Skład zespołu (gr. 208):

• Gustaw Daczkowski
• Wojciech Nowicki
• Adam Lisichin

Wybrane środowisko to Visual Studio 2019.

Temat projektu:

Konwersja .bmp <-> pliki nagłowkowe pamieci (statyczna). Wyświetlanie obrazów w formie tekstowej (ASCII). Optymalizacja pamięci pod względem przechowywanego obrazu.

Uruchamianie programu

• Program będzie uruchamiany z wiersza poleceń poprzez podanie odpowiednich argumentów
• W przypadku niepodania argumentów program będzie działał w trybie pilotażowym (wprowadzanie opcji po kolei)
• Program będzie wyświetlał dynamicznie formułowaną pomoc.

Literatura

Struktura pliku BMP

Aktualny podział pracy:

• Klasa UserInterface odpowiedzialna za dynamiczny CLI - Wojciech Nowicki
• Klasy Parameter oraz dziedziczące z nich - odpowiadają za opcjonalne parametry CLI - Wojciech Nowicki
• Klasa Argument oraz dziedziące z niej - odpowiadają za przekazywanie argumentów konwersji z CLI do Converter - Wojciech Nowicki
• Klasa Image odpowiadająca za zarządzanie zdjęciami jako interfejs dla innych klas (nadrzędna) - Gustaw Daczkowski
• Klasa Converter klasa główna odpowiedzialna za konwersję, z wirtualnymi metodami (plus wszystkie konwersje: Reflection, Rotation, Rescaler, Negative, Brightness, Contrast, Intensity) - Adam Lisichin
• Klasa Utils- bardzo mała, znajdują się w niej statyczne metody do obsługi operacji bitowych oraz bajtowych - Gustaw Daczkowski
• Klasa File - odpowiedzialna za pracę nad plikami (plus dziedziczące z niej) - Gustaw Daczkowski
• Klasa ImageContent - odpowiedzialna za zarządzanie pamięcią (plus dziedziczące z niej) - Gustaw Daczkowski
• Klasa Font - zawiera metody pomocniczne do operowania na skanowaniu plików z fontami - Gustaw Daczkowski

Testy jednostkowe:

• Do testowania został użyty MicrosoftCppUnitTestFramework. Wszystkie testy znajdują się w oddzielnym projekcie tests.
• Jednostkowo są wybrane metody z wybranych klas (to co się da, choć jeszcze nie wszystko)

Aktualna funkcjonalność programu:

*7 konwersji dostępnych za pomocą komend oraz tryb "za rękę" ułatwiający obsługę programu

Przykładowe użycie programu:

• graphic-file-converter.exe reflect 2 '../sample_bmps/10x10.bmp' '../sample_bmps/output.bmp' odbicie symetryczne względem prostej y=x i zapis do pliku output.bmp.
• graphic-file-converter.exe help wyświetlenie pomocy
• graphic-file-converter.exe scale 2 2 '../sample_bmps/10x10.bmp' '../sample_bmps/out.bmp' -d przeskalowanie obrazu x2 w osi X i Y wraz z wyświetleniem go w konsoli
• graphic-file-converter.exe scan 1 45 '../font_bmps/bernardT.bmp' '../sample_bmps/found_letters/Bernard_font' -b - przeskanowanie zdjęcia bernardT.bmp, zapis do pliku nagłówkowego o nazwie Bernard_font.h. Padding = 1, Próg = 45. Ponadto zapis poszczególnych znaków do plików .bmp np. Bernard_font_0.bmp odpowiada za to parametr -b

Szczegółowe objaśnienia komend znajdują się w #11, #15.
Szczegółowe objaśnienia funkcjonalności klasy Image znajdują się w #10.
Szczegółowe objaśnienia funkcjonalności klasy ImageContent, File oraz pochodnych znajdują się w #14.
Szczegółowe objaśnienia trybów konwersji znajdują się w #9, #13, #16, #17.

