liuxiaolong
2021-07-20 58d904a328c0d849769b483e901a0be9426b8209
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
//
// Copyright 2005-2007 Adobe Systems Incorporated
// Copyright 2019 Miral Shah <miralshah2211@gmail.com>
//
// Distributed under the Boost Software License, Version 1.0
// See accompanying file LICENSE_1_0.txt or copy at
// http://www.boost.org/LICENSE_1_0.txt
//
 
#ifndef BOOST_GIL_EXTENSION_NUMERIC_KERNEL_HPP
#define BOOST_GIL_EXTENSION_NUMERIC_KERNEL_HPP
 
#include <boost/gil/utilities.hpp>
#include <boost/gil/point.hpp>
 
#include <boost/assert.hpp>
 
#include <algorithm>
#include <array>
#include <cstddef>
#include <memory>
#include <vector>
#include <cmath>
#include <stdexcept>
 
namespace boost { namespace gil {
 
// Definitions of 1D fixed-size and variable-size kernels and related operations
 
namespace detail {
 
/// \brief kernel adaptor for one-dimensional cores
/// Core needs to provide size(),begin(),end(),operator[],
/// value_type,iterator,const_iterator,reference,const_reference
template <typename Core>
class kernel_1d_adaptor : public Core
{
public:
    kernel_1d_adaptor() = default;
 
    explicit kernel_1d_adaptor(std::size_t center)
        : center_(center)
    {
        BOOST_ASSERT(center_ < this->size());
    }
 
    kernel_1d_adaptor(std::size_t size, std::size_t center)
        : Core(size) , center_(center)
    {
        BOOST_ASSERT(this->size() > 0);
        BOOST_ASSERT(center_ < this->size()); // also implies `size() > 0`
    }
 
    kernel_1d_adaptor(kernel_1d_adaptor const& other)
        : Core(other), center_(other.center_)
    {
        BOOST_ASSERT(this->size() > 0);
        BOOST_ASSERT(center_ < this->size()); // also implies `size() > 0`
    }
 
    kernel_1d_adaptor& operator=(kernel_1d_adaptor const& other)
    {
        Core::operator=(other);
        center_ = other.center_;
        return *this;
    }
 
    std::size_t left_size() const
    {
        BOOST_ASSERT(center_ < this->size());
        return center_;
    }
 
    std::size_t right_size() const
    {
        BOOST_ASSERT(center_ < this->size());
        return this->size() - center_ - 1;
    }
 
    auto center() -> std::size_t&
    {
        BOOST_ASSERT(center_ < this->size());
        return center_;
    }
 
    auto center() const -> std::size_t const&
    {
        BOOST_ASSERT(center_ < this->size());
        return center_;
    }
 
private:
    std::size_t center_{0};
};
 
} // namespace detail
 
/// \brief variable-size kernel
template <typename T, typename Allocator = std::allocator<T> >
class kernel_1d : public detail::kernel_1d_adaptor<std::vector<T, Allocator>>
{
    using parent_t = detail::kernel_1d_adaptor<std::vector<T, Allocator>>;
public:
 
    kernel_1d() = default;
    kernel_1d(std::size_t size, std::size_t center) : parent_t(size, center) {}
 
    template <typename FwdIterator>
    kernel_1d(FwdIterator elements, std::size_t size, std::size_t center)
        : parent_t(size, center)
    {
        detail::copy_n(elements, size, this->begin());
    }
 
    kernel_1d(kernel_1d const& other) : parent_t(other) {}
    kernel_1d& operator=(kernel_1d const& other) = default;
};
 
/// \brief static-size kernel
template <typename T,std::size_t Size>
class kernel_1d_fixed : public detail::kernel_1d_adaptor<std::array<T, Size>>
{
    using parent_t = detail::kernel_1d_adaptor<std::array<T, Size>>;
public:
    static constexpr std::size_t static_size = Size;
    static_assert(static_size > 0, "kernel must have size greater than 0");
    static_assert(static_size % 2 == 1, "kernel size must be odd to ensure validity at the center");
 
    kernel_1d_fixed() = default;
    explicit kernel_1d_fixed(std::size_t center) : parent_t(center) {}
 
    template <typename FwdIterator>
    explicit kernel_1d_fixed(FwdIterator elements, std::size_t center)
        : parent_t(center)
    {
        detail::copy_n(elements, Size, this->begin());
    }
 
    kernel_1d_fixed(kernel_1d_fixed const& other) : parent_t(other) {}
    kernel_1d_fixed& operator=(kernel_1d_fixed const& other) = default;
};
 
// TODO: This data member is odr-used and definition at namespace scope
// is required by C++11. Redundant and deprecated in C++17.
template <typename T,std::size_t Size>
constexpr std::size_t kernel_1d_fixed<T, Size>::static_size;
 
