initial commit
This commit is contained in:
LittleSam129
525
Projects/SDR_Rover/tests/lab011_scene_modes.py
Normal file
525
Projects/SDR_Rover/tests/lab011_scene_modes.py
Normal file
@@ -0,0 +1,525 @@
|
||||
"""
|
||||
Lab011. Проверка облегчённых режимов изображения
|
||||
на сцене, похожей на вид с камеры ровера.
|
||||
|
||||
Создаются варианты:
|
||||
1. Grayscale 320x240, JPEG quality 30.
|
||||
2. Grayscale 320x240, JPEG quality 15.
|
||||
3. Grayscale 320x240 с наложением контуров, quality 30.
|
||||
|
||||
Для каждого варианта рассчитываются:
|
||||
- размер JPEG;
|
||||
- количество радиопакетов;
|
||||
- время передачи при разных скоростях.
|
||||
"""
|
||||
|
||||
from math import ceil
|
||||
from pathlib import Path
|
||||
|
||||
from PIL import (
|
||||
Image,
|
||||
ImageChops,
|
||||
ImageDraw,
|
||||
ImageFilter,
|
||||
ImageOps,
|
||||
)
|
||||
|
||||
from protocol.image_fragments import (
|
||||
encode_image_fragment,
|
||||
split_image_bytes,
|
||||
)
|
||||
|
||||
from protocol.packet import (
|
||||
MESSAGE_TYPE_ACK,
|
||||
MESSAGE_TYPE_IMAGE_FRAGMENT,
|
||||
build_packet,
|
||||
)
|
||||
|
||||
|
||||
# ============================================================
|
||||
# Настройки
|
||||
# ============================================================
|
||||
|
||||
SOURCE_PATH = Path(
|
||||
"data/raw/lab011_scene.jpg"
|
||||
)
|
||||
|
||||
OUTPUT_DIRECTORY = Path(
|
||||
"data/processed/lab011"
|
||||
)
|
||||
|
||||
FRAME_SIZE = (320, 240)
|
||||
|
||||
FRAGMENT_DATA_SIZE = 512
|
||||
|
||||
IMAGE_ID_BASE = 2026071400
|
||||
|
||||
BITRATES_KBPS = [
|
||||
5,
|
||||
10,
|
||||
20,
|
||||
50,
|
||||
]
|
||||
|
||||
|
||||
# ============================================================
|
||||
# Вспомогательные функции
|
||||
# ============================================================
|
||||
|
||||
def prepare_frame(
|
||||
image: Image.Image,
|
||||
) -> Image.Image:
|
||||
"""
|
||||
Привести изображение к фиксированному кадру 320x240.
|
||||
|
||||
Пропорции сохраняются.
|
||||
Недостающие области заполняются чёрным.
|
||||
"""
|
||||
|
||||
image = ImageOps.exif_transpose(image)
|
||||
image = image.convert("RGB")
|
||||
|
||||
return ImageOps.pad(
|
||||
image,
|
||||
FRAME_SIZE,
|
||||
method=Image.Resampling.LANCZOS,
|
||||
color="black",
|
||||
centering=(0.5, 0.5),
|
||||
)
|
||||
|
||||
|
||||
def save_jpeg(
|
||||
image: Image.Image,
|
||||
path: Path,
|
||||
quality: int,
|
||||
) -> None:
|
||||
"""
|
||||
Сохранить изображение в JPEG.
|
||||
"""
|
||||
|
||||
path.parent.mkdir(
|
||||
parents=True,
|
||||
exist_ok=True,
|
||||
)
|
||||
|
||||
image.save(
|
||||
path,
|
||||
format="JPEG",
|
||||
quality=quality,
|
||||
optimize=True,
|
||||
)
|
||||
|
||||
|
||||
def format_size(
|
||||
byte_count: int,
|
||||
) -> str:
|
||||
"""
|
||||
Представить размер в КиБ.