Konwersje - Adam Lisichin

Klasa Converter jest klasą matką dla wszystkich niżej wymienionych konwersji.
Klasy odpowiedzialne za poszczególne konwersje dziedziczą po klasie Converter, wszystkie posiadają korzystają z metody wirtualnej processImage(args), której wywołanie powoduje dokonanie operacji na nowo utworzonym zdjęciu.

Rotation – odpowiedzialna za obsługę obrotu bitmapy o pewien kąt zgodnie z ruchem wskazówek zegara (można podać dowolną wielokrotność 90 stopni - podanie innej wartości poskutkuje wyrzuceniem błędu).
Algorytm obsługuje zarówno zdjęcia 24bpp jak i 1bpp.
Dostępne wywołania:
- 90 - obrót o 90 stopni
- 180 - obrót o 180 stopni
- 270 - obrót o 270 stopni
Dla 0 i 360 stopni (oraz całkowitych wielokrotności) zwracane jest domyślne zdjęcie.

Reflection – odpowiedzialna za obsługę lustrzanego odbicia.
Algorytm obsługuje zarówno zdjęcia 24bpp jak i 1bpp.
Dostępne wywołania:
- 0 - odbicie lustrzane w pionie
- 1 - odbicie lustrzane w poziomie
Tylko dla kwadratowych zdjęć:
- 2 - odbicie lustrzane względem przekątnej (y = x)
- 3 - odbicie lustrzane względem drugiej przekątnej (y = height - x)

Klasy Rotation i Reflection powstały jako pierwsze. Dzielą ten sam mechanizm budowania mapy współrzędnych. Posiadają następujące metody:
createMap - tworzy mapę par liczb całkowitych, która przechowuje pary koordynatów przed i po konwersji.
Konwersja dokonywana jest w oparciu o algorytmy napisane i przetestowane ręcznie.
Jego działanie potwierdzają testy jednostkowe i obrazy wygenerowane w wyniku konwersji.
- w klasie Rotation: wykorzystana została macierz obrotu i translacja o wektor
- w klasie Reflection: współrzędne obliczane są ze wzoru wynikającego z symetrii względem prostej (pionowej, poziomej, skośnej) a następnie dokonywana jest translacja o wektor
processImage - inicjalizuje mapę konwersji i na jej podstawie wypełnia nowe zdjęcie starymi pixelami ale na odpowiednich współrzędnych.
- w klasie Rotation: następuje zamiana wymiarów nowego zdjęcia dla kątów różnych od 180, dla 0 i 360 zdjęcie nie ulega zmianom.
- w klasie Reflection: następuje sprawdzenie warunków. Nie dozwolone jest wykonanie symetrii względem przekątnych dla prostokątów nie będących kwadratem.

Rescaler - pozwala na skalowanie obrazu (zarówno w pionie jak i poziomie)
processImage - przyjmuje dwa argumenty - scale_x i scale_y; jeżeli chcemy skalować tylko w jednej płaszczyźnie, to należy wpisać 1 przy drugiej.
Skalowanie obrazu jest możliwe dzięki algorytmowi interpolacji bilinearnej - literatura w #13
Klasa zawiera metody linearInterpolation i bilinearInterpolation, z użyciem których wyliczane są nowe współrzędne pixeli i przypadające im kolory.
Algorytm obsługuje zarówno zdjęcia 24bpp jak i 1bpp.

Brightness - pozwala zmienić jasność zdjęcia (zwiększenie/zmniejszenie wszystkich składowych RGB).
processImage - przyjmuje liczbę całkowitą od -255 do 255, o którą zostanie zwiększona jasność zdjęcia (czyli wartość składowej R, G i B jednocześnie)
Funkcja posiada ochronę przed wykroczeniem poza zakres [0, 255] - checkColorRange z Convertera.
Konwersja działa tylko dla 24bpp.

Contrast - modyfikuje kontrast zdjęcia.
processImage - przyjmuje liczbę calkowitą od 0 do 255, dzięki której zmienimy wartość kontrastu (obliczanego ze wzoru na kontrast)
Funkcja posiada ochronę przed wykroczeniem poza zakres [0, 255] - checkColorRange z Convertera. Konwersja działa tylko dla 24bpp.

