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

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  12   <title>ImageMagick: MagickCore, C API for ImageMagick: Reduce the Number of Unique Colors in an Image</title>
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  18   <meta name="Description" content="ImageMagick® is a software suite to create, edit, and compose bitmap images. It can read, convert and write images in a variety of formats (about 100) including GIF, JPEG, JPEG-2000, PNG, PDF, PhotoCD, TIFF, and DPX. Use ImageMagick to translate, flip, mirror, rotate, scale, shear and transform images, adjust image colors, apply various special effects, or draw text, lines, polygons, ellipses and Bézier curves.  ImageMagick is free software delivered as a ready-to-run binary distribution or as source code that you can freely use, copy, modify, and distribute. Its license is compatible with the GPL. It runs on all major operating systems.  The functionality of ImageMagick is typically utilized from the command line or you can use the features from programs written in your favorite programming language. Choose from these interfaces: MagickCore (C), MagickWand (C), ChMagick (Ch), Magick++ (C++), JMagick (Java), L-Magick (Lisp), PascalMagick (Pascal), PerlMagick (Perl), MagickWand for PHP (PHP), PythonMagick (Python), RMagick (Ruby), or TclMagick (Tcl/TK). With a language interface, use ImageMagick to modify or create images automagically and dynamically."/>
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 152 <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>
 153
 154 <h2><a href="http://www.imagemagick.org/api/MagickCore/quantize
 155 _8c.html" target="source" name="QuantizeImage">QuantizeImage</a></h2>
 156 <div class="doc-section">
 157
 158 <p>QuantizeImage() takes a standard RGB or monochrome images and quantizes them down to some fixed number of colors.</p></ol>
 159
 160 <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>
 161
 162 <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>
 163
 164 <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>
 165
 166 <pre class="text">
 167     the origin.
 168 </pre>
 169
 170 <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>
 171
 172 <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>
 173
 174 <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>
 175
 176 <p>A complete tree would require 19,173,961 nodes for k = 8, Cmax = 255.</p>
 177 <h5>avoid building a fully populated tree, QUANTIZE</h5>
 178 <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>
 179
 180 <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>
 181
 182 <pre class="text">
 183       n1: Number of pixels whose color is contained in the RGB cube which
 184       this node represents;
 185 </pre>
 186
 187 <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>
 188
 189 <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>
 190
 191 <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>
 192
 193 <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>
 194
 195 <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>
 196
 197 <p>This has the effect of minimizing any quantization error when merging two nodes together.</p></ol>
 198
 199 <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>
 200
 201 <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>
 202
 203 <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>
 204
 205 <p>Assignment generates the output image from the pruned tree.  The output</p>
 206 <h5>parts</h5>
 207 <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>
 208
 209 <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>
 210
 211 <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>
 212
 213 <p>This method is based on a similar algorithm written by Paul Raveling.</p></ol>
 214
 215  </div>
 216 <h2><a href="http://www.imagemagick.org/api/MagickCore/quantize
 217 _8c.html" target="source" name="AcquireQuantizeInfo">AcquireQuantizeInfo</a></h2>
 218 <div class="doc-section">
 219
 220 <p>AcquireQuantizeInfo() allocates the QuantizeInfo structure.</p></ol>
 221
 222 <p>The format of the AcquireQuantizeInfo method is:</p>
 223
 224 <pre class="code">
 225   QuantizeInfo *AcquireQuantizeInfo(const ImageInfo *image_info)
 226 </pre>
 227
 228 <p>A description of each parameter follows:</p></ol>
 229
 230 <h5>image_info</h5>
 231 <ol><p>the image info.</p></ol>
 232
 233  </div>
