Bildmanipulation

Ich habe 4 Algorithmen zur nachträglichen Bearbeitung von Bildern in PHP implementiert. Eigentlich sollten es noch mehr werden, aber PHP erwies sich als erheblich zu langsam für diese Aufgabe, trotzdem können sie gerne ausprobiert werden. Salt & Pepper Fügt einem Bild Schwarz-Weisses-Störrauschen hinzu. Dient hauptsächlich dazu die drei anderen Algorithmen zu testen. Median Ein sehr effektiver und schneller Algorithmus zum Entfernen von Rauschen in einem Bild Meanvalue Mittelwertfilter - bildet für jeden Pixel den Mittelwert der Umgebenden und entfernt so Rauschen. Nicht sonderlich effektiv, der Algorithmus gehört aber zum Standardrepertoire. weighted Meanvalue Das gleiche wie der Obige, nur werden die umgebenden Punkte anhand ihrer Entfernung zum zentralen Punkt gewichtet, was bessere Ergebnisse erziehlt. Habe noch ein paar Funktionen zur Farbanpassung hinzugefügt, die man aufgrund ihrer Geschwindigkeit auch wirklich verwenden kann. GrayScale Erstellt ein Graustufenbild aus dem Bild. Die gewichtung der Farben ist anpassbar. GammaCorrect Gammakorrektur mithilfe der Funktion aus der gdlib. Colorize Veränderung der Farbe des Bildes. Da man häufiger Bilder in ihrer Größe ändern muss habe ich dazu auch noch die Funktion Scale in der Kategorie Transformation eingefügt.

Script:

<?php 036:    /** 037: //  * Anwendungsbeispiel 038: //  ** 039: 040: // Die Algorithmen zur Rauschentfernung koennen sehr lange dauern 041: set_time_limit(0); 042: 043: // Bild der Bibliothek uebergeben 044: $im = new ImageLibrary(imageCreateFromJPEG('test.jpg')); 045: 046: // Bild auf maximalgroesse 200 * 200 skalieren 047: $im->Transformation->Scale(200, 200); 048: 049: // Rauschen hinzufuegen 050: $im->NoiseReduction->SaltAndPepper(); 051: 052: // Rauschen entfernen 053: $im->NoiseReduction->WeightedMeanValue(); 054: 055: // Bild in Graustufenbild umwandeln 056: $im->ColorTransformation->GrayScale(); 057: 058: // Bild ausgeben 059: $im->dump(); 060: 061: // */ 062: 063: class ImageLibrary { 064: 065:     // Bilddaten 066:     var $image; 067:     var $width; 068:     var $height; 069:      070:     // Subklassen 071:     var $NoiseReduction; 072:     var $ColorTransformation; 073:     var $Transformation; 074:      075:     /** 076:     * @return ImageLibrary 077:     * @param image $image 078:     * @desc Konstruktor und damit Initialisierung der Bildbearbeitungsbibliothek 079:     */ 080:     function ImageLibrary(&$image) { 081:         $this->data($image); 082:          083:         // Initialisieren der Untergruppen 084:         $this->NoiseReduction = new NoiseReduction($this->image); 085:         $this->ColorTransformation = new ColorTransformation($this->image); 086:         $this->Transformation = new Transformation($this->image); 087:     } 088:      089:     /** 090:     * @return void 091:     * @param image $image 092:     * @desc Speichert die Bilddaten im Objekt 093:     */ 094:     function data(&$image) { 095:         $this->image = &$image; 096: 097:         $this->width = imageSx($this->image); 098:         $this->height = imageSy($this->image); 099:     } 100:      101:     /** 102:     * @return void 103:     * @desc Gibt ein PNG aus inclusive Contenttype zur direkten Darstellung im Browser aus 104:     */ 105:     function Dump() { 106:         header("Content-type: image/png"); 107:         ImagePNG($this->image); 108:     } 109: } 110: 111: class NoiseReduction extends ImageLibrary { 112: 113:     /** 114:     * @return NoiseReduction 115:     * @param image $image 116:     * @desc Konstruktor 117:     */ 118:     function NoiseReduction(&$image) { 119:         $this->data($image); 120:         // Initialisierung des Zufallsgenerators 121:         mt_srand((double)microtime()*1000000); 122:     } 123: 124:     /** 125:     * @return void 126:     * @param integer $frequency 127:     * @param integer $intensity 128:     * @desc Legt ein Schwarz-Weiss-Rauschen ueber das Bild 129:     */ 130:     function SaltAndPepper($frequency = 5, $intensity = 100) { 131:         $this->data($this->image); 132:         // Anpassugn der Frequenz 133:         $frequency = pow($frequency / 100, 2) * 100; 134:          135:         // Iterieren ueber das Bild 136:         for ($i = 0; $i < $this->width; $i++) { 137:             for ($j = 0; $j < $this->height; $j++) { 138:                  139:                 // Rauschen setzen? 