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imgutil.ahk
a simple and effficient image manipulation library
(C) 2023, MIT License, https://github.com/martona/imgutil
12/17/2023, 0.1.0, initial release
methods:
imgutil_pixels_match(a, b, t)
returns true if the RGB values of a and b are within t of each other
imgutil_column_uniform(px, refc, x, t, yf, yt)
returns true if all pixels of px in column x, between rows yf and yt,
are within t of refc
imgutil_row_uniform(px, refc, y, t, xf, xt)
returns true if all pixels of px in row y, between columns xf and xt,
are within t of refc
*/
#Requires AutoHotkey v2.0+
#DllLoad "Gdiplus.dll"
#DllLoad "ole32.dll"
#include "imgutil_image_provider.ahk"
;############################################################################################################
; some global defines
;############################################################################################################
imgu_GPTR := 0x40
imgu_GDIP_OK := 0
;############################################################################################################
; a global instance of the class. you should only ever need this one.
;############################################################################################################
imgu := imgutil()
;############################################################################################################
; the class definition
;############################################################################################################
class imgutil {
i_mcode_map := 0 ; mcode function map for name -> address in memory
i_multithread_ctx := 0 ; multithread context
i_use_single_thread := false ; used for testing purposes, forces srch/blit to use a single thread
i_threads := 0 ; number of threads to use for srch/blit
i_tolerance := 8 ; tolerance used by all pixel matching functions
i_gdip_token := 0 ; gdiplus token
; i_get_mcode_map_vX functions:
#include "imgutil_get_mcode_map_vx.ahk"
; pixel scanning and related manipulation functions
#include "imgutil_pixelmatch-chop-grab.ahk"
;############################################################################################################
; initialize the library
;############################################################################################################
__New() {
; set up the mcode blocks
this.i_mcode_map := this.i_get_mcode_map()
; set up multithreading
this.i_multithread_ctx := DllCall(this.i_mcode_map["mt_init"], "int", 0, "ptr")
this.i_threads := DllCall(this.i_mcode_map["mt_get_cputhreads"], "ptr", this.i_multithread_ctx, "int")
si := Buffer(24, 0)
NumPut("int", 1, si)
token := 0
DllCall("Gdiplus.dll\GdiplusStartup", "ptr*", &token, "ptr", si.ptr, "ptr", 0, "uint")
this.i_gdip_token := token
}
;############################################################################################################
; deinit
;############################################################################################################
__Delete() {
DllCall(this.i_mcode_map["mt_deinit"], "ptr", this.i_multithread_ctx)
DllCall("Gdiplus.dll\GdiplusShutdown", "ptr", this.i_gdip_token)
}
set_threads(threads) {
if (this.i_multithread_ctx)
DllCall(this.i_mcode_map["mt_deinit"], "ptr", this.i_multithread_ctx)
this.i_multithread_ctx := DllCall(this.i_mcode_map["mt_init"], "int", threads, "ptr")
this.i_threads := threads
}
;########################################################################################################
; determines the correct version of machine code blobs to use,
; decodes them from base64, and returns a map of function names
; to addresses in memory. (internal only)
;########################################################################################################
i_get_mcode_map(psabi_level := -1) {
map_base := this.i_get_mcode_map_base()
if (psabi_level = -1)
psabi_level := DllCall(map_base["get_cpu_psabi_level"], "int")
; get the correct machine code blob
if (psabi_level = 4) {
cmap := this.i_get_mcode_map_v4()
} else if (psabi_level = 3) {
cmap := this.i_get_mcode_map_v3()
} else if (psabi_level = 2) {
cmap := this.i_get_mcode_map_v2()
} else if (psabi_level = 1) {
cmap := this.i_get_mcode_map_v1()
} else if (psabi_level = 0) {
cmap := this.i_get_mcode_map_v0()
} else {
throw("imgutil: unsupported psabi level: " . psabi_level)
}
; check that we got what we asked for
psabi_level_blob := DllCall(cmap["get_blob_psabi_level"], "int")
cmap["_psabi_level"] := psabi_level_blob
if psabi_level_blob != psabi_level
throw("imgutil: incompatible blob psabi level; expected " . psabi_level . ", got " . psabi_level_blob)
; append the ever-so-important base library
for k, v in map_base
cmap[k] := v
return cmap
}
;########################################################################################################
; simple b64 decode;
; allocates a PAGE_EXECUTE_READWRITE and gets crytp32 to decode the b64 string into it
;########################################################################################################
i_b64decode(s) {
len := strlen(s)*3//4
code := DllCall("GlobalAlloc", "uint", 0, "ptr", len, "ptr")
if code {
if DllCall("crypt32\CryptStringToBinary", "str", s, "uint", 0, "uint", 0x1, "ptr", code, "uint*", len, "ptr", 0, "ptr", 0, "int") {
; make the memory executable (PAGE_EXECUTE_READWRITE)
if DllCall("VirtualProtect", "ptr", code, "ptr", len, "uint", 0x40, "uint*", 0, "int") {
return code
}
}
DllCall("GlobalFree", "ptr", code, "ptr")
}
return 0
}
;########################################################################################################
; get/set tolerance (a value between 0 and 255 that can relax pixel matching criteria on a per-color
; channel basis.)