|
||||
"""
|
||||
|
||||
return f"{byte_count / 1024:.2f} КиБ"
|
||||
|
||||
|
||||
def format_duration(
|
||||
seconds: float,
|
||||
) -> str:
|
||||
"""
|
||||
Представить длительность передачи.
|
||||
"""
|
||||
|
||||
if seconds < 1:
|
||||
return f"{seconds * 1000:.0f} мс"
|
||||
|
||||
if seconds < 60:
|
||||
return f"{seconds:.2f} с"
|
||||
|
||||
minutes = int(seconds // 60)
|
||||
remaining_seconds = seconds % 60
|
||||
|
||||
return (
|
||||
f"{minutes} мин "
|
||||
f"{remaining_seconds:.1f} с"
|
||||
)
|
||||
|
||||
|
||||
def estimate_transfer(
|
||||
file_path: Path,
|
||||
image_id: int,
|
||||
) -> dict:
|
||||
"""
|
||||
Рассчитать полный объём DATA + ACK.
|
||||
"""
|
||||
|
||||
image_bytes = file_path.read_bytes()
|
||||
|
||||
fragments = split_image_bytes(
|
||||
image_bytes=image_bytes,
|
||||
image_id=image_id,
|
||||
fragment_data_size=FRAGMENT_DATA_SIZE,
|
||||
)
|
||||
|
||||
data_packet_bytes = 0
|
||||
|
||||
for fragment in fragments:
|
||||
|
||||
fragment_payload = encode_image_fragment(
|
||||
fragment
|
||||
)
|
||||
|
||||
packet = build_packet(
|
||||
payload=fragment_payload,
|
||||
message_type=MESSAGE_TYPE_IMAGE_FRAGMENT,
|
||||
sequence_number=fragment.fragment_index,
|
||||
)
|
||||
|
||||
data_packet_bytes += len(packet)
|
||||
|
||||
ack_packet = build_packet(
|
||||
payload=b"",
|
||||
message_type=MESSAGE_TYPE_ACK,
|
||||
sequence_number=0,
|
||||
)
|
||||
|
||||
ack_bytes = (
|
||||
len(fragments)
|
||||
* len(ack_packet)
|
||||
)
|
||||
|
||||
total_radio_bytes = (
|
||||
data_packet_bytes
|
||||
+ ack_bytes
|
||||
)
|
||||
|
||||
times = {}
|
||||
|
||||
for bitrate_kbps in BITRATES_KBPS:
|
||||
|
||||
times[bitrate_kbps] = (
|
||||
total_radio_bytes
|
||||
* 8
|
||||
/ (bitrate_kbps * 1000)
|
||||
)
|
||||
|
||||
return {
|
||||
"file_size": len(image_bytes),
|
||||
"fragment_count": len(fragments),
|
||||
"total_radio_bytes": total_radio_bytes,
|
||||
"times": times,
|
||||
}
|
||||
|
||||
|
||||
# ============================================================
|
||||
# Проверка исходного файла
|
||||
# ============================================================
|
||||
|
||||
if not SOURCE_PATH.exists():
|
||||
raise FileNotFoundError(
|
||||
f"Не найден файл: {SOURCE_PATH}"
|
||||
)
|
||||
|
||||
OUTPUT_DIRECTORY.mkdir(
|
||||
parents=True,
|
||||
exist_ok=True,
|
||||
)
|
||||
|
||||
|
||||
# ============================================================
|
||||
# Подготовка базового кадра
|
||||
# ============================================================
|
||||
|
||||
with Image.open(SOURCE_PATH) as source_image:
|
||||
|
||||
original_size = source_image.size
|
||||
|
||||
color_frame = prepare_frame(
|
||||
source_image
|
||||
)
|
||||
|
||||
gray_frame = ImageOps.grayscale(
|
||||
color_frame
|
||||
)
|
||||
|
||||
|
||||
# ============================================================
|
||||
# Вариант 1. Grayscale, quality 30
|
||||
# ============================================================
|
||||
|
||||
gray_q30_path = (
|
||||
OUTPUT_DIRECTORY
|
||||
/ "01_gray_320_q30.jpg"
|
||||
)
|
||||
|
||||
save_jpeg(
|
||||
gray_frame,
|
||||
gray_q30_path,
|
||||
quality=30,
|
||||
)
|
||||
|
||||
|
||||
# ============================================================
|
||||
# Вариант 2. Grayscale, quality 15
|
||||
# ============================================================
|
||||
|
||||
gray_q15_path = (
|
||||
OUTPUT_DIRECTORY
|
||||
/ "02_gray_320_q15.jpg"
|
||||
)
|
||||
|
||||
save_jpeg(
|
||||
gray_frame,
|
||||
gray_q15_path,
|
||||
quality=15,
|
||||
)
|
||||
|
||||
|
||||
# ============================================================
|
||||
# Вариант 3. Grayscale + контуры
|
||||
# ============================================================
|
||||
|
||||
edge_map = gray_frame.filter(
|
||||
ImageFilter.FIND_EDGES
|
||||
)
|
||||
|
||||
edge_map = ImageOps.autocontrast(
|
||||
edge_map
|
||||
)