 234 <h2><a href="http://www.imagemagick.org/api/MagickCore/quantize
 235 _8c.html" target="source" name="CloneQuantizeInfo">CloneQuantizeInfo</a></h2>
 236 <div class="doc-section">
 237
 238 <p>CloneQuantizeInfo() makes a duplicate of the given quantize info structure, or if quantize info is NULL, a new one.</p></ol>
 239
 240 <p>The format of the CloneQuantizeInfo method is:</p>
 241
 242 <pre class="code">
 243   QuantizeInfo *CloneQuantizeInfo(const QuantizeInfo *quantize_info)
 244 </pre>
 245
 246 <p>A description of each parameter follows:</p></ol>
 247
 248 <h5>clone_info</h5>
 249 <ol><p>Method CloneQuantizeInfo returns a duplicate of the given quantize info, or if image info is NULL a new one.</p></ol>
 250
 251 <h5>quantize_info</h5>
 252 <ol><p>a structure of type info.</p></ol>
 253
 254  </div>
 255 <h2><a href="http://www.imagemagick.org/api/MagickCore/quantize
 256 _8c.html" target="source" name="CompressImageColormap">CompressImageColormap</a></h2>
 257 <div class="doc-section">
 258
 259 <p>CompressImageColormap() compresses an image colormap by removing any duplicate or unused color entries.</p></ol>
 260
 261 <p>The format of the CompressImageColormap method is:</p>
 262
 263 <pre class="code">
 264   MagickBooleanType CompressImageColormap(Image *image)
 265 </pre>
 266
 267 <p>A description of each parameter follows:</p></ol>
 268
 269 <h5>image</h5>
 270 <ol><p>the image.</p></ol>
 271
 272  </div>
 273 <h2><a href="http://www.imagemagick.org/api/MagickCore/quantize
 274 _8c.html" target="source" name="DestroyQuantizeInfo">DestroyQuantizeInfo</a></h2>
 275 <div class="doc-section">
 276
 277 <p>DestroyQuantizeInfo() deallocates memory associated with an QuantizeInfo structure.</p></ol>
 278
 279 <p>The format of the DestroyQuantizeInfo method is:</p>
 280
 281 <pre class="code">
 282   QuantizeInfo *DestroyQuantizeInfo(QuantizeInfo *quantize_info)
 283 </pre>
 284
 285 <p>A description of each parameter follows:</p></ol>
 286
 287 <h5>quantize_info</h5>
 288 <ol><p>Specifies a pointer to an QuantizeInfo structure.</p></ol>
 289
 290  </div>
 291 <h2><a href="http://www.imagemagick.org/api/MagickCore/quantize
 292 _8c.html" target="source" name="GetImageQuantizeError">GetImageQuantizeError</a></h2>
 293 <div class="doc-section">
 294
 295 <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>
 296
 297 <pre class="text">
 298       o mean_error_per_pixel:  This value is the mean error for any single
 299   pixel in the image.
 300 </pre>
 301
 302 <h5>normalized_mean_square_error</h5>
 303 <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>
 304
 305 <h5>normalized_maximum_square_error</h5>
 306 <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>
 307
 308 <p>The format of the GetImageQuantizeError method is:</p>
 309
 310 <pre class="code">
 311   MagickBooleanType GetImageQuantizeError(Image *image)
 312 </pre>
 313
 314 <p>A description of each parameter follows.</p></ol>
 315
 316 <h5>image</h5>
 317 <ol><p>the image.</p></ol>
 318
 319  </div>
 320 <h2><a href="http://www.imagemagick.org/api/MagickCore/quantize
 321 _8c.html" target="source" name="GetQuantizeInfo">GetQuantizeInfo</a></h2>
 322 <div class="doc-section">
 323
 324 <p>GetQuantizeInfo() initializes the QuantizeInfo structure.</p></ol>
 325
 326 <p>The format of the GetQuantizeInfo method is:</p>
 327
 328 <pre class="code">
 329   GetQuantizeInfo(QuantizeInfo *quantize_info)
 330 </pre>
 331
 332 <p>A description of each parameter follows:</p></ol>
 333
 334 <h5>quantize_info</h5>
 335 <ol><p>Specifies a pointer to a QuantizeInfo structure.</p></ol>
 336
 337  </div>
 338 <h2><a href="http://www.imagemagick.org/api/MagickCore/quantize
 339 _8c.html" target="source" name="PosterizeImage">PosterizeImage</a></h2>
 340 <div class="doc-section">
 341
 342 <p>PosterizeImage() reduces the image to a limited number of colors for a "poster" effect.</p></ol>
 343
 344 <p>The format of the PosterizeImage method is:</p>
 345
 346 <pre class="code">
 347   MagickBooleanType PosterizeImage(Image *image,const unsigned long levels,
 348     const MagickBooleanType dither)
 349 </pre>
 350
 351 <p>A description of each parameter follows:</p></ol>
 352
 353 <h5>image</h5>
 354 <ol><p>Specifies a pointer to an Image structure.</p></ol>
 355
 356 <h5>levels</h5>
 357 <ol><p>Number of color levels allowed in each channel.  Very low values (2, 3, or 4) have the most visible effect.</p></ol>
 358
 359 <h5>dither</h5>
