NeuralNetwork/info2praktikum-neuronalesnetz/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__"

// TODO Implementieren Sie geeignete Hilfsfunktionen für das Lesen der Bildserie aus einer Datei
// Lädt eine .info2-Datei und prüft, ob das Dateiformat korrekt ist
static FILE* openImageFile(const char* path) {
    FILE* imageFile = NULL;
    imageFile = fopen(path, "rb");

    if (imageFile == NULL) {
        // Fehler beim Öffnen
        return NULL;
    }

    // Prüfe, ob die Datei mit dem richtigen String beginnt
    char *fileHeaderString = (char*)malloc(BUFFER_SIZE);
    fread(fileHeaderString, 1, strlen(FILE_HEADER_STRING) + 1, imageFile);

    if (strncmp(fileHeaderString, FILE_HEADER_STRING, 27)) {
        // Datei hat nicht das korrekte Format
        // Speicherplatz freigeben
    	free(fileHeaderString);
        fclose(imageFile);
        return NULL;
    }

    // Speicherplatz freigeben
    free(fileHeaderString);

    return imageFile;
}

static int getInformationOfImages(FILE* imageFile, int dimensionsOfImages[], GrayScaleImageSeries *series) {
    // Speicher für die drei Zahlen (je Zahl 2 Byte)
    unsigned char bytestream[6];

    // Daten einlesen
    int itemsRead = fread(bytestream, 2, 3, imageFile);

    //for (size_t i = 0; i < (itemsRead * 2); i++) {
    //    printf("%02X ", bytestream[i]);
    //}

    if (itemsRead != 3) {
        // Nicht genügend Daten gelesen
        return -1;
    }

    // Anzahl der Bilder auslesen
    series->count = (unsigned int)bytestream[0] << 8 | bytestream[1];

    // Breite der Bilder auslesen
    dimensionsOfImages[0] = (unsigned int)bytestream[2] << 8 | bytestream[3];

    // Höhe der Bilder auslesen
    dimensionsOfImages[1] = (unsigned int)bytestream[4] << 8 | bytestream[5];

    return 0;
}

static int getGrayScalePixelOfImage(FILE* imageFile, GrayScaleImage* image) {
    // SPeicher für Buffer allokieren
    image->buffer = malloc(image->width * image->height);

    size_t expectedItems = (size_t)image->width * image->height; // Anzahl der Pixel/Bytes

    // Pixelwerte aus Datei auslesen
    int itemsRead = fread(image->buffer, sizeof(GrayScalePixelType), expectedItems, imageFile);

    if (itemsRead != expectedItems) {
        free(image->buffer);
        return -1;
    }

    return 0;
}

static char getLabelOfImage(FILE* imageFile, GrayScaleImage* image) {
    // Array um Label zu speichern
    unsigned char *bytestream = malloc(1);

    // Label aus Datei auslesen
    int itemsRead = fread(bytestream, 1, 1, imageFile);

    if (itemsRead != 1) {
        free(bytestream);
        return -1;
    }

    unsigned char label = bytestream[0];

    free(bytestream);

    return label;
}

// TODO Vervollständigen Sie die Funktion readImages unter Benutzung Ihrer Hilfsfunktionen
GrayScaleImageSeries *readImages(const char *path)
{
    // Datei laden und Dateiformat prüfen
    // setzt außerdem den Pointer an der Stelle nach dem Prestring
    FILE* imageFile = openImageFile(path);

    if (imageFile == NULL) {
        printf("Unbekannter Fehler, imageFile ist Null");
        return NULL;
    }

    // series initialisieren
    GrayScaleImageSeries *series = NULL;
    series = (GrayScaleImageSeries *)malloc(sizeof(GrayScaleImageSeries));

    // Lies folgende Informationen aus der Datei aus:
    // 1) Anzahl der Bilder --> GreyScaleImageSeries.count
    // 2) Breite der Bilder --> width
    // 3) Höhe der Bilder --> height
    int dimensionsOfImages[2];
    int erfolg = getInformationOfImages(imageFile, dimensionsOfImages, series);

    if (erfolg == -1) {
        printf("Unbekannter Fehler bei getInformationOfImages.");
        fclose(imageFile);
        return NULL;
    }

    // Speicher für die Labels vorbereiten, wird später Bild für Bild befüllt
    series->labels = malloc(series->count * sizeof(unsigned char));
    // labels = unsigned char-Array mit der Größe wie AnzahlBilder

    if (series->labels == NULL) {
        printf("Fehler: Speicherzuweisung für labels fehlgeschlagen.\n");
        free(series);
        fclose(imageFile);
        return NULL;
    }

    // Speicher für das Array von GrayScaleImage-Strukturen vorbereiten
    series->images = malloc(series->count * sizeof(GrayScaleImage));
    if (series->images == NULL) {
        printf("Fehler: Speicherzuweisung für images fehlgeschlagen.\n");
        free(series->labels); // Zuerst labels freigeben
        free(series);
        fclose(imageFile);
        return NULL;
    }

    for (int i = 0; i < series->count; i++) {
        // image initialisieren
        GrayScaleImage *image = &series->images[i];
        // image = (GrayScaleImage *)malloc(sizeof(GrayScaleImage));

        image->width = dimensionsOfImages[0];
        image->height = dimensionsOfImages[1];
        image->buffer = NULL;

        // Graustufe-Pixel lesen und im image speichern
        if(getGrayScalePixelOfImage(imageFile, image) != 0) {
            printf("Fehler: Konnte Pixel des Bildes %d nicht lesen.\n", i + 1);
            fclose(imageFile);
            clearSeries(series);
            return NULL;
        }

        // label lesen und in der series an entsprechender Stelle speichern
        int labelResult = getLabelOfImage(imageFile, image);
        if (labelResult == -1) {
            printf("Fehler: Konnte Label des Bildes %d nicht lesen.\n", i);
            fclose(imageFile);
            clearSeries(series);
            return NULL;
        }
        series->labels[i] = (unsigned char)labelResult;

        if (series->images == NULL) {
            printf("Fehler bei malloc für images");
            free(series->labels); // Labels freigeben
            free(series);        // Serie freigeben
            return NULL;
        }
    }

    // für jedes Bild gemäß GreyScaleImageSeries.count:
        // GreyScaleImage.width = width
        // GreyScaleImage.height = height
        // GreyScaleImageSeries.buffer = Pixelwerte
        // labels = Label des Bilds
        // series.labels[i] = (unsigned char)(i % 256);
        // Springe in der Datei an die Stelle nach dem i. Bild

    fclose(imageFile);

    return series;
}

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