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

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 222
 223 <div class="main">
 224
 225 <h1>Module quantize Methods</h1>
 226 <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>
 227
 228 <h2><a href="http://www.imagemagick.org/api/MagickCore/quantize_8c.html" id="QuantizeImage">QuantizeImage</a></h2>
 229 <div class="doc-section">
 230
 231 <p>QuantizeImage() takes a standard RGB or monochrome images and quantizes them down to some fixed number of colors.</p>
 232
 233 <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>
 234
 235 <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>
 236
 237 <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>
 238
 239 <pre class="text">
 240     the origin.
 241 </pre>
 242
 243 <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>
 244
 245 <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>
 246
 247 <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>
 248
 249 <p>A complete tree would require 19,173,961 nodes for k = 8, Cmax = 255.</p>
 250 <h5>avoid building a fully populated tree, QUANTIZE</h5>
 251 <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>
 252
 253 <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>
 254
 255 <pre class="text">
 256       n1: Number of pixels whose color is contained in the RGB cube which
 257       this node represents;
 258 </pre>
 259
 260 <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>
 261
 262 <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>
 263
 264 <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>
 265
 266 <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>
 267
 268 <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>
 269
 270 <p>This has the effect of minimizing any quantization error when merging two nodes together.</p>
 271
 272 <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>
 273
 274 <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>
 275
 276 <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>
 277
 278 <p>Assignment generates the output image from the pruned tree.  The output</p>
 279 <h5>parts</h5>
 280 <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>
 281
 282 <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>
 283
 284 <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>
 285
 286 <p>This method is based on a similar algorithm written by Paul Raveling.</p>
 287
 288  </div>
 289 <h2><a href="http://www.imagemagick.org/api/MagickCore/quantize_8c.html" id="AcquireQuantizeInfo">AcquireQuantizeInfo</a></h2>
 290 <div class="doc-section">
 291
 292 <p>AcquireQuantizeInfo() allocates the QuantizeInfo structure.</p>
 293
 294 <p>The format of the AcquireQuantizeInfo method is:</p>
 295
 296 <pre class="code">
 297   QuantizeInfo *AcquireQuantizeInfo(const ImageInfo *image_info)
 298 </pre>
 299
 300 <p>A description of each parameter follows:</p>
 301
 302 <h5>image_info</h5>
 303 <p>the image info.</p>
 304
 305  </div>
 306 <h2><a href="http://www.imagemagick.org/api/MagickCore/quantize_8c.html" id="CloneQuantizeInfo">CloneQuantizeInfo</a></h2>
 307 <div class="doc-section">
 308
 309 <p>CloneQuantizeInfo() makes a duplicate of the given quantize info structure, or if quantize info is NULL, a new one.</p>
 310
 311 <p>The format of the CloneQuantizeInfo method is:</p>
 312
 313 <pre class="code">
 314   QuantizeInfo *CloneQuantizeInfo(const QuantizeInfo *quantize_info)
 315 </pre>
 316
 317 <p>A description of each parameter follows:</p>
 318
 319 <h5>clone_info</h5>
 320 <p>Method CloneQuantizeInfo returns a duplicate of the given quantize info, or if image info is NULL a new one.</p>
 321
 322 <h5>quantize_info</h5>
 323 <p>a structure of type info.</p>
 324
 325  </div>
 326 <h2><a href="http://www.imagemagick.org/api/MagickCore/quantize_8c.html" id="CompressImageColormap">CompressImageColormap</a></h2>
 327 <div class="doc-section">
 328
 329 <p>CompressImageColormap() compresses an image colormap by removing any duplicate or unused color entries.</p>
 330
 331 <p>The format of the CompressImageColormap method is:</p>
 332
 333 <pre class="code">
 334   MagickBooleanType CompressImageColormap(Image *image)
 335 </pre>
 336
 337 <p>A description of each parameter follows:</p>
 338
 339 <h5>image</h5>
 340 <p>the image.</p>
 341
 342  </div>
 343 <h2><a href="http://www.imagemagick.org/api/MagickCore/quantize_8c.html" id="DestroyQuantizeInfo">DestroyQuantizeInfo</a></h2>
 344 <div class="doc-section">
 345
 346 <p>DestroyQuantizeInfo() deallocates memory associated with an QuantizeInfo structure.</p>
 347
 348 <p>The format of the DestroyQuantizeInfo method is:</p>
 349
 350 <pre class="code">
 351   QuantizeInfo *DestroyQuantizeInfo(QuantizeInfo *quantize_info)
 352 </pre>
 353
 354 <p>A description of each parameter follows:</p>
 355
 356 <h5>quantize_info</h5>
 357 <p>Specifies a pointer to an QuantizeInfo structure.</p>
 358
 359  </div>
 360 <h2><a href="http://www.imagemagick.org/api/MagickCore/quantize_8c.html" id="GetImageQuantizeError">GetImageQuantizeError</a></h2>
 361 <div class="doc-section">
 362
 363 <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>
 364
 365 <pre class="text">
 366       o mean_error_per_pixel:  This value is the mean error for any single
 367   pixel in the image.