|
||||
|
||||
# Оставляем преимущественно сильные контуры.
|
||||
binary_edges = edge_map.point(
|
||||
lambda value: 255 if value >= 45 else 0
|
||||
)
|
||||
|
||||
# После инверсии контуры становятся чёрными,
|
||||
# а фон — белым.
|
||||
dark_edges = ImageOps.invert(
|
||||
binary_edges
|
||||
)
|
||||
|
||||
# Сохраняем исходный серый фон и добавляем
|
||||
# поверх него тёмные линии контуров.
|
||||
gray_with_edges = ImageChops.darker(
|
||||
gray_frame,
|
||||
dark_edges
|
||||
)
|
||||
|
||||
gray_edges_path = (
|
||||
OUTPUT_DIRECTORY
|
||||
/ "03_gray_edges_320_q30.jpg"
|
||||
)
|
||||
|
||||
save_jpeg(
|
||||
gray_with_edges,
|
||||
gray_edges_path,
|
||||
quality=30,
|
||||
)
|
||||
|
||||
|
||||
# ============================================================
|
||||
# Список вариантов
|
||||
# ============================================================
|
||||
|
||||
variants = [
|
||||
(
|
||||
"gray_320_q30",
|
||||
gray_q30_path,
|
||||
),
|
||||
(
|
||||
"gray_320_q15",
|
||||
gray_q15_path,
|
||||
),
|
||||
(
|
||||
"gray_edges_320_q30",
|
||||
gray_edges_path,
|
||||
),
|
||||
]
|
||||
|
||||
|
||||
# ============================================================
|
||||
# Расчёт параметров
|
||||
# ============================================================
|
||||
|
||||
results = []
|
||||
|
||||
for variant_index, (
|
||||
variant_name,
|
||||
variant_path,
|
||||
) in enumerate(variants):
|
||||
|
||||
result = estimate_transfer(
|
||||
file_path=variant_path,
|
||||
image_id=IMAGE_ID_BASE + variant_index,
|
||||
)
|
||||
|
||||
results.append(
|
||||
{
|
||||
"name": variant_name,
|
||||
"path": variant_path,
|
||||
**result,
|
||||
}
|
||||
)
|
||||
|
||||
|
||||
# ============================================================
|
||||
# Создание сравнительной картинки
|
||||
# ============================================================
|
||||
|
||||
preview_variants = [
|
||||
(
|
||||
"SOURCE PREVIEW",
|
||||
color_frame,
|
||||
None,
|
||||
)
|
||||
]
|
||||
|
||||
for result in results:
|
||||
|
||||
with Image.open(result["path"]) as image:
|
||||
|
||||
preview_variants.append(
|
||||
(
|
||||
result["name"],
|
||||
image.convert("RGB").copy(),
|
||||
result,
|
||||
)
|
||||
)
|
||||
|
||||
|
||||
columns = 2
|
||||
cell_width = 440
|
||||
cell_height = 340
|
||||
|
||||
rows = ceil(
|
||||
len(preview_variants)
|
||||
/ columns
|
||||
)
|
||||
|
||||
comparison_image = Image.new(
|
||||
"RGB",
|
||||
(
|
||||
columns * cell_width,
|
||||
rows * cell_height,
|
||||
),
|
||||
"white",
|
||||
)
|
||||
|
||||
