Детекција контура објеката на слици 

/******************************************************************************************************

 * Назив програма    : Детекција контура објеката на слици                                            *

 * Верзија програма  : 1.0                                                                            *

 * Креиран у пакету  : IDE SharpDevelop ver. 4.4                                                      *

 * Аутор програма    : Перић Жељко                                                                    *

 * Програмски језик  : C#, вер. 4.0                                                                   *

 * Датум             : 17.04.2015 - 03.05.2015                                                        *

 *                                                                                                    *

 *                                                                                                    *

 * Опис програма : Програм проналази контуре (ивице) објеката на слици                                *

 *                 упамћеној у JPЕG или BMP стандардном 24 битном RGB формату.                        *

 *                                                                                                    *

 *                 Детекција ивичних тачака се одрађује алгоритмом који представља варијацију         *

 *                 "Difference Edge Detection" алгоритма приказаног на сајту Code PROJECT од стране   *

 *                 аутора Кристиан Грауса (  Christian Graus , software developer, Australia  ).      *

 *                                                                                                    *

 *                                                                                                    *

 *                 Овај алгоритам се заснива на претпоставци да се контура (ивица) објекта на слици   *

 *                 уочава голим оком уколико постоји значајна разлика боје између парова наспрамних   *

 *                 тачака на слици које су позициониране непосредно око посматране тачке која припада *

 *                 ивици посматраног објекта. Мисли се на парове тачака који могу да формирају праву  *

 *                 линију која пролази кроз посматрану тачку.                                         *

 *                                                                                                    *

 *                           0 0 0   0 1 0   1 0 0   0 0 1   2 - посматрана тачка                     *

 *                           1 2 1   0 2 0   0 2 0   0 2 0   1 - пар тачака                           *

 *                           0 0 0   0 1 0   0 0 1   1 0 0                                            *

 *                                                                                                    *

 *                 У суштини, врши се проналажење максималне вредности разлике боје за четири пара    *

 *                 тачака и уколико је та вредност различита од унапред дефинисане,посматраној тачки  *

 *                 се додељује другачија вредност за боју. На резултујућој слици та тачка постаје     *

 *                 ивична тачка. На горе наведеном линку можете погледати имплементацију алгоритма    *

 *                 у програмском језику C#, која показује одличан резултат при детекцији ивица        *

 *                 објеката на слици, као и још неколико алгоритама исте намене.                      *

 *                                                                                                    *

 *                 Варијација предходног алгоритма се састоји у томе што се уместо вредности боје,    *

 *                 посматра вредност осветљености парова тачака на слици. Уколико је максимална       *

 *                 разлика осветљености парова тачака мања од вредности доње границе осветљености     *

 *                 тачка мења своју основну боју у црну, а уколико је већа од вредности горње границе *

 *                 осветљености тачка мења своју основну боју у белу.                                 *

 *                                                                                                    *

 *                 Контроле у програму :                                                              *

 *                                                                                                    *

 *                 - Кликом на оригиналну слику отвара се дијалог за учитавање нове слике             *

 *                 - Кликом на резултујућу слику отвара се дијалог за снимање нове слике              *

 *                 - Променом граничних вредности осветљености тачке, аутоматски се покреће           *

 *                   нова обрада оригиналне слике и добија се нови резултат                           *

 *                 - Променом избора врсте приказа обрађене слике, аутоматски се покреће              *

 *                   нова обрада оригиналне слике и добија се нови резултат                           *

 *                                                                                                    *

 *                                                                                                    *

 *                                                                                                    *

 *                                                                              Све најбоље,          *

 *                                                                              Аутор                 *

 *                                                                                                    *

 ******************************************************************************************************/

using System;

using System.Drawing;

using System.Drawing.Imaging;

using System.Runtime.InteropServices;

using System.Windows.Forms;

namespace Bitmapa_u_2d_matricu

{

    /// <summary>

    /// Description of MainForm.

    /// </summary>

    public partial class MainForm : Form

    {

        #region-   Декларација глобалних променљивих   -

        //

        // Променљива за памћење оригиналне слике

        Bitmap Оригинална_слика;

        // Програм обрађује искључиво слике стандардног формата JPEG или BMP,

        // код којих је свакој тачки за дефинисање боје додељено двадесетчетири бита,

        // осам бита ( један бајт ) за сваку компоненту RGB боје пиксела.

        const PixelFormat Дозвољен_RGB_Формат_Тачке = PixelFormat.Format24bppRgb;

        //

        #endregion

        public MainForm()

        {

            //

            // The InitializeComponent() call is required for Windows Forms designer support.

