psychlops/extension/standard/fft/psychlops_FFTW_bridge.h

   1 /*\r
   2  *  psychlops_FFTW_bridge.h\r
   3  *  Psychlops Standard Library (Universal)\r
   4  *\r
   5  *  Last Modified 2010/03/05 by Kenchi HOSOKAWA\r
   6  *  (C) 2010 Kenchi HOSOKAWA, Kazushi MARUYA, Takao SATO\r
   7  */\r
   8 \r
   9 \r
  10 #ifndef HEADER_PSYCHLOPS_FFTW\r
  11 #define HEADER_PSYCHLOPS_FFTW\r
  12 \r
  13 #include "../../../psychlops_core.h"\r
  14 #include "fftw3.h"\r
  15 \r
  16 \r
  17 namespace Psychlops {\r
  18 \r
  19         double log2NormalDistibution(double log_x, double octave_mu, double octave_sigma);\r
  20         double cumulativeLog2NormalDistibution(double log_x, double octave_mu, double octave_sigma);\r
  21 \r
  22 \r
  23         class FFT2 {\r
  24         protected:\r
  25                 int width_, height_;\r
  26                 int left, top, x_zero, y_zero;\r
  27                 fftw_complex *img_spc;\r
  28                 fftw_complex *frq_spc;\r
  29                 void construct_default();\r
  30         public:\r
  31 \r
  32                 // Initialize\r
  33                 FFT2();\r
  34                 FFT2(int width, int height);\r
  35                 FFT2(const Image &source);\r
  36                 FFT2(const Matrix &source);\r
  37                 FFT2(const Matrix &reali, const Matrix &imagi);\r
  38                 ~FFT2();\r
  39                 void release();\r
  40                 void set(int wid, int hei);\r
  41                 void set(const Image &source);\r
  42                 void set(const Matrix &source);\r
  43                 void set(const Matrix &reali, const Matrix &imagi);\r
  44                 void setSpectrum(const Matrix &reali, const Matrix &imagi);\r
  45 \r
  46                 // Accesser to elements\r
  47                 int freqX(int x) const;\r
  48                 int freqY(int y) const;\r
  49 \r
  50                 double pix(int x, int y, double l);\r
  51                 double pix(int x, int y, const Color &c);\r
  52                 double getPix(int x, int y);\r
  53 \r
  54                 double getDC();\r
  55                 double setDC(double l);\r
  56 \r
  57                 // Core FFT Execution\r
  58                 void fft();\r
  59                 void ifft();\r
  60                 void normalizeFFT();\r
  61                 //Matrix normalizeMichelson(const Matrix &matrix);\r
  62                 //Matrix normalizeRMS(const Matrix &matrix);\r
  63 \r
  64                 // Core Filter\r
  65                 void filtering(const Matrix &filter);\r
  66                 void filtering(double cutoff_lambda1, double cutoff_lambda2, double half_power_width = 0.0625);\r
  67 \r
  68                 // Visualizer (read only)\r
  69                 void getImage(Image &absolute);\r
  70                 void getSpectrum(Image &absolute, double gamma);\r
  71                 void getImage(Matrix &absolute);\r
  72                 void getSpectrum(Matrix &absolute, double gamma = 1.0);\r
  73                 void getImage(Matrix &reali, Matrix &imagi);\r
  74                 void getSpectrum(Matrix &reali, Matrix &imagi);\r
  75 \r
  76                 // Utilities\r
  77                 void makeNoise();\r
  78         protected:\r
  79                 static void getSpectrumExec(FFT2 &tmp, Image &result, double gamma);\r
  80                 static void getRawSpectrumExec(FFT2 &tmp, Image &reali, Image &imagi, double gamma);\r
  81         public:\r
  82                 static void getSpectrum(const Image &source, Image &result, double gamma);\r
  83                 static void getSpectrum(const Matrix &source, Image &result, double gamma);\r
  84                 static void getSpectrum(const Image &source, Image &reali, Image &imagi, double gamma);\r
  85                 static void getSpectrum(const Matrix &source, Image &reali, Image &imagi, double gamma);\r
  86         protected:\r
  87                 static void filterImageExec(FFT2 &tmp, Image &result, const Matrix &carnel);\r
  88         public:\r
  89                 static void filterImage(const Image &source, Image &result, const Matrix &carnel);\r
  90                 static void filterImage(const Matrix &source, Image &result, const Matrix &carnel);\r
  91                 static void filterImage(const Image &source, Image &result, double cutoff_lambda1, double cutoff_lambda2, double half_power_width = 0.0625);\r
  92                 static void filterImage(const Matrix &source, Image &result, double cutoff_lambda1, double cutoff_lambda2, double half_power_width = 0.0625);\r
