
 343 <p>Specifies a pointer to an QuantizeInfo structure.</p>
 344
 345  </div>
 346 <h2><a href="http://www.imagemagick.org/api/MagickCore/quantize_8c.html" id="GetImageQuantizeError">GetImageQuantizeError</a></h2>
 347 <div class="doc-section">
 348
 349 <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>
 350
 351 <pre class="text">
 352       o mean_error_per_pixel:  This value is the mean error for any single
 353   pixel in the image.
 354 </pre>
 355
 356 <h5>normalized_mean_square_error</h5>
 357 <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>
 358
 359 <h5>normalized_maximum_square_error</h5>
 360 <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>
 361
 362 <p>The format of the GetImageQuantizeError method is:</p>
 363
 364 <pre class="code">
 365   MagickBooleanType GetImageQuantizeError(Image *image)
 366 </pre>
 367
 368 <p>A description of each parameter follows.</p>
 369
 370 <h5>image</h5>
 371 <p>the image.</p>
 372
 373  </div>
 374 <h2><a href="http://www.imagemagick.org/api/MagickCore/quantize_8c.html" id="GetQuantizeInfo">GetQuantizeInfo</a></h2>
 375 <div class="doc-section">
 376
 377 <p>GetQuantizeInfo() initializes the QuantizeInfo structure.</p>
 378
 379 <p>The format of the GetQuantizeInfo method is:</p>
 380
 381 <pre class="code">
 382   GetQuantizeInfo(QuantizeInfo *quantize_info)
 383 </pre>
 384
 385 <p>A description of each parameter follows:</p>
 386
 387 <h5>quantize_info</h5>
 388 <p>Specifies a pointer to a QuantizeInfo structure.</p>
 389
 390  </div>
 391 <h2><a href="http://www.imagemagick.org/api/MagickCore/quantize_8c.html" id="PosterizeImage">PosterizeImage</a></h2>
 392 <div class="doc-section">
 393
 394 <p>PosterizeImage() reduces the image to a limited number of colors for a "poster" effect.</p>
 395
 396 <p>The format of the PosterizeImage method is:</p>
 397
 398 <pre class="code">
 399   MagickBooleanType PosterizeImage(Image *image,const size_t levels,
 400     const MagickBooleanType dither)
 401   MagickBooleanType PosterizeImageChannel(Image *image,
 402     const ChannelType channel,const size_t levels,
 403     const MagickBooleanType dither)
 404 </pre>
 405
 406 <p>A description of each parameter follows:</p>
 407
 408 <h5>image</h5>
 409 <p>Specifies a pointer to an Image structure.</p>
 410
 411 <h5>levels</h5>
 412 <p>Number of color levels allowed in each channel.  Very low values (2, 3, or 4) have the most visible effect.</p>
 413
 414 <h5>dither</h5>
 415 <p>Set this integer value to something other than zero to dither the mapped image.</p>
 416
 417  </div>
 418 <h2><a href="http://www.imagemagick.org/api/MagickCore/quantize_8c.html" id="QuantizeImage">QuantizeImage</a></h2>
 419 <div class="doc-section">
 420
 421 <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>
 422
 423 <p>The format of the QuantizeImage method is:</p>
 424
 425 <pre class="code">
 426   MagickBooleanType QuantizeImage(const QuantizeInfo *quantize_info,
 427     Image *image)
 428 </pre>
 429
 430 <p>A description of each parameter follows:</p>
 431
 432 <h5>quantize_info</h5>
 433 <p>Specifies a pointer to an QuantizeInfo structure.</p>
 434
 435 <h5>image</h5>
 436 <p>the image.</p>
 437
 438  </div>
 439 <h2><a href="http://www.imagemagick.org/api/MagickCore/quantize_8c.html" id="QuantizeImages">QuantizeImages</a></h2>