            //

            InitializeComponent();

        }

        #region-    Улазно излазни део програма   -

        void Слика_1_Клик(object sender, EventArgs e)

        {

            // Кликом на слику отвара се дијалог прозор за

            // одабир слике за обраду, детекцију контура

            DialogResult Избор = Учитај_Слику_Дијалог.ShowDialog();

            Refresh();

            if(Избор == DialogResult.OK)

            {

                string Формат_Документа = Учитај_Слику_Дијалог.FileName.Substring(Учитај_Слику_Дијалог.FileName.Length-3,3).ToUpper();

                if(Формат_Документа == "BMP" || Формат_Документа == "JPG")

                    Оригинална_слика = new Bitmap(Учитај_Слику_Дијалог.FileName);

                else

                    MessageBox.Show(" Одабрали сте документ чији формат не одговара подржаним форматима ( JPEG или BMP ).   ",

                                    " Грешка!   ",

                                    MessageBoxButtons.OK,

                                    MessageBoxIcon.Exclamation);

                if(Оригинална_слика!=null && Оригинална_слика.PixelFormat == Дозвољен_RGB_Формат_Тачке)

                {

                    Слика_1.Image = Оригинална_слика;

                    Пронађи_Контуре();

                }

                else

                    Оригинална_слика = null;

            }

            Refresh();

        }

        void Слика_2_Клик(object sender, EventArgs e)

        {

            // Кликом на слику отвара се дијалог прозор за

            // одабир назива слике под којим ће бити упамћена резултујућа слика

            bool Избор_ОК = false;

            if(Слика_2.Image!=null)

            {

                while(!Избор_ОК)

                {

                    DialogResult Избор = Сними_Слику_Дијалог.ShowDialog();

                    Refresh();

                    if(Избор == DialogResult.OK && Сними_Слику_Дијалог.FileName!=Учитај_Слику_Дијалог.FileName)

                    {

                        string Формат_Документа = Учитај_Слику_Дијалог.FileName.Substring(Учитај_Слику_Дијалог.FileName.Length-3,3).ToUpper();

                        if(Формат_Документа=="BMP")

                        {

                            Слика_2.Image.Save(Сними_Слику_Дијалог.FileName,ImageFormat.Bmp);

                            Избор_ОК = true;

                        }

                        else if(Формат_Документа=="JPG")

                        {

                            Слика_2.Image.Save(Сними_Слику_Дијалог.FileName,ImageFormat.Jpeg);

                            Избор_ОК = true;

                        }

                        else

                            MessageBox.Show(" Одабрали сте документ чији формат не одговара подржаним форматима ( JPEG или BMP ).   ",

                                            " Грешка!   ",

                                            MessageBoxButtons.OK,

                                            MessageBoxIcon.Exclamation);

                    }

                    else if(Избор == DialogResult.OK && Сними_Слику_Дијалог.FileName==Учитај_Слику_Дијалог.FileName)

                        MessageBox.Show(" Одабрали сте документ који је тренутно у употреби   \n" +

                                        " и није могуће снимање података у њега.   ",

                                        " Грешка!   ",

                                        MessageBoxButtons.OK,

                                        MessageBoxIcon.Exclamation);

                    else

                        Избор_ОК = true;

                }

            }

        }

        #endregion

        #region-   Главни део програма   -

        //

        void Детекција_Контура()

        {

            // Копирај оригиналну слику у нову битмапу

            Bitmap bmp = (Bitmap)Оригинална_слика.Clone();

            int Ширина_слике = bmp.Width;

            int Висина_слике = bmp.Height;

            // Величина оквира

            Rectangle Оквир = new Rectangle(0, 0, Ширина_слике, Висина_слике);

            // Закључај битмапу у меморији због брже обраде података, и преузми податке.

            BitmapData bmp_Подаци = bmp.LockBits(Оквир, ImageLockMode.ReadWrite, bmp.PixelFormat);

            // Учитај адресу првог бајта битмапе

            // Поинтер на адресу првог бајта битмапе у меморији

            IntPtr bmp_Адреса_првог_бајта = bmp_Подаци.Scan0;

            //

            // Декларација матрице која треба да садржи све бајтове битмапе.

            //

            // Битмапа мора да садржи 24 бита (три бајта) по пикселу,

            // по један бајт за сваку компоненту RGB боје пиксела.

            int Број_тачака = Ширина_слике * Висина_слике;

            int Број_бајтова = Број_тачака * 3;

            //

            // Због начина памћења података битмапе,поравнања бајтова у реду,

            // број бајтова у реду се заокружује на први већи број дељив са четири,

            // тако да један ред битмапе увек садржи исти или већи број бајтова

            // од оног који је неопходан за стваран број тачака у реду.

            int Број_бајтова_у_реду = bmp_Подаци.Stride;

            int Број_тачака_у_реду = Ширина_слике*3;

            //

            int Број_бајтова_поравнања_у_реду =  Број_бајтова_у_реду - Број_тачака_у_реду;

            //

            // Укупан број бајтова неопходан за памћење података битмапе

            Број_бајтова += Висина_слике * Број_бајтова_поравнања_у_реду;

            //

            // Једнодимензионална матрица за памћење

            // вредности RGB компоненти боје тачака битмапе

            byte[] bmp_RGB_vrednosti = new byte[Број_бајтова];

            // Копирај вредности RGB компоненти боје тачака из битмапе у матрицу.