  93                 static Matrix makeFilter(int height, int width, double cutoff_lambda1, double cutoff_lambda2, double half_power_width = 0.0625);\r
  94                 static Matrix makeFilterSector(int height, int width, double cutoff_lambda1, double cutoff_lambda2, double theta1, double theta2, double half_power_width = 0.0625, double half_power_width_ori = PI/90.0);\r
  95                 static Matrix makeFilter(int height, int width, double cutoff_lambda1, double cutoff_lambda2, double cutoff_lambda3, double cutoff_lambda4, double theta1, double theta2, double half_power_width = 0.0625);\r
  96 \r
  97         protected:\r
  98                 static void copyBoxSpectrum(FFT2 &source, int s_left, int s_top, FFT2 &target, int t_left, int t_top, int width, int height);\r
  99         public:\r
 100                 static void resizeImage(const Image &source, Image &result, int new_width, int new_height);\r
 101 \r
 102                 static int originFor(int size);\r
 103         };\r
 104 \r
 105 \r
 106         class FFTW3D {\r
 107         protected:\r
 108                 int width_, height_, depth_, image_size_;\r
 109                 int left, top, front, x_zero, y_zero, z_zero;\r
 110                 fftw_complex *img_spc;\r
 111                 fftw_complex *frq_spc;\r
 112 \r
 113 \r
 114         public:\r
 115                 FFTW3D();\r
 116                 FFTW3D(int wid, int hei, int dep);\r
 117                 FFTW3D(const Image *source, int framsize);\r
 118                 FFTW3D(const Matrix *source, int framsize);\r
 119                 ~FFTW3D();\r
 120                 void set(int wid, int hei, int dep);\r
 121                 void set(const Image *source, int framsize);\r
 122                 void set(const Matrix *source, int framsize);\r
 123 \r
 124                 int freqX(int x) const;\r
 125                 int freqY(int y) const;\r
 126                 int freqT(int t) const;\r
 127 \r
 128                 double pix(int x, int y, int z, double l);\r
 129                 double pix(int x, int y, int z, const Color &c);\r
 130                 double getPix(int x, int y, int z);\r
 131 \r
 132                 double getDC();\r
 133                 double setDC(double l);\r
 134 \r
 135                 void fft();\r
 136                 void ifft();\r
 137                 //FFT2 filter(const Matrix &filter);\r
 138 \r
 139                 void normalizeFFT();\r
 140                 //Matrix normalizeMichelson(const Matrix &matrix);\r
 141                 //Matrix normalizeRMS(const Matrix &matrix);\r
 142                 //void getImage(Image &target);\r
 143                 //void getSpectrum(Image &target, double gamma);\r
 144                 //void getImage(Matrix &real, Matrix &imag);\r
 145                 //void getSpectrum(Matrix &real, Matrix &imag);\r
 146                 void drawCloudImage(Drawable &target = *Drawable::prime);\r
 147                 void drawCloudSpectrum(Point c, double gamma, Drawable &target = *Drawable::prime);\r
 148 /*\r
 149                 void filtering(const Matrix &filter);\r
 150                 void filtering(double cutoff_lambda1, double cutoff_lambda2, double slope);\r
 151 \r
 152         protected:\r
 153                 static void getSpectrumExec(FFT2 &tmp, Image &result, double gamma);\r
 154         public:\r
 155                 static void getSpectrum(const Image &source, Image &result, double gamma);\r
 156                 static void getSpectrum(const Matrix &source, Image &result, double gamma);\r
 157         protected:\r
 158                 static void filterImageExec(FFT2 &tmp, Image &result, const Matrix &carnel);\r
 159         public:\r
 160                 static void filterImage(const Image &source, Image &result, const Matrix &carnel);\r
 161                 static void filterImage(const Matrix &source, Image &result, const Matrix &carnel);\r
 162                 static void filterImage(const Image &source, Image &result, double cutoff_lambda1, double cutoff_lambda2, double slope);\r
 163                 static void filterImage(const Matrix &source, Image &result, double cutoff_lambda1, double cutoff_lambda2, double slope);\r
 164                 static Matrix makeFilter(int height, int width, double cutoff_lambda1, double cutoff_lambda2, double slope);\r
 165 */\r
 166         };\r
 167 \r
 168 }       /*      <- namespace Psycholops         */\r
 169 \r
 170 \r
 171 #endif\r