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 FFT1 {\r
  24         protected:\r
  25                 int width_;\r
  26                 int left, x_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                 FFT1();\r
  34                 FFT1(int width);\r
  35                 FFT1(const Matrix &source);\r
  36                 ~FFT1();\r
  37                 void release();\r
  38                 void set(int wid);\r
  39                 void set(const Matrix &source);\r
  40 \r
  41                 // Accesser to elements\r
  42                 double getDC();\r
  43                 double setDC(double l);\r
  44 \r
  45                 // Core FFT Execution\r
  46                 void fft();\r
  47                 void ifft();\r
  48                 void normalizeFFT();\r
  49 \r
  50                 void getImage(Matrix &absolute);\r
  51                 void getSpectrum(Matrix &absolute, double gamma = 1.0);\r
  52                 //void getImage(Matrix &reali, Matrix &imagi);\r
  53                 //void getSpectrum(Matrix &reali, Matrix &imagi);\r
  54 \r
  55         };\r
  56 \r
  57         class FFT2 {\r
  58         protected:\r
  59                 int width_, height_;\r
  60                 int left, top, x_zero, y_zero;\r
  61                 fftw_complex *img_spc;\r
  62                 fftw_complex *frq_spc;\r
  63                 void construct_default();\r
  64         public:\r
  65 \r
  66                 // Initialize\r
  67                 FFT2();\r
  68                 FFT2(int width, int height);\r
  69                 FFT2(const Image &source);\r
  70                 FFT2(const Matrix &source);\r
  71                 FFT2(const Matrix &reali, const Matrix &imagi);\r
  72                 ~FFT2();\r
  73                 void release();\r
  74                 void set(int wid, int hei);\r
  75                 void set(const Image &source);\r
  76                 void set(const Matrix &source);\r
  77                 void set(const Matrix &reali, const Matrix &imagi);\r
  78                 void setSpectrum(const Matrix &reali, const Matrix &imagi);\r
  79 \r
  80                 // Accesser to elements\r
  81                 int freqX(int x) const;\r
  82                 int freqY(int y) const;\r
  83 \r
  84                 double pix(int x, int y, double l);\r
  85                 double pix(int x, int y, const Color &c);\r
  86                 double getPix(int x, int y);\r
  87 \r
  88                 double getDC();\r
  89                 double setDC(double l);\r
  90 \r
  91                 // Core FFT Execution\r
  92                 void fft();\r
  93                 void ifft();\r
  94                 void normalizeFFT();\r
  95                 //Matrix normalizeMichelson(const Matrix &matrix);\r
  96                 //Matrix normalizeRMS(const Matrix &matrix);\r
  97 \r
  98                 // Core Filter\r
  99                 void filtering(const Matrix &filter);\r
 100                 void filtering(double cutoff_lambda1, double cutoff_lambda2, double half_power_width = 0.0625);\r
 101 \r
 102                 // Visualizer (read only)\r
 103                 void getImage(Image &absolute);\r
 104                 void getSpectrum(Image &absolute, double gamma);\r
 105                 void getImage(Matrix &absolute);\r
 106                 void getSpectrum(Matrix &absolute, double gamma = 1.0);\r
 107                 void getImage(Matrix &reali, Matrix &imagi);\r
 108                 void getSpectrum(Matrix &reali, Matrix &imagi);\r
 109 \r
 110                 // Utilities\r
 111                 void makeNoise();\r
 112         protected:\r
 113                 static void getSpectrumExec(FFT2 &tmp, Image &result, double gamma);\r
 114                 static void getRawSpectrumExec(FFT2 &tmp, Image &reali, Image &imagi, double gamma);\r
 115         public:\r
 116                 static void getSpectrum(const Image &source, Image &result, double gamma);\r
 117                 static void getSpectrum(const Matrix &source, Image &result, double gamma);\r
 118                 static void getSpectrum(const Image &source, Image &reali, Image &imagi, double gamma);\r
 119                 static void getSpectrum(const Matrix &source, Image &reali, Image &imagi, double gamma);\r
 120         protected:\r
 121                 static void filterImageExec(FFT2 &tmp, Image &result, const Matrix &carnel);\r
 122         public:\r
 123                 static void filterImage(const Image &source, Image &result, const Matrix &carnel);\r