draw = ImageDraw.Draw(
|
||||
comparison_image
|
||||
)
|
||||
|
||||
for index, (
|
||||
label,
|
||||
preview,
|
||||
result,
|
||||
) in enumerate(preview_variants):
|
||||
|
||||
column = index % columns
|
||||
row = index // columns
|
||||
|
||||
x = column * cell_width
|
||||
y = row * cell_height
|
||||
|
||||
preview = preview.copy()
|
||||
|
||||
preview.thumbnail(
|
||||
(400, 270),
|
||||
Image.Resampling.NEAREST,
|
||||
)
|
||||
|
||||
paste_x = (
|
||||
x
|
||||
+ (cell_width - preview.width) // 2
|
||||
)
|
||||
|
||||
comparison_image.paste(
|
||||
preview,
|
||||
(paste_x, y + 55),
|
||||
)
|
||||
|
||||
if result is None:
|
||||
|
||||
text = (
|
||||
f"{label}\n"
|
||||
f"original: "
|
||||
f"{original_size[0]}x{original_size[1]}"
|
||||
)
|
||||
|
||||
else:
|
||||
|
||||
text = (
|
||||
f"{label}\n"
|
||||
f"{format_size(result['file_size'])}, "
|
||||
f"{result['fragment_count']} fragments, "
|
||||
f"{format_duration(result['times'][20])} "
|
||||
f"at 20 kbps"
|
||||
)
|
||||
|
||||
draw.multiline_text(
|
||||
(x + 10, y + 10),
|
||||
text,
|
||||
fill="black",
|
||||
spacing=4,
|
||||
)
|
||||
|
||||
|
||||
comparison_path = (
|
||||
OUTPUT_DIRECTORY
|
||||
/ "lab011_comparison.jpg"
|
||||
)
|
||||
|
||||
comparison_image.save(
|
||||
comparison_path,
|
||||
format="JPEG",
|
||||
quality=90,
|
||||
)
|
||||
|
||||
|
||||
# ============================================================
|
||||
# Вывод результатов
|
||||
# ============================================================
|
||||
|
||||
print(
|
||||
"=== Lab011. Режимы кадра для ровера ==="
|
||||
)
|
||||
|
||||
print("\nИсходное разрешение:")
|
||||
|
||||
print(
|
||||
original_size[0],
|
||||
"x",
|
||||
original_size[1],
|
||||
)
|
||||
|
||||
print("\nРезультаты:")
|
||||
|
||||
print(
|
||||
f"{'Вариант':<27}"
|
||||
f"{'Размер':>12}"
|
||||
f"{'Пакеты':>10}"
|
||||
f"{'10 кбит/с':>13}"
|
||||
f"{'20 кбит/с':>13}"
|
||||
f"{'50 кбит/с':>13}"
|
||||
)
|
||||
|
||||
print("-" * 88)
|
||||
|
||||
for result in results:
|
||||
|
||||
print(
|
||||
f"{result['name']:<27}"
|
||||
f"{format_size(result['file_size']):>12}"
|
||||
f"{result['fragment_count']:>10}"
|
||||
f"{format_duration(result['times'][10]):>13}"
|
||||
f"{format_duration(result['times'][20]):>13}"
|
||||
f"{format_duration(result['times'][50]):>13}"
|
||||
)
|
||||
|
||||
|
||||
print("\nСравнительная картинка:")
|
||||
|
||||
print(comparison_path)
|
||||
|
||||
|
||||
print(
|
||||
"\nПроверка пройдена: "
|
||||
"режимы кадра созданы и рассчитаны."
|
||||
)
|
||||
Reference in New Issue
Block a user