 368 </pre>
 369
 370 <h5>normalized_mean_square_error</h5>
 371 <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>
 372
 373 <h5>normalized_maximum_square_error</h5>
 374 <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>
 375
 376 <p>The format of the GetImageQuantizeError method is:</p>
 377
 378 <pre class="code">
 379   MagickBooleanType GetImageQuantizeError(Image *image)
 380 </pre>
 381
 382 <p>A description of each parameter follows.</p>
 383
 384 <h5>image</h5>
 385 <p>the image.</p>
 386
 387  </div>
 388 <h2><a href="http://www.imagemagick.org/api/MagickCore/quantize_8c.html" id="GetQuantizeInfo">GetQuantizeInfo</a></h2>
 389 <div class="doc-section">
 390
 391 <p>GetQuantizeInfo() initializes the QuantizeInfo structure.</p>
 392
 393 <p>The format of the GetQuantizeInfo method is:</p>
 394
 395 <pre class="code">
 396   GetQuantizeInfo(QuantizeInfo *quantize_info)
 397 </pre>
 398
 399 <p>A description of each parameter follows:</p>
 400
 401 <h5>quantize_info</h5>
 402 <p>Specifies a pointer to a QuantizeInfo structure.</p>
 403
 404  </div>
 405 <h2><a href="http://www.imagemagick.org/api/MagickCore/quantize_8c.html" id="PosterizeImage">PosterizeImage</a></h2>
 406 <div class="doc-section">
 407
 408 <p>PosterizeImage() reduces the image to a limited number of colors for a "poster" effect.</p>
 409
 410 <p>The format of the PosterizeImage method is:</p>
 411
 412 <pre class="code">
 413   MagickBooleanType PosterizeImage(Image *image,const size_t levels,
 414     const MagickBooleanType dither)
 415   MagickBooleanType PosterizeImageChannel(Image *image,
 416     const ChannelType channel,const size_t levels,
 417     const MagickBooleanType dither)
 418 </pre>
 419
 420 <p>A description of each parameter follows:</p>
 421
 422 <h5>image</h5>
 423 <p>Specifies a pointer to an Image structure.</p>
 424
 425 <h5>levels</h5>
 426 <p>Number of color levels allowed in each channel.  Very low values (2, 3, or 4) have the most visible effect.</p>
 427
 428 <h5>dither</h5>
 429 <p>Set this integer value to something other than zero to dither the mapped image.</p>
 430
 431  </div>
 432 <h2><a href="http://www.imagemagick.org/api/MagickCore/quantize_8c.html" id="QuantizeImage">QuantizeImage</a></h2>
 433 <div class="doc-section">
 434
 435 <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>
 436
 437 <p>The format of the QuantizeImage method is:</p>
 438
 439 <pre class="code">
 440   MagickBooleanType QuantizeImage(const QuantizeInfo *quantize_info,
 441     Image *image)
 442 </pre>
 443
 444 <p>A description of each parameter follows:</p>
 445
 446 <h5>quantize_info</h5>
 447 <p>Specifies a pointer to an QuantizeInfo structure.</p>
 448
 449 <h5>image</h5>
 450 <p>the image.</p>
 451
 452  </div>
 453 <h2><a href="http://www.imagemagick.org/api/MagickCore/quantize_8c.html" id="QuantizeImages">QuantizeImages</a></h2>
 454 <div class="doc-section">
 455
 456 <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>
 457
 458 <p>The format of the QuantizeImages method is:</p>
 459
 460 <pre class="code">
 461   MagickBooleanType QuantizeImages(const QuantizeInfo *quantize_info,