            Marshal.Copy(bmp_Адреса_првог_бајта, bmp_RGB_vrednosti, 0, Број_бајтова);

            // Тродимензионална матрица за памћење

            // вредности RGB компоненти боје тачака битмапе

            byte [,,] RGB = new byte[Ширина_слике,Висина_слике,3];

            // Матрица за памћење вредности осветљења тачака слике

            float [,] Осветљење = new float[Ширина_слике,Висина_слике];

            // Бројач бајтова у једнодимензионалној матрици

            int bmp_k = 0;

            // Копирај вредности RGB компоненти боје тачака из

            // једнодимензионалне у дводимензионалну матрицу

            // и попуни матрицу Осветљење вредностима јачине осветљења тачака.

            //

            // Напомена :

            // Приликом преузимања података битмапе

            // BitmapData Подаци_битмапе = bmp.LockBits(...,...,...) ,

            // вредности RGB компоненти боје тачке су преузете у обрнутом редоследу.

            // RGB -> BGR

            //

            for (int i=0;i<Висина_слике;i++)

            {

                for(int j=0;j<Ширина_слике;j++)

                {

                    // Вредност R компоненте боје тачке

                    RGB[j,i,0] = bmp_RGB_vrednosti[bmp_k+2];

                    // Вредност G компоненте боје тачке

                    RGB[j,i,1] = bmp_RGB_vrednosti[bmp_k+1];

                    // Вредност B компоненте боје тачке

                    RGB[j,i,2] = bmp_RGB_vrednosti[bmp_k+0];

                    // Вредност осветљеости тачке

                    Осветљење[j,i] = Color.FromArgb

                        (

                            bmp_RGB_vrednosti[bmp_k+2],

                            bmp_RGB_vrednosti[bmp_k+1],

                            bmp_RGB_vrednosti[bmp_k+0]

                        ).GetBrightness();

                    bmp_k+=3;

                }

                bmp_k+= Број_бајтова_поравнања_у_реду;

            }

            // Учитај доњу и горњу гранцу вредности осветљења тачке

            float доња_граница  = (float) Доња_Граница_Осветљења.Value;

            float горња_граница = (float) Горња_Граница_Осветљења.Value;

            // Максимална разлика осветљености парова тачака

            float мро = 0;

            for(int i=1;i<Висина_слике-1;i++)

            {

                for(int j=1;j<Ширина_слике-1;j++)

                {

                    //

                    мро = Math.Abs(Осветљење[j-1,i-1]-Осветљење[j+1,i+1]);

                    //

                    if(мро<Math.Abs(Осветљење[j-1,i+1]-Осветљење[j+1,i-1]))

                        мро=Math.Abs(Осветљење[j-1,i+1]-Осветљење[j+1,i-1]);

                    //

                    if(мро<Math.Abs(Осветљење[j,i+1]-Осветљење[j,i-1]))

                        мро=Math.Abs(Осветљење[j,i+1]-Осветљење[j,i-1]);

                    //

                    if(мро<Math.Abs(Осветљење[j-1,i]-Осветљење[j+1,i]))

                        мро=Math.Abs(Осветљење[j-1,i]-Осветљење[j+1,i]);

                    //

                    if(Инвертуј_Боје_Ивице.Checked)

                    {

                        if(мро<доња_граница)

                        {

                            RGB[j,i,0] = (byte) 255;

                            RGB[j,i,1] = (byte) 255;

                            RGB[j,i,2] = (byte) 255;

                        }

                        else if(мро>горња_граница)

                        {

                            RGB[j,i,0] = (byte) 0;

                            RGB[j,i,1] = (byte) 0;

                            RGB[j,i,2] = (byte) 0;

                        }

                    }

                    else

                    {

                        if(мро<доња_граница)

                        {

                            RGB[j,i,0] = (byte) 0;

                            RGB[j,i,1] = (byte) 0;

                            RGB[j,i,2] = (byte) 0;

                        }

                        else if(мро>горња_граница)

                        {

                            RGB[j,i,0] = (byte) 255;

                            RGB[j,i,1] = (byte) 255;

                            RGB[j,i,2] = (byte) 255;

                        }

                    }

                }

            }

            if(Црно_Бело.Checked)

            {

                for(int i=1;i<Висина_слике-1;i++)

                {

                    for(int j=1;j<Ширина_слике-1;j++)

                    {

                        if(Инвертуј_Боје_Ивице.Checked)