 440 <div class="doc-section">
 441
 442 <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>
 443
 444 <p>The format of the QuantizeImages method is:</p>
 445
 446 <pre class="code">
 447   MagickBooleanType QuantizeImages(const QuantizeInfo *quantize_info,
 448     Image *images)
 449 </pre>
 450
 451 <p>A description of each parameter follows:</p>
 452
 453 <h5>quantize_info</h5>
 454 <p>Specifies a pointer to an QuantizeInfo structure.</p>
 455
 456 <h5>images</h5>
 457 <p>Specifies a pointer to a list of Image structures.</p>
 458
 459  </div>
 460 <h2><a href="http://www.imagemagick.org/api/MagickCore/quantize_8c.html" id="RemapImage">RemapImage</a></h2>
 461 <div class="doc-section">
 462
 463 <p>RemapImage() replaces the colors of an image with the closest color from a reference image.</p>
 464
 465 <p>The format of the RemapImage method is:</p>
 466
 467 <pre class="code">
 468   MagickBooleanType RemapImage(const QuantizeInfo *quantize_info,
 469     Image *image,const Image *remap_image)
 470 </pre>
 471
 472 <p>A description of each parameter follows:</p>
 473
 474 <h5>quantize_info</h5>
 475 <p>Specifies a pointer to an QuantizeInfo structure.</p>
 476
 477 <h5>image</h5>
 478 <p>the image.</p>
 479
 480 <h5>remap_image</h5>
 481 <p>the reference image.</p>
 482
 483  </div>
 484 <h2><a href="http://www.imagemagick.org/api/MagickCore/quantize_8c.html" id="RemapImages">RemapImages</a></h2>
 485 <div class="doc-section">
 486
 487 <p>RemapImages() replaces the colors of a sequence of images with the closest color from a reference image.</p>
 488
 489 <p>The format of the RemapImage method is:</p>
 490
 491 <pre class="code">
 492   MagickBooleanType RemapImages(const QuantizeInfo *quantize_info,
 493     Image *images,Image *remap_image)
 494 </pre>
 495
 496 <p>A description of each parameter follows:</p>
 497
 498 <h5>quantize_info</h5>
 499 <p>Specifies a pointer to an QuantizeInfo structure.</p>
 500
 501 <h5>images</h5>
 502 <p>the image sequence.</p>
 503
 504 <h5>remap_image</h5>
 505 <p>the reference image.</p>
 506
 507  </div>
 508 <h2><a href="http://www.imagemagick.org/api/MagickCore/quantize_8c.html" id="SetGrayscaleImage">SetGrayscaleImage</a></h2>
 509 <div class="doc-section">
 510
 511 <p>SetGrayscaleImage() converts an image to a PseudoClass grayscale image.</p>
 512
 513 <p>The format of the SetGrayscaleImage method is:</p>
 514
 515 <pre class="code">
 516   MagickBooleanType SetGrayscaleImage(Image *image)
 517 </pre>
 518
 519 <p>A description of each parameter follows:</p>
 520
 521 <h5>image</h5>
 522 <p>The image.</p>
 523
 524  </div>
 525 \r
 526 </div>\r
 527 \r
 528 <div id="linkbar">\r
 529     <span id="linkbar-west">&nbsp;</span>\r
 530     <span id="linkbar-center">\r
 531       <a href="http://www.imagemagick.org/discourse-server/">Discourse Server</a> &bull;\r
 532       <a href="http://www.imagemagick.org/MagickStudio/scripts/MagickStudio.cgi">Studio</a>\r
 533     </span>\r
 534     <span id="linkbar-east">&nbsp;</span>\r
 535   </div>\r
 536   <div class="footer">\r
 537     <span id="footer-west">&copy; 1999-2011 ImageMagick Studio LLC</span>\r
 538     <span id="footer-east"> <a href="../http://www.imagemagick.org/script/contact.php">Contact the Wizards</a></span>\r
 539   </div>\r
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