 462     Image *images)
 463 </pre>
 464
 465 <p>A description of each parameter follows:</p>
 466
 467 <h5>quantize_info</h5>
 468 <p>Specifies a pointer to an QuantizeInfo structure.</p>
 469
 470 <h5>images</h5>
 471 <p>Specifies a pointer to a list of Image structures.</p>
 472
 473  </div>
 474 <h2><a href="http://www.imagemagick.org/api/MagickCore/quantize_8c.html" id="RemapImage">RemapImage</a></h2>
 475 <div class="doc-section">
 476
 477 <p>RemapImage() replaces the colors of an image with the closest color from a reference image.</p>
 478
 479 <p>The format of the RemapImage method is:</p>
 480
 481 <pre class="code">
 482   MagickBooleanType RemapImage(const QuantizeInfo *quantize_info,
 483     Image *image,const Image *remap_image)
 484 </pre>
 485
 486 <p>A description of each parameter follows:</p>
 487
 488 <h5>quantize_info</h5>
 489 <p>Specifies a pointer to an QuantizeInfo structure.</p>
 490
 491 <h5>image</h5>
 492 <p>the image.</p>
 493
 494 <h5>remap_image</h5>
 495 <p>the reference image.</p>
 496
 497  </div>
 498 <h2><a href="http://www.imagemagick.org/api/MagickCore/quantize_8c.html" id="RemapImages">RemapImages</a></h2>
 499 <div class="doc-section">
 500
 501 <p>RemapImages() replaces the colors of a sequence of images with the closest color from a reference image.</p>
 502
 503 <p>The format of the RemapImage method is:</p>
 504
 505 <pre class="code">
 506   MagickBooleanType RemapImages(const QuantizeInfo *quantize_info,
 507     Image *images,Image *remap_image)
 508 </pre>
 509
 510 <p>A description of each parameter follows:</p>
 511
 512 <h5>quantize_info</h5>
 513 <p>Specifies a pointer to an QuantizeInfo structure.</p>
 514
 515 <h5>images</h5>
 516 <p>the image sequence.</p>
 517
 518 <h5>remap_image</h5>
 519 <p>the reference image.</p>
 520
 521  </div>
 522 <h2><a href="http://www.imagemagick.org/api/MagickCore/quantize_8c.html" id="SetGrayscaleImage">SetGrayscaleImage</a></h2>
 523 <div class="doc-section">
 524
 525 <p>SetGrayscaleImage() converts an image to a PseudoClass grayscale image.</p>
 526
 527 <p>The format of the SetGrayscaleImage method is:</p>
 528
 529 <pre class="code">
 530   MagickBooleanType SetGrayscaleImage(Image *image)
 531 </pre>
 532
 533 <p>A description of each parameter follows:</p>
 534
 535 <h5>image</h5>
 536 <p>The image.</p>
 537
 538  </div>
 539
 540 </div>
 541
 542 <div id="linkbar">
 543     <span id="linkbar-west">&nbsp;</span>
 544
 545     <span id="linkbar-center">
 546       <a href="http://www.imagemagick.org/discourse-server/">Discourse Server</a> &bull;
 547       <a href="http://www.imagemagick.org/MagickStudio/scripts/MagickStudio.cgi">Studio</a> &bull;
 548       <a href="http://jqmagick.imagemagick.org/">JqMagick</a>
 549     </span>
 550     <span id="linkbar-east">&nbsp;</span>
 551   </div>
 552   <div class="footer">
 553     <span id="footer-west">&copy; 1999-2013 ImageMagick Studio LLC</span>
 554     <span id="footer-east"> <a href="../../www/contact.html">Contact the Wizards</a></span>
 555   </div>
 556   <div style="clear: both; margin: 0; width: 100%; "></div>
 557 </body>
 558 </html>