Intensity - pozwala zmienić wartości wybranych kanałów R G B.
processImage - przyjmuje trzy argumenty:
R - zmiana intensywności składowej koloru czerwonego o podaną wartość
G - zmiana intensywności składowej koloru zielonego o podaną wartość
B - zmiana intensywności składowej koloru niebieskiego o podaną wartość
Konwersja oczywiście działa tylko dla 24bpp.
Funkcja posiada ochronę przed wykroczeniem poza zakres [0, 255] - checkColorRange z Convertera.

Negative - tworzy negatyw obrazu.
processImage - nie przyjmuje żadnych parametrów.
Zamienia wartości składowych R G B na ich dopełnienie do 255.
Funkcja posiada ochronę przed wykroczeniem poza zakres [0, 255] - checkColorRange z Convertera.

Command Line Interface - Wojciech Nowicki

Klasa UserInterface - odpowiada za komunikację z użytkownikiem
registerAction - system rejestrowania funkcjonalności pozwala w łatwy sposób rozszerzać możliwości programu
showHelp - umożliwia dynamiczne tworzenie i wyświetlanie pomocy na bazie funkcjonalności zarejestrowanych w klasie
registerParameter - system rejestrowania parametrów, pozwala na ich szybkie i proste dodawanie

Klasa Arguments i zniej dziedziczące - pozwalają na tworzenie spersonalizowanych argumentych dla konkretnych konwersji
set_arguments - na podstawie dostarczonego wektora, przpisuje wartości do odpowiednich miejsc

Klasa Parameter i zniej dziedziczące - pozwala na tworzenie parametrów wykonujących dodatkowe operacje na zdjęciach
executeParam - na podstawie dostarczonego rodzaju konwersji, wykonuje funkcje parametru

Skanowanie zdjęć - Gustaw Daczkowski

Za całość odpowiada klasa ImageScanner dziedzicząca z Converter

Założenia zdjęcia wejściowego:

• Musi zawierać litery A-Z oraz cyfry 0-9 w odpowiedniej, alfabetycznej kolejności (w sumie 36 znaków).
• Znaki te muszą być oddzielone niezerowymi odstępami (litery nie mogą na siebie nachodzić)
• Zdjęcie wejściowe może być w formacie 1bpp albo 24bpp (inne nie są obsługiwane przez konwerter)

Komenda scan P(int) T(int) - przyjmuje dwa argumenty liczbowe:

• Pierwszy to padding - zarówno z lewej jak i z prawej oznacza ile białych pikseli będzie dodanych do znaku
• Drugi to threshold (próg) - w przypadku zdjęć o rozdzielczości >=8bpp jest to próg poniżej którego dany piksel zostaje uznany za czarny (max 255)

Dalej komenda podobnie jak inne przyjmuje ścieżki:

• wejściową (do pliku .bmp do przeskanowania)
• wyjściową - tutaj należy podać ścieżkę do pliku, ale bez rozszerzenia np. results/fontArial - program domyślnie doda .h na końcu pliku

Istnieje również opcjonalny parametr -b, który powoduje wygenerowanie plików .bmp dla każdego ze znaków o nazwach np. fontArial_A.bmp (te pliki są w formacie 1bpp)

Dalszy rozwój:

W przypadku dalszego rozwoju programu można dodać inne typy plików oraz inne typy zdjęć np. 8bpp, 16bpp czy inne, własne typy. Można również pomyśleć nad dodaniem własnych tablic pikseli, tj. dla zdjęć o rozdzielczości <8bpp zamiast biało/czarnych może być np. czerwono/zielone.

Diagramy klas:

Converter i pochodne:

Arguments oraz Parameters i pochodne:

File i pochodne:

ImageContent i pochodne (na zielono zaznaczona klasa do dokończenia - 16bpp):

Hierarchia nadrzędna

(romby oznaczają kompozycję, a zamalowane strzałki oznaczają relację nadrzędności ale bez dziedziczenia)