1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 222 223 224 225 226 227 228 229 230 231 232 233 234 235 236 237 238 239 240 241 242 243 244 245 246 247 248 249 250 251 252 253 254 255 256 257 258 259 260 261 262 263 264 265 266 267 268 269 270 271 272 273 274 275 276 277 278 279 280 281 282 283 284 285 286 287 288 289 290 291 292 293 294 295 296 297 298 299 300 301 302 303 304 305 306 307 308 309 310 311 312 313 314 315 316 317 318 319 320 321 322 323 324 325 326 327 328 329 330 331 332 333 334 335 336 337 338 339 340 341 342 343 344 345 346 347 348 349 350 351 352 353 354 355 356 357 358 359 360 361 362 363 364 365 366 367 368 369 370 371 372 373 374 375 376 377 378 379 380 381 382 383 384 385 386 387 388 389 390 391 392 393 394 395 396 397 398 399 400 401 402 403 404 405 406 407 408 409 410 411 412 413 414 415 416 417 418 419 420 421 422 423 424 425 426 427 428 429 430 431 432 433 434 435 436 437 438 439 440 441 442 443 444 445 446 447 448 449 450 451 452 453 454 455 456 457 458 459 460 461 462 463 464 465 466 467 468 469 470 471 472 473 474 475 476 477 478 479 480 481 482 483 484 485 486 487 488 489 490 491 492 493 494 495 496 497 498 499 500 501 502 503 504 505 506 507 508 509 510 511 512 513 514 515 516 517 518 519 520 521 522 523 524 525 526 527 528 529 530 531 532 533 534 535 536 537 538 539 540 541 542 543 544 545 546 547 548 549 550 551 552 553 554 555 556 557 558 559 560 561 562 563 564 565 566 567 568 569 570 571 572 573 574 575 576 577 578 579 580 581 582 583 584 585 586 587 588 589 590 591 592 593 594 595 596 597 598 599 600 601 602 603 604 605 606 607 608 609 610 611 612 613 614 615 616 617 618 619 620 621 622 623 624 625 626 627 628 629 630 631 632 633 634 635 636 637 638 639 640 641 642 643 644 645 646 647 648 649 650 651 652 653 654 655 656 657 658 659 660 661 662 663 664 665 666 667 668 669 670 671 672 673 674 675 676 677 678
//! Functions for computing [local binary patterns](https://en.wikipedia.org/wiki/Local_binary_patterns). use image::{GenericImage, Luma}; use std::cmp; /// Computes the basic local binary pattern of a pixel, or None /// if it's too close to the image boundary. /// /// The neighbors of a pixel p are enumerated in the following order: /// /// <pre> /// 7 0 1 /// 6 p 2 /// 5 4 3 /// </pre> /// /// The nth most significant bit of the local binary pattern at p is 1 /// if p is strictly brighter than the neighbor in position n. /// /// # Examples /// ``` /// # extern crate image; /// # #[macro_use] /// # extern crate imageproc; /// # fn main() { /// use imageproc::local_binary_patterns::local_binary_pattern; /// /// let image = gray_image!( /// 06, 11, 14; /// 09, 10, 10; /// 19, 00, 22); /// /// let expected = 0b11010000; /// let pattern = local_binary_pattern(&image, 1, 1).unwrap(); /// assert_eq!(pattern, expected); /// # } /// ``` pub fn local_binary_pattern<I>(image: &I, x: u32, y: u32) -> Option<u8> where I: GenericImage<Pixel = Luma<u8>>, { let (width, height) = image.dimensions(); if width == 0 || height == 0 { return None; } // TODO: It might be better to make this function private, and // TODO: require the caller to only provide valid x and y coordinates // TODO: the function may probably need to be unsafe then to leverage // TODO: on `unsafe_get_pixel` if x == 0 || x >= width - 1 || y == 0 || y >= height - 1 { return None; } // TODO: As with the fast corner detectors, this would be more efficient if // TODO: generated a list of pixel offsets once per image, and used those // TODO: offsets directly when reading pixels. To do this we'd need some traits // TODO: for images whose pixels are stored in contiguous rows/columns. let mut pattern = 0u8; // The sampled pixels have the following labels. // // 7 0 1 // 6 p 2 // 5 4 3 // // The nth bit of a pattern is 1 if the pixel p // is strictly brighter than the neighbor in position n. let (center, neighbors) = unsafe { ( image.unsafe_get_pixel(x, y)[0], [ image.unsafe_get_pixel(x, y - 1)[0], image.unsafe_get_pixel(x + 1, y - 1)[0], image.unsafe_get_pixel(x + 1, y)[0], image.unsafe_get_pixel(x + 1, y + 1)[0], image.unsafe_get_pixel(x, y + 1)[0], image.unsafe_get_pixel(x - 1, y + 1)[0], image.unsafe_get_pixel(x - 1, y)[0], image.unsafe_get_pixel(x - 1, y - 1)[0], ], ) }; for i in 0..8 { pattern |= (1 & (neighbors[i] < center) as u8) << i; } Some(pattern) } /// Returns the least value of all rotations of a byte. /// /// # Examples /// ``` /// use imageproc::local_binary_patterns::min_shift; /// /// let byte = 0b10110100; /// assert_eq!(min_shift(byte), 0b00101101); /// ``` pub fn min_shift(byte: u8) -> u8 { let mut min = byte; for i in 1..8 { min = cmp::min(min, byte.rotate_right(i)); } min } /// Number of bit transitions in a byte, counting the last and final bits as adjacent. /// /// # Examples /// ``` /// use imageproc::local_binary_patterns::count_transitions; /// /// let a = 0b11110000; /// assert_eq!(count_transitions(a), 2); /// let b = 0b00000000; /// assert_eq!(count_transitions(b), 0); /// let c = 0b10011001; /// assert_eq!(count_transitions(c), 4); /// let d = 0b10110010; /// assert_eq!(count_transitions(d), 6); /// ``` pub fn count_transitions(byte: u8) -> u32 { (byte ^ byte.rotate_right(1)).count_ones() } /// Maps uniform bytes (i.e. those with at most two bit transitions) to their /// least circular shifts, and non-uniform bytes to 10101010 (an arbitrarily chosen /// non-uniform representative). pub static UNIFORM_REPRESENTATIVE_2: [u8; 256] = [ 0, // 0 1, // 1 1, // 2 3, // 3 1, // 4 170, // 5 3, // 6 7, // 7 1, // 8 170, // 9 170, // 10 170, // 11 3, // 12 170, // 13 7, // 14 15, // 15 1, // 16 170, // 17 170, // 18 170, // 19 170, // 20 170, // 21 170, // 22 170, // 23 3, // 24 170, // 25 170, // 26 170, // 27 7, // 28 170, // 29 15, // 30 31, // 31 1, // 32 170, // 33 170, // 34 170, // 35 170, // 36 170, // 37 170, // 38 170, // 39 170, // 40 170, // 41 170, // 42 170, // 43 170, // 44 170, // 45 170, // 46 170, // 47 3, // 48 170, // 49 170, // 50 170, // 51 170, // 52 170, // 53 170, // 54 170, // 55 7, // 56 170, // 57 170, // 58 170, // 59 15, // 60 170, // 61 31, // 62 63, // 63 1, // 64 170, // 65 170, // 66 170, // 67 170, // 68 170, // 69 170, // 70 170, // 71 170, // 72 170, // 73 170, // 74 170, // 75 170, // 76 170, // 77 170, // 78 170, // 79 170, // 80 170, // 81 170, // 82 170, // 83 170, // 84 170, // 85 170, // 86 170, // 87 170, // 88 170, // 89 170, // 90 170, // 91 170, // 92 170, // 93 170, // 94 170, // 95 3, // 96 170, // 97 170, // 98 170, // 99 170, // 100 170, // 101 170, // 102 170, // 103 170, // 104 170, // 105 170, // 106 170, // 107 170, // 108 170, // 109 170, // 110 170, // 111 7, // 112 170, // 113 170, // 114 170, // 115 170, // 116 170, // 117 170, // 118 170, // 119 15, // 120 170, // 121 170, // 122 170, // 123 31, // 124 170, // 125 63, // 126 127, // 127 1, // 128 3, // 129 170, // 130 7, // 131 170, // 132 170, // 133 170, // 134 15, // 135 170, // 136 170, // 137 170, // 138 170, // 139 170, // 140 170, // 141 170, // 142 31, // 143 170, // 144 170, // 145 170, // 146 170, // 147 170, // 148 170, // 149 170, // 150 170, // 151 170, // 152 170, // 153 170, // 154 170, // 155 170, // 156 170, // 157 170, // 158 63, // 159 170, // 160 170, // 161 170, // 162 170, // 163 170, // 164 170, // 165 170, // 166 170, // 167 170, // 168 170, // 169 170, // 170 170, // 171 170, // 172 170, // 173 170, // 174 170, // 175 170, // 176 170, // 177 170, // 178 170, // 179 170, // 180 170, // 181 170, // 182 170, // 183 170, // 184 170, // 185 170, // 186 170, // 187 170, // 188 170, // 189 170, // 190 127, // 191 3, // 192 7, // 193 170, // 194 15, // 195 170, // 196 170, // 197 170, // 198 31, // 199 170, // 200 170, // 201 170, // 202 170, // 203 170, // 204 170, // 205 170, // 206 63, // 207 170, // 208 170, // 209 170, // 210 170, // 211 170, // 212 170, // 