140:                 if ($frequency > mt_rand(0, 100)) { 141:                      142:                     // Farbe holen 143:                     $color = imageColorsForIndex($this->image, imageColorAt($this->image, $i, $j)); 144:                     // Intensitaet zufaellig bestimmen 145:                     $add = mt_rand(intval($intensity * -2.55), intval($intensity * 2.55)); 146:                     // Neue Farbe ermitteln 147:                     $r = max( min($color['red'] + $add, 255), 0); 148:                     $g = max( min($color['green'] + $add, 255), 0); 149:                     $b = max( min($color['blue'] + $add, 255), 0); 150:                     // Pruefen, ob die Farbe existiert, sonst neu in die Farbtabelle einfuegen 151:                     $color = imageColorExact($this->image, $r, $g, $b); 152:                     if ($color == -1) { 153:                         $color = imageColorAllocate($this->image, $r, $g, $b); 154:                     } 155:                     // Pixel schreiben 156:                     imageSetPixel($this->image, $i, $j, $color); 157:                 } 158:             } 159:         } 160:     } 161:      162:     /** 163:     * @return void 164:     * @param integer $size 165:     * @desc Medianfilter 166:     */ 167:     function Median($size = 3) { 168:         $this->data($this->image); 169:         // Iterieren ueber das Bild 170:         for ($i = 0; $i < $this->width; $i++) { 171:             for ($j = 0; $j < $this->height; $j++) { 172:                 // Den Pixel umgebende Punkte eindsammeln 173:                 $points = array(); 174:                 for ($k = max(0, $i - intval(($size - 1) / 2)); $k < min($this->width, $i + intval(($size - 1) / 2)); $k++) { 175:                     for ($l = max(0, $j - intval(($size - 1) / 2)); $l < min($this->height, $j + intval(($size - 1) / 2)); $l++) { 176:                         $color = imageColorsForIndex($this->image, imageColorAt($this->image, $k, $l)); 177:                         // Grauwer und Position im Array speichern 178:                         $points[0][] = ($color['red'] + $color['green'] + $color['blue']); 179:                         $points[1][] = $k; 180:                         $points[2][] = $l; 181:                     } 182:                 } 183:                 // Punkteliste ihrem Grauwert nach sortieren 184:                 array_multisort($points[0], SORT_NUMERIC, SORT_ASC, $points[1], $points[2]); 185:                 // Den Wert des mittleren Punktes nehmen und als neue Farbe setzen 186:                 ImageSetPixel($this->image, $i, $j, imageColorAt($this->image, $points[1][floor(count($points[0]) / 2)], $points[2][floor(count($points[0]) / 2)])); 187:             } 188:         } 189:     } 190:      191:     /** 192:     * @return void 193:     * @param unknown $size 194:     * @desc Mittelwertfilter 195:     */ 196:     function MeanValue($size = 3) { 197:         $this->data($this->image); 198:         // Iterieren ueber das Bild 199:         for ($i = 0; $i < $this->width; $i++) { 200:             for ($j = 0; $j < $this->height; $j++) { 201:                 // Um den Mittelwert zu Bilden alle umgebenden Punkte aufaddieren 202:                 $r = 0; 203:                 $g = 0; 204:                 $b = 0; 205:                 $c = 0; 206:                 for ($k = max(0, $i - intval(($size - 1) / 2)); $k < min($this->width, $i + intval(($size - 1) / 2)); $k++) { 207:                     for ($l = max(0, $j - intval(($size - 1) / 2)); $l < min($this->height, $j + intval(($size - 1) / 2)); $l++) { 208:                         $color = imageColorsForIndex($this->image, imageColorAt($this->image, $k, $l)); 209:                         $r += $color['red']; 210:                         $g += $color['green']; 211:                         $b += $color['blue']; 212:                         $c++; 213:                     } 214:                 } 215:                 // Arithmetisches Mittel: Teilen durch die Anzahl der Punkte 216:                 $r = round($r / $c); 217:                 $g = round($g / $c); 218:                 $b = round($b / $c); 219:                 // Pruefen, ob die Farbe existiert, sonst neu in die Farbtabelle einfuegen 220:                 $color = imageColorExact($this->image, $r, $g, $b); 221:                 if ($color == -1) { 222:                     $color = imageColorAllocate($this->image, $r, $g, $b); 223:                 } 224:                 // Pixel schreiben 225:                 imageSetPixel($this->image, $i, $j, $color); 226:             } 227:         } 228:     } 229: 230:     /** 231:     * @return void 232:     * @desc Gewichteter Mittelwertfilter fuer die 3x3-Maske 233:     */ 234:     function WeightedMeanValue() { 235:         $this->data($this->image); 236:         // Iterieren ueber das Bild 237:         for ($i = 0; $i < $this->width; $i++) { 238:             for ($j = 0; $j < $this->height; $j++) { 239:                 $r = 0; 240:                 $g = 0; 241:                 $b = 0; 242:                 $c = 0; 243:                 // Um den Mittelwert zu Bilden alle umgebenden Punkte gewichtet 244:                 // nach dem Abstand zum Mittelpunkt aufaddieren 245:                 for ($k = max(0, $i - 1); $k < min($this->width, $i + 2); $k++) { 246:                     for ($l = max(0, $j - 1); $l < min($this->height, $j + 2); $l++) { 247:                         $color = imageColorsForIndex($this->image, imageColorAt($this->image, $k, $l)); 248:                         switch (abs($k - $i) + abs($l - $j)) { 249:                             case 0: 250:                                 $r += 4 * $color['red']; 251:                                 $g += 4 * $color['green']; 252:                                 $b += 4 * $color['blue']; 253:                                 $c += 4; 254:                             break; 255:                             case 1: 256:                                 $r += 2 * $color['red']; 257:                                 $g += 2 * $color['green']; 258:                                 $b += 2 * $color['blue']; 259:                                 $c += 2; 260:                             break; 261:                             case 2: 262:                                 $r += $color['red']; 263:                                 $g += $color['green']; 264:                                 $b += $color['blue']; 265:                                 $c ++; 266:                             break; 267:                             default: 268:                                 printf("Diffs: %d, %d; %d %d - %d %d\n", abs($k - $i), abs($l - $j), $i, $j, $k, $l); 269:                         } 270:                     } 271:                 } 272:                 // Teilen durch die "Gesammtpunktezahl" 273:                 $r = round($r / $c); 274:                 $g = round($g / $c); 275:                 $b = round($b / $c); 276:                 // Pruefen, ob die Farbe existiert, sonst neu in die Farbtabelle einfuegen 277:                 $color = imageColorExact($this->image, $r, $g, $b); 278:                 if ($color == -1) { 279:                     $color = imageColorAllocate($this->image, $r, $g, $b); 280:                 } 281:                 // Pixel schreiben 282:                 imageSetPixel($this->image, $i, $j, $color); 283:             } 284:         } 285:     } 286: } 287: 288: class ColorTransformation extends ImageLibrary { 289:      290:     /** 291:     * @return ColorTransformation 292:     * @param image $image 293:     * @desc Konstruktor 294:     */ 295:     function ColorTransformation (&$image) { 296:         $this->data($image); 297:     } 298:      299:     /** 300:     * @return void 301:     * @param float $rg 302:     * @param float $gg 303:     * @param float $bg 304:     * @desc Graustufenbild entsprechend der