NeuNeuronalesNetz/imageInput.c

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include "imageInput.h"

#define BUFFER_SIZE 100
#define FILE_HEADER_STRING "__info2_image_file_format__"
#define HEADER_LEN (sizeof(FILE_HEADER_STRING) - 1) //-1, um \0 Character rauszufiltern

// TODO Implementieren Sie geeignete Hilfsfunktionen für das Lesen der Bildserie aus einer Datei

static int checkDimensions(unsigned int width, unsigned int height){

    int ok = 0;
    
    if(width > 0 && height > 0)
        return ok = 1;
    
    else 
        return ok = 0;

}

static int checkHeader(const GrayScalePixelType *buffer){

    int ok = 0;
    char header[HEADER_LEN + 1]; //Array mit Platz für Header Länge + \0 Character -> String

    // Jeder Byte in String kopieren
    for(int i = 0; i < HEADER_LEN; i++){

        header[i] = buffer[i];

    }

    header[HEADER_LEN] = '\0'; // Nullterminator am Ende anhängen

    if(strcmp(header, FILE_HEADER_STRING) == 0) // wenn beide identische sind gibt cmp 0 zurück
        return ok = 1;

    else
        return ok = 0;

}


static FILE *openImageFile(const char *path)
{
    return fopen(path, "rb"); 
    
}

static int ReadCheckHeader(FILE *fp, GrayScalePixelType *header)
{
    if(fread(header, sizeof(GrayScalePixelType), HEADER_LEN, fp) != HEADER_LEN)
    {
        return 0;
    }
    return 1;
}

static int readMetaData(FILE *fp, unsigned int *numImages, unsigned int *width, unsigned int *height)
{
    if(fread(numImages, sizeof(unsigned int), 1, fp) != 1 || fread(width, sizeof(unsigned int), 1, fp) != 1 || fread(height, sizeof(unsigned int), 1, fp)!= 1)
    {
        return 0;
    }

    return 1;
}

static GrayScaleImageSeries *allocateSeriesStruct(void)
{
    GrayScaleImageSeries *series = malloc(sizeof(GrayScaleImageSeries));
    return series;
}

static int AllocateCheckImageAndLabels(GrayScaleImageSeries *series, unsigned int numImages)
{
    series->count = numImages;
    //Speicher für die Pointer an sich belegen
    series->images = malloc(numImages * sizeof(GrayScaleImage)); //Speicher für alle Bild-Strukturen, nicht aber für die Pixel selbst (denn image ist nochmal ein Array selbst)
    series->labels = malloc(numImages * sizeof(unsigned char)); //Speicher für alle Labels

    //Prüfen, ob Speicher für die Arrays reserviert werden konnte, wenn nicht -> Freigabe
    if(series->images == NULL || series->labels == NULL){

        free(series->images); //wenn trotzdem was reingeschrieben wurde, dann freigeben
        free(series->labels);
        free(series);
        return 0;

    }

    return 1;
}

static int AllocateCheckPixelData(GrayScaleImageSeries *series, unsigned int numImages, unsigned int width, unsigned int height)
{
    for(unsigned int i = 0; i < numImages; i++){

        series -> images[i].buffer = malloc(width * height); //Speicher für Pixeldaten selbst

        if(series->images[i].buffer == NULL){ 

            for(unsigned int j = 0; j < i; j++){
                free(series->images[j].buffer); //wenn Speicher nicht reserviert werden konnte, dann zuerst das Array mit Pixeldaten freigeben
            }

        
        free(series->images); //anschließend auch die Speicher für Bildstrukturen und Label-Arrays freigeben, weil zuvor für diese schon Speicher reserviert wurde
        free(series->labels);
        free(series);
    
        return 0;       
        }
    }

    return 1;
}

static int ReadImagesAndLabels(FILE *fp, GrayScaleImageSeries *series, unsigned int numImages, unsigned int width, unsigned int height)
{
    for(int i = 0; i < numImages; i++)
   {
        //Breite und Höhe werden gesetzt (GrayScaleImage)
        series -> images[i].width = width;
        series -> images[i].height = height;

        
        //Pixeldaten einlesen und Prüfen ob alle essentiellen Pixel eingelesen wurden
        if(fread(series -> images[i].buffer, 1, width * height, fp) != (width * height))
        {
            clearSeries(series);
            return 0;
        }

        //Jedes Bild hat ein Label, was direkt danach eingelesen wird und auf Größe geprüft wird
        if(fread(&series -> labels[i], 1, 1, fp) != 1){
            clearSeries(series);
            return 0;
        }
    }

    return 1;
}









// TODO Vervollständigen Sie die Funktion readImages unter Benutzung Ihrer Hilfsfunktionen
GrayScaleImageSeries *readImages(const char *path)
{
    GrayScaleImageSeries *series = NULL;

    //Datei im Binärmodus öffnen
    FILE *fp = openImageFile(path);
    if(!fp)
        return NULL;

    //Buffer zum Einlesen des Headers 
    GrayScalePixelType header[HEADER_LEN];
    
    //Prüfen, ob genau die HEADER_LEN Bytes eingelesen werden 
    if(!ReadCheckHeader(fp, header)){
        fclose(fp);
        return NULL;
    }

    //Prüfen, ob es sich um den korrekten Header handelt mit Hilfsfunktion
    if(!checkHeader(header)){
        fclose(fp);
        return NULL;
    }

    //Anzahl der Bilder, Breite und Höhe einlesen 
    unsigned  int numImages, width, height; //muss man das als Zeiger initialisieren?????????
    if(!readMetaData(fp, &numImages, &width, &height)){
        fclose(fp);
        return NULL;
    }


    //Prüfen, ob gültige Länge oder Breite
    if(!checkDimensions(width, height)){
        fclose(fp);
        return NULL;
    }

    //Speicher für die gesamte Bildserie reservieren (aber nur für die Struktur)
    series = allocateSeriesStruct();
    if(!series) {
        fclose(fp);
        return NULL; //Fehler bei Speicherreservierung 
    }

    if(!AllocateCheckImageAndLabels(series, numImages)){
        fclose(fp);
        return NULL;
    }
    

    //Speicher für die Pixeldaten selbst reserviern und Prüfen, ob er reserviert werden konnte 
    if(!AllocateCheckPixelData(series, numImages, width, height)){
        
        fclose(fp);
        return NULL;

    }
    

    if(!ReadImagesAndLabels(fp, series, numImages, width, height)){
        fclose(fp);
        return NULL;
    }

    fclose(fp);   
    return series;
}

// TODO Vervollständigen Sie die Funktion clearSeries, welche eine Bildserie vollständig aus dem Speicher freigibt
void clearSeries(GrayScaleImageSeries *series)
{
    if (series == NULL){
        return;
    }

    for(unsigned int i = 0; i < series->count; i++){

        free(series->images[i].buffer); 
    }

        
    free(series->images); 
    free(series->labels);
    free(series);
   
}