213 170, // 214 170, // 215 170, // 216 170, // 217 170, // 218 170, // 219 170, // 220 170, // 221 170, // 222 127, // 223 7, // 224 15, // 225 170, // 226 31, // 227 170, // 228 170, // 229 170, // 230 63, // 231 170, // 232 170, // 233 170, // 234 170, // 235 170, // 236 170, // 237 170, // 238 127, // 239 15, // 240 31, // 241 170, // 242 63, // 243 170, // 244 170, // 245 170, // 246 127, // 247 31, // 248 63, // 249 170, // 250 127, // 251 63, // 252 127, // 253 127, // 254 255, // 255 ]; /// Lookup table for the least circular shift of a byte. pub static MIN_SHIFT: [u8; 256] = [ 0, // 0 1, // 1 1, // 2 3, // 3 1, // 4 5, // 5 3, // 6 7, // 7 1, // 8 9, // 9 5, // 10 11, // 11 3, // 12 13, // 13 7, // 14 15, // 15 1, // 16 17, // 17 9, // 18 19, // 19 5, // 20 21, // 21 11, // 22 23, // 23 3, // 24 25, // 25 13, // 26 27, // 27 7, // 28 29, // 29 15, // 30 31, // 31 1, // 32 9, // 33 17, // 34 25, // 35 9, // 36 37, // 37 19, // 38 39, // 39 5, // 40 37, // 41 21, // 42 43, // 43 11, // 44 45, // 45 23, // 46 47, // 47 3, // 48 19, // 49 25, // 50 51, // 51 13, // 52 53, // 53 27, // 54 55, // 55 7, // 56 39, // 57 29, // 58 59, // 59 15, // 60 61, // 61 31, // 62 63, // 63 1, // 64 5, // 65 9, // 66 13, // 67 17, // 68 21, // 69 25, // 70 29, // 71 9, // 72 37, // 73 37, // 74 45, // 75 19, // 76 53, // 77 39, // 78 61, // 79 5, // 80 21, // 81 37, // 82 53, // 83 21, // 84 85, // 85 43, // 86 87, // 87 11, // 88 43, // 89 45, // 90 91, // 91 23, // 92 87, // 93 47, // 94 95, // 95 3, // 96 11, // 97 19, // 98 27, // 99 25, // 100 43, // 101 51, // 102 59, // 103 13, // 104 45, // 105 53, // 106 91, // 107 27, // 108 91, // 109 55, // 110 111, // 111 7, // 112 23, // 113 39, // 114 55, // 115 29, // 116 87, // 117 59, // 118 119, // 119 15, // 120 47, // 121 61, // 122 111, // 123 31, // 124 95, // 125 63, // 126 127, // 127 1, // 128 3, // 129 5, // 130 7, // 131 9, // 132 11, // 133 13, // 134 15, // 135 17, // 136 19, // 137 21, // 138 23, // 139 25, // 140 27, // 141 29, // 142 31, // 143 9, // 144 25, // 145 37, // 146 39, // 147 37, // 148 43, // 149 45, // 150 47, // 151 19, // 152 51, // 153 53, // 154 55, // 155 39, // 156 59, // 157 61, // 158 63, // 159 5, // 160 13, // 161 21, // 162 29, // 163 37, // 164 45, // 165 53, // 166 61, // 167 21, // 168 53, // 169 85, // 170 87, // 171 43, // 172 91, // 173 87, // 174 95, // 175 11, // 176 27, // 177 43, // 178 59, // 179 45, // 180 91, // 181 91, // 182 111, // 183 23, // 184 55, // 185 87, // 186 119, // 187 47, // 188 111, // 189 95, // 190 127, // 191 3, // 192 7, // 193 11, // 194 15, // 195 19, // 196 23, // 197 27, // 198 31, // 199 25, // 200 39, // 201 43, // 202 47, // 203 51, // 204 55, // 205 59, // 206 63, // 207 13, // 208 29, // 209 45, // 210 61, // 211 53, // 212 87, // 213 91, // 214 95, // 215 27, // 216 59, // 217 91, // 218 111, // 219 55, // 220 119, // 221 111, // 222 127, // 223 7, // 224 15, // 225 23, // 226 31, // 227 39, // 228 47, // 229 55, // 230 63, // 231 29, // 232 61, // 233 87, // 234 95, // 235 59, // 236 111, // 237 119, // 238 127, // 239 15, // 240 31, // 241 47, // 242 63, // 243 61, // 244 95, // 245 111, // 246 127, // 247 31, // 248 63, // 249 95, // 250 127, // 251 63, // 252 127, // 253 127, // 254 255, // 255 ]; #[cfg(test)] mod tests { use super::*; use image::{GrayImage, Luma}; use test::{black_box, Bencher}; #[test] fn test_uniform_representative_2() { let a = 0b11110000; assert_eq!(UNIFORM_REPRESENTATIVE_2[a], 0b00001111); let b = 0b00000000; assert_eq!(UNIFORM_REPRESENTATIVE_2[b], 0b00000000); let c = 0b10011001; assert_eq!(UNIFORM_REPRESENTATIVE_2[c], 0b10101010); } #[bench] fn bench_local_binary_pattern(b: &mut Bencher) { let image = GrayImage::from_fn(100, 100, |x, y| Luma([x as u8 % 2 + y as u8 % 2])); b.iter(|| { for y in 0..20 { for x in 0..20 { let pattern = local_binary_pattern(&image, x, y); black_box(pattern); } } }); } }