angegebenen Farbgewichtung 305:     */ 306:     function GrayScale ($rg = 0.4, $gg = 0.35, $bg = 0.25) { 307:         $this->data($this->image); 308:         // Iterieren ueber das Bild 309:         for ($i = 0; $i < $this->width; $i++) { 310:             for ($j = 0; $j < $this->height; $j++) { 311:                 $color = imageColorsForIndex($this->image, imageColorAt($this->image, $i, $j)); 312:                 // graustufenwert fuer Pixel berechnen 313:                 $gray = max( min($color['red'] * $rg + $color['green'] * $gg + $color['blue'] * $bg, 255), 0); 314:                 // Pruefen, ob die Farbe existiert, sonst neu in die Farbtabelle einfuegen 315:                 $color = imageColorExact($this->image, $gray, $gray, $gray); 316:                 if ($color == -1) { 317:                     $color = imageColorAllocate($this->image, $gray, $gray, $gray); 318:                 } 319:                 // Pixel schreiben 320:                 imageSetPixel($this->image, $i, $j, $color); 321:             } 322:         } 323:     } 324:      325:     /** 326:     * @return void 327:     * @param float $gamma 328:     * @desc Gammakorrektur 329:     */ 330:     function GammaCorrect ($gamma) { 331:         $this->data($this->image); 332:         imagegammacorrect($this->image, 1, $gamma); 333:     } 334: 335:     /** 336:     * @return void 337:     * @param float $rg 338:     * @param float $gg 339:     * @param float $bg 340:     * @desc Farbaenderungen am Bild 341:     */ 342:     function Colorize ($rg = 1, $gg = 1, $bg = 1) { 343:         $this->data($this->image); 344:         // Iterieren ueber das Bild 345:         for ($i = 0; $i < $this->width; $i++) { 346:             for ($j = 0; $j < $this->height; $j++) { 347:                 $color = imageColorsForIndex($this->image, imageColorAt($this->image, $i, $j)); 348:                 // Neue Farbwerte berechnen 349:                 $r = max( min($color['red'] * $rg, 255), 0); 350:                 $g = max( min($color['green'] * $gg, 255), 0); 351:                 $b = max( min($color['blue'] * $bg, 255), 0); 352:                 // Pruefen, ob die Farbe existiert, sonst neu in die Farbtabelle einfuegen 353:                 $color = imageColorExact($this->image, $r, $g, $b); 354:                 if ($color == -1) { 355:                     $color = imageColorAllocate($this->image, $r, $g, $b); 356:                 } 357:                 // Pixel schreiben 358:                 imageSetPixel($this->image, $i, $j, $color); 359:             } 360:         } 361:     } 362: } 363: 364: class Transformation extends ImageLibrary { 365:      366:     /** 367:     * @return Transformation 368:     * @param image $image 369:     * @desc Konstruktor 370:     */ 371:     function Transformation (&$image) { 372:         $this->data($image); 373:     } 374:      375:     /** 376:     * @return void 377:     * @param integer $maxwidth 378:     * @param integer $maxheight 379:     * @desc Scaliert ein Bild proportional mit neuer Maximalbreite und -hoehe 380:     */ 381:     function Scale($maxwidth, $maxheight) { 382:         $this->data($this->image); 383:         // Skalierungsfaktoren berechnen 384:         $xFactor = $this->width / $maxwidth; 385:         $yFactor = $this->height / $maxheight; 386:          387:         // Groessere noetige Skalierung verwenden 388:         if ($xFactor > $yFactor) { 389:             $newwidth = $maxwidth; 390:             $newheight = $this->height / $xFactor; 391:         } else { 392:             $newwidth = $this->width / $yFactor; 393:             $newheight = $maxheight; 394:         } 395:          396:         // Zielbild erstellen 397:         $dst = imagecreatetruecolor($newwidth, $newheight); 398:         // Bild kopieren 399:         imagecopyresampled($dst, $this->image, 0, 0, 0, 0, $newwidth, $newheight, $this->width, $this->height); 400:          401:         // Zielbild fuer zukuenftiges verwenden 402:         imagedestroy($this->image); 403:         $this->image = $dst; 404:         $this->data($this->image); 405:     } 406: } 407: ?>