                        {

                            if(RGB[j,i,0] < 255 || RGB[j,i,1] < 255 || RGB[j,i,2] < 255)

                                RGB[j,i,0] = RGB[j,i,1] = RGB[j,i,2] = (byte) 0;

                        }

                        else

                        {

                            if(RGB[j,i,0] > 0 || RGB[j,i,1] > 0 || RGB[j,i,2] > 0)

                                RGB[j,i,0] = RGB[j,i,1] = RGB[j,i,2] = (byte) 255;

                        }

                    }

                }

            }

            if(Нијансе_Сиве.Checked)

            {

                for(int i=1;i<Висина_слике-1;i++)

                {

                    for(int j=1;j<Ширина_слике-1;j++)

                    {

                        RGB[j,i,0] = RGB[j,i,1] = RGB[j,i,2] =

                            (byte)

                            (

                                (0.299*RGB[j,i,0]) +

                                (0.587*RGB[j,i,1]) +

                                (0.114*RGB[j,i,2])

                            );

                    }

                }

            }

            // Бројач бајтова у једнодимензионалној матрици

            bmp_k = 0;

            // Копирај нове вредности RGB компоненти боје тачака из

            // дводимензионалне у једнодимензионалну матрицу

            for (int i=0;i<Висина_слике;i++)

            {

                for(int j=0;j<Ширина_слике;j++)

                {

                    // Вредност R компоненте боје пиксела

                    bmp_RGB_vrednosti[bmp_k+2] = RGB[j,i,0];

                    // Вредност G компоненте боје пиксела

                    bmp_RGB_vrednosti[bmp_k+1] = RGB[j,i,1];

                    // Вредност B компоненте боје пиксела

                    bmp_RGB_vrednosti[bmp_k+0] = RGB[j,i,2];

                    bmp_k+=3;

                }

                bmp_k+=Број_бајтова_поравнања_у_реду;

            }

            // Копирај нове вредности RGB компоненти боје тачака из матрице назад у битмапу

            Marshal.Copy(bmp_RGB_vrednosti, 0, bmp_Адреса_првог_бајта, Број_бајтова);

            // Откључај битмапу

            bmp.UnlockBits(bmp_Подаци);

            // Прикажи обрађену битмапу као резултујућу слику

            Слика_2.Image = bmp;

        }

        //

        #endregion

        #region-   Контролни део програма   -

        void Пронађи_Контуре()

        {

            // Уколико је учитана оригинална слика

            // покрени детекцију контура и прикажи резултујућу слику

            if(Оригинална_слика!=null)

                Детекција_Контура();

        }

        void Инвертуј_Боје_CheckedChanged(object sender, EventArgs e)

        {

            Пронађи_Контуре();

        }

        void RGB_CheckedChanged(object sender, EventArgs e)

        {

            if(RGB.Checked)

                Пронађи_Контуре();

        }

        void Црно_Бело_CheckedChanged(object sender, EventArgs e)

        {

            if(Црно_Бело.Checked)

                Пронађи_Контуре();

        }

        void Нијансе_Сиве_CheckedChanged(object sender, EventArgs e)

        {

            if(Нијансе_Сиве.Checked)

                Пронађи_Контуре();

        }

        void Доња_Граница_Осветљења_ValueChanged(object sender, EventArgs e)

        {

            Пронађи_Контуре();

        }

        void Горња_Граница_ОсветљењаValueChanged(object sender, EventArgs e)

        {

            Пронађи_Контуре();

        }

        #endregion      

    }

}

/************************************************************************

 * Program Licence :                                                    *

 *                                                                      *

 * Copyright 2015 , Perić Željko                                        *

 * (periczeljkosmederevo@yahoo.com)                                     *

 *                                                                      *

 * According to it's main purpose , this program is licensed            *

 * under the therms of 'Free Software' licence agreement.               *

 *                                                                      *

 * If You do not know what those therms applies to                      *

 * please read explanation at the following link :                      *

 * (http://www.gnu.org/philosophy/free-sw.html.en)                      *

 *                                                                      *

 * Since it is Free Software this program has no warranty of any kind.  *

 ************************************************************************

 * Ethical Notice :                                                     *

 *                                                                      *

 * It is not ethical to change program code signed by it's author       *

 * and then to redistribute it under the same author name ,             *

 * especially if it is incorrect.                                       *

 *                                                                      *

 * It is recommended that if You make improvement in program code ,     *

 * to make remarks of it and then to sign it with Your own name ,       *

 * for further redistribution as new major version of program.          *

 *                                                                      *

 * Author name and references of old program code version should be     *

 * kept , for tracking history of program development.                  *

 *                                                                      *

 * For any further information please contact code author at his email. *

 ************************************************************************/

/************************************

 * List Of Revisions                *

 ************************************

 *                                  *

 *                                  *

 *                                  *

 ************************************/