/// \brief reverse a kernel
template <typename Kernel>
inline Kernel reverse_kernel(Kernel const& kernel)
{
    Kernel result(kernel);
    result.center() = kernel.right_size();
    std::reverse(result.begin(), result.end());
    return result;
}
 
 
namespace detail {
 
template <typename Core>
class kernel_2d_adaptor : public Core
{
public:
    kernel_2d_adaptor() = default;
 
    explicit kernel_2d_adaptor(std::size_t center_y, std::size_t center_x)
        : center_(center_x, center_y)
    {
        BOOST_ASSERT(center_.y < this->size() && center_.x < this->size());
    }
 
    kernel_2d_adaptor(std::size_t size, std::size_t center_y, std::size_t center_x)
        : Core(size * size), square_size(size), center_(center_x, center_y)
    {
        BOOST_ASSERT(this->size() > 0);
        BOOST_ASSERT(center_.y < this->size() && center_.x < this->size()); // implies `size() > 0`
    }
 
    kernel_2d_adaptor(kernel_2d_adaptor const& other)
        : Core(other), square_size(other.square_size), center_(other.center_.x, other.center_.y)
    {
        BOOST_ASSERT(this->size() > 0);
        BOOST_ASSERT(center_.y < this->size() && center_.x < this->size()); // implies `size() > 0`
    }
 
    kernel_2d_adaptor& operator=(kernel_2d_adaptor const& other)
    {
        Core::operator=(other);
        center_.y = other.center_.y;
        center_.x = other.center_.x;
        square_size = other.square_size;
        return *this;
    }
 
    std::size_t upper_size() const
    {
        BOOST_ASSERT(center_.y < this->size());
        return center_.y;
    }
 
    std::size_t lower_size() const
    {
        BOOST_ASSERT(center_.y < this->size());
        return this->size() - center_.y - 1;
    }
 
    std::size_t left_size() const
    {
        BOOST_ASSERT(center_.x < this->size());
        return center_.x;
    }
 
    std::size_t right_size() const
    {
        BOOST_ASSERT(center_.x < this->size());
        return this->size() - center_.x - 1;
    }
 
    auto center_y() -> std::size_t&
    {
        BOOST_ASSERT(center_.y < this->size());
        return center_.y;
    }
 
    auto center_y() const -> std::size_t const&
    {
        BOOST_ASSERT(center_.y < this->size());
        return center_.y;
    }
 
    auto center_x() -> std::size_t&
    {
        BOOST_ASSERT(center_.x < this->size());
        return center_.x;
    }
 
    auto center_x() const -> std::size_t const&
    {
        BOOST_ASSERT(center_.x < this->size());
        return center_.x;
    }
 
    std::size_t size() const
    {
        return square_size;
    }
 
    typename Core::value_type at(std::size_t x, std::size_t y) const
    {
        if (x >= this->size() || y >= this->size())
        {
            throw std::out_of_range("Index out of range");
        }
        return this->begin()[y * this->size() + x];
    }
 
protected:
    std::size_t square_size{0};
 
private:
    point<std::size_t> center_{0, 0};
};
 
/// \brief variable-size kernel
template
<
    typename T,
    typename Allocator = std::allocator<T>
>
class kernel_2d : public detail::kernel_2d_adaptor<std::vector<T, Allocator>>
{
    using parent_t = detail::kernel_2d_adaptor<std::vector<T, Allocator>>;
 
public:
 
    kernel_2d() = default;
    kernel_2d(std::size_t size,std::size_t center_y, std::size_t center_x)
        : parent_t(size, center_y, center_x)
    {}
 
    template <typename FwdIterator>
    kernel_2d(FwdIterator elements, std::size_t size, std::size_t center_y, std::size_t center_x)
        : parent_t(static_cast<int>(std::sqrt(size)), center_y, center_x)
    {
        detail::copy_n(elements, size, this->begin());
    }
 
    kernel_2d(kernel_2d const& other) : parent_t(other) {}
    kernel_2d& operator=(kernel_2d const& other) = default;
};
 
/// \brief static-size kernel
template <typename T, std::size_t Size>
class kernel_2d_fixed :
    public detail::kernel_2d_adaptor<std::array<T, Size * Size>>
{
    using parent_t = detail::kernel_2d_adaptor<std::array<T, Size * Size>>;
public:
    static constexpr std::size_t static_size = Size;
    static_assert(static_size > 0, "kernel must have size greater than 0");
    static_assert(static_size % 2 == 1, "kernel size must be odd to ensure validity at the center");
 
    kernel_2d_fixed()
    {
        this->square_size = Size;
    }
 
    explicit kernel_2d_fixed(std::size_t center_y, std::size_t center_x) :
        parent_t(center_y, center_x)
    {
        this->square_size = Size;
    }
 
    template <typename FwdIterator>
    explicit kernel_2d_fixed(FwdIterator elements, std::size_t center_y, std::size_t center_x)
        : parent_t(center_y, center_x)
    {
        this->square_size = Size;
        detail::copy_n(elements, Size * Size, this->begin());
    }
 
    kernel_2d_fixed(kernel_2d_fixed const& other) : parent_t(other) {}
    kernel_2d_fixed& operator=(kernel_2d_fixed const& other) = default;
};
 
// TODO: This data member is odr-used and definition at namespace scope
// is required by C++11. Redundant and deprecated in C++17.
template <typename T, std::size_t Size>
constexpr std::size_t kernel_2d_fixed<T, Size>::static_size;
 
template <typename Kernel>
inline Kernel reverse_kernel_2d(Kernel const& kernel)
{
    Kernel result(kernel);
    result.center_x() = kernel.lower_size();
    result.center_y() = kernel.right_size();
    std::reverse(result.begin(), result.end());
    return result;
}
 
 
/// \brief reverse a kernel_2d
template<typename T, typename Allocator>
inline kernel_2d<T, Allocator>  reverse_kernel(kernel_2d<T, Allocator> const& kernel)
{
   return reverse_kernel_2d(kernel);
}
 
/// \brief reverse a kernel_2d
template<typename T, std::size_t Size>
inline kernel_2d_fixed<T, Size> reverse_kernel(kernel_2d_fixed<T, Size> const& kernel)
{
   return reverse_kernel_2d(kernel);
}
 
} //namespace detail
 
}} // namespace boost::gil
 
#endif