 124                 static void filterImage(const Matrix &source, Image &result, const Matrix &carnel);\r
 125                 static void filterImage(const Image &source, Image &result, double cutoff_lambda1, double cutoff_lambda2, double half_power_width = 0.0625);\r
 126                 static void filterImage(const Matrix &source, Image &result, double cutoff_lambda1, double cutoff_lambda2, double half_power_width = 0.0625);\r
 127                 static Matrix makeFilter(int height, int width, double cutoff_lambda1, double cutoff_lambda2, double half_power_width = 0.0625);\r
 128                 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
 129                 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
 130 \r
 131         protected:\r
 132                 static void copyBoxSpectrum(FFT2 &source, int s_left, int s_top, FFT2 &target, int t_left, int t_top, int width, int height);\r
 133         public:\r
 134                 static void resizeImage(const Image &source, Image &result, int new_width, int new_height);\r
 135 \r
 136                 static int originFor(int size);\r
 137         };\r
 138 \r
 139 \r
 140         class FFTW3D {\r
 141         protected:\r
 142                 int width_, height_, depth_, image_size_;\r
 143                 int left, top, front, x_zero, y_zero, z_zero;\r
 144                 fftw_complex *img_spc;\r
 145                 fftw_complex *frq_spc;\r
 146 \r
 147 \r
 148         public:\r
 149                 FFTW3D();\r
 150                 FFTW3D(int wid, int hei, int dep);\r
 151                 FFTW3D(const Image *source, int framsize);\r
 152                 FFTW3D(const Matrix *source, int framsize);\r
 153                 ~FFTW3D();\r
 154                 void set(int wid, int hei, int dep);\r
 155                 void set(const Image *source, int framsize);\r
 156                 void set(const Matrix *source, int framsize);\r
 157 \r
 158                 int freqX(int x) const;\r
 159                 int freqY(int y) const;\r
 160                 int freqT(int t) const;\r
 161 \r
 162                 double pix(int x, int y, int z, double l);\r
 163                 double pix(int x, int y, int z, const Color &c);\r
 164                 double getPix(int x, int y, int z);\r
 165 \r
 166                 double getDC();\r
 167                 double setDC(double l);\r
 168 \r
 169                 void fft();\r
 170                 void ifft();\r
 171                 //FFT2 filter(const Matrix &filter);\r
 172 \r
 173                 void normalizeFFT();\r
 174                 //Matrix normalizeMichelson(const Matrix &matrix);\r
 175                 //Matrix normalizeRMS(const Matrix &matrix);\r
 176                 //void getImage(Image &target);\r
 177                 //void getSpectrum(Image &target, double gamma);\r
 178                 //void getImage(Matrix &real, Matrix &imag);\r
 179                 //void getSpectrum(Matrix &real, Matrix &imag);\r
 180                 void drawCloudImage(Drawable &target = *Drawable::prime);\r
 181                 void drawCloudSpectrum(Point c, double gamma, Drawable &target = *Drawable::prime);\r
 182 /*\r
 183                 void filtering(const Matrix &filter);\r
 184                 void filtering(double cutoff_lambda1, double cutoff_lambda2, double slope);\r
 185 \r
 186         protected:\r
 187                 static void getSpectrumExec(FFT2 &tmp, Image &result, double gamma);\r
 188         public:\r
 189                 static void getSpectrum(const Image &source, Image &result, double gamma);\r
 190                 static void getSpectrum(const Matrix &source, Image &result, double gamma);\r
 191         protected:\r
 192                 static void filterImageExec(FFT2 &tmp, Image &result, const Matrix &carnel);\r
 193         public:\r
 194                 static void filterImage(const Image &source, Image &result, const Matrix &carnel);\r
 195                 static void filterImage(const Matrix &source, Image &result, const Matrix &carnel);\r
 196                 static void filterImage(const Image &source, Image &result, double cutoff_lambda1, double cutoff_lambda2, double slope);\r
 197                 static void filterImage(const Matrix &source, Image &result, double cutoff_lambda1, double cutoff_lambda2, double slope);\r
 198                 static Matrix makeFilter(int height, int width, double cutoff_lambda1, double cutoff_lambda2, double slope);\r
 199 */\r
 200         };\r
 201 \r
 202 }       /*      <- namespace Psycholops         */\r
 203 \r
 204 \r
 205 #endif\r