// グレイスケール画像をFFTを使って拡大するプログラム
// プログラム名：enlarge_by_fft.cpp

#include "eps-header.hh"
#include "fft-header.hh"

// 元画像(src)をFFTを使って拡大し処理済画像(dst)に入れる関数
void enlarge(
	class image& src,		// 元画像クラス(入力)
	class image& dst,		// 処理済画像クラス(出力)
	int   times)			// 拡大倍率 (2のべき乗)
{
	if (src.p == NULL) {
		printf("元画像がありません。");
		return;
	}

	printf("\nFFTを使って画像を拡大します。\n");
	printf("拡大率：%d倍\n", times);

	int src_nr_lines  = src.get_nr_lines();		// 元画像のライン数   (縦の画素数)
	int src_nr_pixels = src.get_nr_pixels();	// 元画像のピクセル数 (横の画素数)

	int dst_nr_lines  = src_nr_lines  * times;	// 処理済画像のライン数
	int dst_nr_pixels = src_nr_pixels * times;	// 処理済画像のピクセル数
	dst.gmake(dst_nr_lines, dst_nr_pixels);		// 処理済画像の配列を確保

	class fourier src_ft(src_nr_lines, src_nr_pixels);	// 元画像用高速フーリエ変換クラスの宣言

	// 実数部を元画像の輝度値，虚数部を0.0とする複素数を２次元配列に入れる。
	for (int iy = 0; iy < src_nr_lines; iy ++) {
		for (int ix = 0; ix < src_nr_pixels; ix ++) {
			src_ft.p[iy][ix] = creal8((double)src.p[iy][ix], 0.0);
		}
	}
	src_ft.Forward_FFT();		// ２次元高速フーリエ変換

	class fourier dst_ft(dst_nr_lines, dst_nr_pixels);	// 処理済画像用高速フーリエ変換クラスの宣言
														// 既に２次元複素数配列はゼロに初期化されている。
	dst_ft.set_complex_type(COMPLEX_FREQ);				// 周波数領域のデータとする。

	for (int iy = 0; iy < src_nr_lines / 2; iy ++) {
		for (int ix = 0; ix < src_nr_pixels / 2; ix ++) {
			dst_ft.p[iy][ix] = src_ft.p[iy][ix];
		}
		for (int ix = src_nr_pixels / 2; ix < src_nr_pixels; ix ++) {
			dst_ft.p[iy][ix + dst_nr_pixels - src_nr_pixels] = src_ft.p[iy][ix];
		}
	}
	for (int iy = src_nr_lines / 2; iy < src_nr_lines; iy ++) {
		for (int ix = 0; ix < src_nr_pixels / 2; ix ++) {
			dst_ft.p[iy + dst_nr_lines - src_nr_lines][ix] = src_ft.p[iy][ix];
		}
		for (int ix = src_nr_pixels / 2; ix < src_nr_pixels; ix ++) {
			dst_ft.p[iy + dst_nr_lines - src_nr_lines][ix + dst_nr_pixels - src_nr_pixels] = src_ft.p[iy][ix];
		}
	}

	dst_ft.Backward_FFT();		// ２次元高速フーリエ逆変換

	for (int iy = 0; iy < dst_nr_lines; iy ++) {
		for (int ix = 0; ix < dst_nr_pixels; ix ++) {
			dst_ft.p[iy][ix] /= ((double)src_nr_lines * (double)src_nr_pixels);
		}
	}

	for (int iy = 0; iy < dst_nr_lines; iy ++) {
		for (int ix = 0; ix < dst_nr_pixels; ix ++) {
			double pp = sqrt(norm(dst_ft.p[iy][ix]));
			if (pp >= (double)MAX_GRAY_LEVEL) pp = (double)MAX_GRAY_LEVEL;
			if (pp <= (double)MIN_GRAY_LEVEL) pp = (double)MIN_GRAY_LEVEL;
			dst.p[iy][ix] = (int)(pp + 0.5);
		}
	}
}

// プログラムの開始位置
int main()
{
	class image src;	// 元画像クラスを宣言
	class image dst;	// 処理済画像クラスを宣言

	src.gload();		// 元画像をBMPファイルから読み込む
						// BMPファイルを指定したい場合は，
						//   src.gload("パス付きBMPファイル名");
						// とする。

	// 元画像(src)をFFTを使って拡大し処理済画像(dst)に入れる
	enlarge(
		src,			// 元画像クラス(入力)
		dst,			// 処理済画像クラス(出力)
		2);				// 拡大倍率 (2のべき乗)

	dst.gsave();		// 処理済画像をBMPファイルに保存する
						// BMPファイルを指定したい場合は，
						//   dst.gsave("パス付きBMPファイル名");
						// とする。
}