 360 <ol><p>Set this integer value to something other than zero to dither the mapped image.</p></ol>
 361
 362  </div>
 363 <h2><a href="http://www.imagemagick.org/api/MagickCore/quantize
 364 _8c.html" target="source" name="QuantizeImage">QuantizeImage</a></h2>
 365 <div class="doc-section">
 366
 367 <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>
 368
 369 <p>The format of the QuantizeImage method is:</p>
 370
 371 <pre class="code">
 372   MagickBooleanType QuantizeImage(const QuantizeInfo *quantize_info,
 373     Image *image)
 374 </pre>
 375
 376 <p>A description of each parameter follows:</p></ol>
 377
 378 <h5>quantize_info</h5>
 379 <ol><p>Specifies a pointer to an QuantizeInfo structure.</p></ol>
 380
 381 <h5>image</h5>
 382 <ol><p>the image.</p></ol>
 383
 384  </div>
 385 <h2><a href="http://www.imagemagick.org/api/MagickCore/quantize
 386 _8c.html" target="source" name="QuantizeImages">QuantizeImages</a></h2>
 387 <div class="doc-section">
 388
 389 <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>
 390
 391 <p>The format of the QuantizeImages method is:</p>
 392
 393 <pre class="code">
 394   MagickBooleanType QuantizeImages(const QuantizeInfo *quantize_info,
 395     Image *images)
 396 </pre>
 397
 398 <p>A description of each parameter follows:</p></ol>
 399
 400 <h5>quantize_info</h5>
 401 <ol><p>Specifies a pointer to an QuantizeInfo structure.</p></ol>
 402
 403 <h5>images</h5>
 404 <ol><p>Specifies a pointer to a list of Image structures.</p></ol>
 405
 406  </div>
 407 <h2><a href="http://www.imagemagick.org/api/MagickCore/quantize
 408 _8c.html" target="source" name="RemapImage">RemapImage</a></h2>
 409 <div class="doc-section">
 410
 411 <p>RemapImage() replaces the colors of an image with the closest color from a reference image.</p></ol>
 412
 413 <p>The format of the RemapImage method is:</p>
 414
 415 <pre class="code">
 416   MagickBooleanType RemapImage(const QuantizeInfo *quantize_info,
 417     Image *image,const Image *remap_image)
 418 </pre>
 419
 420 <p>A description of each parameter follows:</p></ol>
 421
 422 <h5>quantize_info</h5>
 423 <ol><p>Specifies a pointer to an QuantizeInfo structure.</p></ol>
 424
 425 <h5>image</h5>
 426 <ol><p>the image.</p></ol>
 427
 428 <h5>remap_image</h5>
 429 <ol><p>the reference image.</p></ol>
 430
 431  </div>
 432 <h2><a href="http://www.imagemagick.org/api/MagickCore/quantize
 433 _8c.html" target="source" name="RemapImages">RemapImages</a></h2>
 434 <div class="doc-section">
 435
 436 <p>RemapImages() replaces the colors of a sequence of images with the closest color from a reference image.</p></ol>
 437
 438 <p>The format of the RemapImage method is:</p>
 439
 440 <pre class="code">
 441   MagickBooleanType RemapImages(const QuantizeInfo *quantize_info,
 442     Image *images,Image *remap_image)
 443 </pre>
 444
 445 <p>A description of each parameter follows:</p></ol>
 446
 447 <h5>quantize_info</h5>
 448 <ol><p>Specifies a pointer to an QuantizeInfo structure.</p></ol>
 449
 450 <h5>images</h5>
 451 <ol><p>the image sequence.</p></ol>
 452
 453 <h5>remap_image</h5>
 454 <ol><p>the reference image.</p></ol>
 455
 456  </div>
 457 <h2><a href="http://www.imagemagick.org/api/MagickCore/quantize
 458 _8c.html" target="source" name="SetGrayscaleImage">SetGrayscaleImage</a></h2>
 459 <div class="doc-section">
 460
 461 <p>SetGrayscaleImage() converts an image to a PseudoClass grayscale image.</p></ol>
 462
 463 <p>The format of the SetGrayscaleImage method is:</p>
 464
 465 <pre class="code">
 466   MagickBooleanType SetGrayscaleImage(Image *image)
 467 </pre>
 468
 469 <p>A description of each parameter follows:</p></ol>
 470
 471 <h5>image</h5>
 472 <ol><p>The image.</p></ol>
 473
 474  </div>
 475 \r
 476 </div>\r
 477 \r
 478 <div id="linkbar">\r
 479  <!--    <span id="linkbar-west">&nbsp;</span>  -->\r
 480     <span id="linkbar-center">\r
 481       <a href="http://www.imagemagick.org/discourse-server/">Discourse Server</a> &bull;\r
 482     <a href="http://www.imagemagick.org/MagickStudio/scripts/MagickStudio.cgi">Studio</a>\r
 483     </span>\r
 484     <span id="linkbar-east">&nbsp;</span>\r
 485   </div>\r
 486   <div class="footer">\r
 487     <span id="footer-west">&copy; 1999-2010 ImageMagick Studio LLC</span>\r
 488     <span id="footer-east"> <a href="../http://www.imagemagick.org/script/contact.php">Contact the Wizards</a></span>\r
 489   </div>\r
 490   <div style="clear: both; margin: 0; width: 100%; "></div>\r
 491 </body>\r
 492 </html>\r