git.sesse.net Git - ffmpeg/blob - libavfilter/vf_lenscorrection.c

   1 /*
   2  * Copyright (C) 2007 Richard Spindler (author of frei0r plugin from which this was derived)
   3  * Copyright (C) 2014 Daniel Oberhoff
   4  *
   5  * This file is part of FFmpeg.
   6  *
   7  * FFmpeg is free software; you can redistribute it and/or
   8  * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
   9  * License as published by the Free Software Foundation; either
  10  * version 2.1 of the License, or (at your option) any later version.
  11  *
  12  * FFmpeg is distributed in the hope that it will be useful,
  13  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  14  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
  15  * Lesser General Public License for more details.
  16  *
  17  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
  18  * License along with FFmpeg; if not, write to the Free Software
  19  * Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA
  20  */
  21
  22 /**
  23  * @file
  24  * Lenscorrection filter, algorithm from the frei0r plugin with the same name
  25 */
  26 #include <stdlib.h>
  27 #include <math.h>
  28
  29 #include "libavutil/opt.h"
  30 #include "libavutil/intreadwrite.h"
  31 #include "libavutil/pixdesc.h"
  32
  33 #include "avfilter.h"
  34 #include "internal.h"
  35 #include "video.h"
  36
  37 typedef struct LenscorrectionCtx {
  38     const AVClass *av_class;
  39     unsigned int width;
  40     unsigned int height;
  41     int hsub, vsub;
  42     int nb_planes;
  43     double cx, cy, k1, k2;
  44     int32_t *correction[4];
  45 } LenscorrectionCtx;
  46
  47 #define FLAGS AV_OPT_FLAG_FILTERING_PARAM|AV_OPT_FLAG_VIDEO_PARAM
  48 static const AVOption lenscorrection_options[] = {
  49     { "cx",     "set relative center x", offsetof(LenscorrectionCtx, cx), AV_OPT_TYPE_DOUBLE, {.dbl=0.5}, 0, 1, .flags=FLAGS },
  50     { "cy",     "set relative center y", offsetof(LenscorrectionCtx, cy), AV_OPT_TYPE_DOUBLE, {.dbl=0.5}, 0, 1, .flags=FLAGS },
  51     { "k1",     "set quadratic distortion factor", offsetof(LenscorrectionCtx, k1), AV_OPT_TYPE_DOUBLE, {.dbl=0.0}, -1, 1, .flags=FLAGS },
  52     { "k2",     "set double quadratic distortion factor", offsetof(LenscorrectionCtx, k2), AV_OPT_TYPE_DOUBLE, {.dbl=0.0}, -1, 1, .flags=FLAGS },
  53     { NULL }
  54 };
  55
  56 AVFILTER_DEFINE_CLASS(lenscorrection);
  57
  58 typedef struct ThreadData {
  59     AVFrame *in, *out;
  60     int w, h;
  61     int plane;
  62     int xcenter, ycenter;
  63     int32_t *correction;
  64 } ThreadData;
  65
  66 static int filter_slice(AVFilterContext *ctx, void *arg, int job, int nb_jobs)
  67 {
  68     ThreadData *td = (ThreadData*)arg;
  69     AVFrame *in = td->in;
  70     AVFrame *out = td->out;
  71
  72     const int w = td->w, h = td->h;
  73     const int xcenter = td->xcenter;
  74     const int ycenter = td->ycenter;
  75     const int start = (h *  job   ) / nb_jobs;
  76     const int end   = (h * (job+1)) / nb_jobs;
  77     const int plane = td->plane;
  78     const int inlinesize = in->linesize[plane];
  79     const int outlinesize = out->linesize[plane];
  80     const uint8_t *indata = in->data[plane];
  81     uint8_t *outrow = out->data[plane] + start * outlinesize;
  82     int i;
  83     for (i = start; i < end; i++, outrow += outlinesize) {
  84         const int off_y = i - ycenter;
  85         uint8_t *out = outrow;
  86         int j;
  87         for (j = 0; j < w; j++) {
  88             const int off_x = j - xcenter;
  89             const int64_t radius_mult = td->correction[j + i*w];
  90             const int x = xcenter + ((radius_mult * off_x + (1<<23))>>24);
  91             const int y = ycenter + ((radius_mult * off_y + (1<<23))>>24);
  92             const char isvalid = x > 0 && x < w - 1 && y > 0 && y < h - 1;
  93             *out++ =  isvalid ? indata[y * inlinesize + x] : 0;
  94         }
  95     }
  96     return 0;
  97 }
  98
  99 static int query_formats(AVFilterContext *ctx)
 100 {
 101     static const enum AVPixelFormat pix_fmts[] = {
 102         AV_PIX_FMT_YUV410P,
 103         AV_PIX_FMT_YUV444P,  AV_PIX_FMT_YUVJ444P,
 104         AV_PIX_FMT_YUV420P,  AV_PIX_FMT_YUVJ420P,
 105         AV_PIX_FMT_YUVA444P, AV_PIX_FMT_YUVA420P,
 106         AV_PIX_FMT_YUV422P,
 107         AV_PIX_FMT_GBRP, AV_PIX_FMT_GBRAP,
 108         AV_PIX_FMT_NONE
 109     };
 110
 111     ff_set_common_formats(ctx, ff_make_format_list(pix_fmts));
 112     return 0;
 113 }
 114
 115 static av_cold void uninit(AVFilterContext *ctx)
 116 {
 117     LenscorrectionCtx *rect = ctx->priv;
 118     int i;
 119
 120     for (i = 0; i < FF_ARRAY_ELEMS(rect->correction); i++) {
 121         av_freep(&rect->correction[i]);
 122     }
 123 }
 124
 125 static int config_props(AVFilterLink *outlink)
 126 {
 127     AVFilterContext *ctx = outlink->src;
 128     LenscorrectionCtx *rect = ctx->priv;
 129     AVFilterLink *inlink = ctx->inputs[0];
 130     const AVPixFmtDescriptor *pixdesc = av_pix_fmt_desc_get(inlink->format);
 131     rect->hsub = pixdesc->log2_chroma_w;
 132     rect->vsub = pixdesc->log2_chroma_h;
 133     outlink->w = rect->width = inlink->w;
 134     outlink->h = rect->height = inlink->h;
 135     rect->nb_planes = av_pix_fmt_count_planes(inlink->format);
 136     return 0;
 137 }
 138
 139 static int filter_frame(AVFilterLink *inlink, AVFrame *in)
 140 {
 141     AVFilterContext *ctx = inlink->dst;
 142     AVFilterLink *outlink = ctx->outputs[0];
 143     LenscorrectionCtx *rect = (LenscorrectionCtx*)ctx->priv;
 144     AVFrame *out = ff_get_video_buffer(outlink, outlink->w, outlink->h);
 145     int plane;
 146
 147     if (!out) {
 148         av_frame_free(&in);
 149         return AVERROR(ENOMEM);
 150     }
 151
 152     av_frame_copy_props(out, in);
 153
 154     for (plane = 0; plane < rect->nb_planes; ++plane) {
 155         int hsub = plane == 1 || plane == 2 ? rect->hsub : 0;
 156         int vsub = plane == 1 || plane == 2 ? rect->vsub : 0;
 157         int hdiv = 1 << hsub;
 158         int vdiv = 1 << vsub;
 159         int w = rect->width / hdiv;
 160         int h = rect->height / vdiv;
 161         int xcenter = rect->cx * w;
 162         int ycenter = rect->cy * h;
 163         int k1 = rect->k1 * (1<<24);
 164         int k2 = rect->k2 * (1<<24);
 165         ThreadData td = {
 166             .in = in,
 167             .out  = out,
 168             .w  = w,
 169             .h  = h,
 170             .xcenter = xcenter,
 171             .ycenter = ycenter,
 172             .plane = plane};
 173
 174         if (!rect->correction[plane]) {
 175             int i,j;
 176             const int64_t r2inv = (4LL<<60) / (w * w + h * h);
 177
 178             rect->correction[plane] = av_malloc_array(w, h * sizeof(**rect->correction));
 179             if (!rect->correction[plane])
 180                 return AVERROR(ENOMEM);
 181             for (j = 0; j < h; j++) {
 182                 const int off_y = j - ycenter;
 183                 const int off_y2 = off_y * off_y;
 184                 for (i = 0; i < w; i++) {
 185                     const int off_x = i - xcenter;
 186                     const int64_t r2 = ((off_x * off_x + off_y2) * r2inv + (1LL<<31)) >> 32;
 187                     const int64_t r4 = (r2 * r2 + (1<<27)) >> 28;
 188                     const int radius_mult = (r2 * k1 + r4 * k2 + (1LL<<27) + (1LL<<52))>>28;
 189                     rect->correction[plane][j * w + i] = radius_mult;
 190                 }
 191             }
 192         }
 193
 194         td.correction = rect->correction[plane];
 195         ctx->internal->execute(ctx, filter_slice, &td, NULL, FFMIN(h, ctx->graph->nb_threads));
 196     }
 197
 198     av_frame_free(&in);
 199     return ff_filter_frame(outlink, out);
 200 }
 201
 202 static const AVFilterPad lenscorrection_inputs[] = {
 203     {
 204         .name         = "default",
 205         .type         = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
 206         .filter_frame = filter_frame,
 207     },
 208     { NULL }
 209 };
 210
 211 static const AVFilterPad lenscorrection_outputs[] = {
 212     {
 213         .name         = "default",
 214         .type         = AVMEDIA_TYPE_VIDEO,
 215         .config_props = config_props,
 216     },
 217     { NULL }
 218 };
 219
 220 AVFilter ff_vf_lenscorrection = {
 221     .name          = "lenscorrection",
 222     .description   = NULL_IF_CONFIG_SMALL("Rectify the image by correcting for lens distortion."),
 223     .priv_size     = sizeof(LenscorrectionCtx),
 224     .query_formats = query_formats,
 225     .inputs        = lenscorrection_inputs,
 226     .outputs       = lenscorrection_outputs,
 227     .priv_class    = &lenscorrection_class,
 228     .uninit        = uninit,
 229     .flags         = AVFILTER_FLAG_SLICE_THREADS,
 230 };