;########################################################################################################
tolerance_set(t) {
this.i_tolerance := t
}
tolerance_get() {
return this.i_tolerance
}
;########################################################################################################
; crop
;########################################################################################################
crop(img, x, y, w, h) {
new := img.crop(x, y, w, h)
if img.HasOwnProp("origin") && img.origin
new.origin := {x: img.origin.x + x, y: img.origin.y + y}
return new
}
;########################################################################################################
; imagesearch
;########################################################################################################
srch(&fx, &fy, ; output coordinates if image found
haystack, ; img object, file name, or screen rect
needle, ; img object, file name, or screen rect
tolerance := 0, ; pixels that differ by this much still match
min_percent_match := 100, ; percentage of pixels needed to return a match
force_topleft_pixel_match := 1) ; top left pixel must match? (tolerance applies)
{
haystack := checkInputImg(haystack)
needle := checkInputImg(needle)
;; TODO eventually we should do something about this
if (needle.w * 4 != needle.stride)
throw "imgutil.srch: needle stride must be needle.w * 4"
if (haystack.w * 4 != haystack.stride)
throw "imgutil.srch: haystack stride must be haystack.w * 4"
imgutil_mask_lo := Buffer(needle.w * needle.h * 4)
imgutil_mask_hi := Buffer(needle.w * needle.h * 4)
DllCall(this.i_mcode_map["imgutil_make_sat_masks"],
"ptr", needle.ptr, "uint", needle.w * needle.h,
"ptr", imgutil_mask_lo, "ptr", imgutil_mask_hi, "char", tolerance, "int")
pixels_matched := 0
result := 0
if (this.i_use_single_thread) {
result := DllCall(this.i_mcode_map["imgutil_imgsrch"],
"ptr", haystack.ptr, "int", haystack.w, "int", haystack.h,
"ptr", imgutil_mask_lo, "ptr", imgutil_mask_hi, "int", needle.w, "int", needle.h,
"char", min_percent_match, "int", force_topleft_pixel_match, "int*", pixels_matched, "ptr")
} else {
result := DllCall(this.i_mcode_map["imgutil_imgsrch_multi"], "ptr", imgu.i_multithread_ctx,
"ptr", haystack.ptr, "int", haystack.w, "int", haystack.h,
"ptr", imgutil_mask_lo, "ptr", imgutil_mask_hi, "int", needle.w, "int", needle.h,
"char", min_percent_match, "int", force_topleft_pixel_match, "int*", pixels_matched, "ptr")
}
if result {
offset := (result - haystack.ptr) // 4
fx := mod(offset, haystack.w)
fy := offset // haystack.w
}
return result
checkInputImg(x) {
if Type(x) = "imgutil.img"
return x
if Type(x) = "ImagePut.BitmapBuffer"
return this.from_imageputbuffer(x)
if Type(x) = "imgutil.rect"
return this.from_screen(x)
if Type(x) = "Array" && x.Length = 4
return this.from_screen(imgutil.rect(x[1], x[2], x[3], x[4]))
if Type(x) = "String"
return this.from_file(x)
Throw "Invalid input to imgutil.srch: " . x
}
}
;########################################################################################################
; copy a rectangle from one image to another
;
; dst - destination pointer
; dx - destination x
; dy - destination y
; dstride - destination stride in pixels
; src - source pointer
; sx - source x
; sy - source y
; sstride - source stride in pixels
; w - width of the rectangle
; h - height of the rectangle
; _force_mt - testing/benchmarking, 1 for single-threaded, 2 for multithreaded
;########################################################################################################
blit(dst, dx, dy, dstride, src, sx, sy, sstride, w, h, _force_mt := 0) {
; both on my laptop and my desktop, the break-even point for multithreading is around 600x600 pixels.
; below that, single-threaded is faster, above that, multithreaded is faster.
; i'm not sure how you'd determine this efficently for the current processor on the fly, so i'm just
; going to use a fixed value which does more good than harm.
if (_force_mt = 1) || (w*h < 360000 && _force_mt != 2) {
return DllCall(this.i_mcode_map["imgutil_blit"],
"ptr", dst, "int", dx, "int", dy, "int", dstride,
"ptr", src, "int", sx, "int", sy, "int", sstride,
"int", w, "int", h)
} else {
return DllCall(this.i_mcode_map["imgutil_blit_multi"], "ptr", imgu.i_multithread_ctx,
"ptr", dst, "int", dx, "int", dy, "int", dstride,
"ptr", src, "int", sx, "int", sy, "int", sstride,
"int", w, "int", h)
}
}
;########################################################################################################
; load an image from disk
;########################################################################################################
from_file(fname) {
return imgutil.img(this).from_file(fname)
}
;########################################################################################################
; capture the screen
;########################################################################################################
from_screen(x := 0, y := 0, w := 0, h := 0) {
rect := 0
if Type(x) = "imgutil.rect"
rect := x
else if Type(x) = "Array" && x.Length = 4
rect := imgutil.rect(x[1], x[2], x[3], x[4])
else
rect := imgutil.rect(x, y, w, h)
if rect.w = 0 || rect.h = 0
rect := 0
return imgutil.img(this).from_screen(rect)
}
;########################################################################################################
; create blank image
;########################################################################################################
from_nothing(w, h) {
return imgutil.img(this).from_nothing(w, h)
}
;########################################################################################################
; convert any in-memory source
;########################################################################################################
from_memory(ptr, w, h, stride) {
return imgutil.img(this).from_memory(ptr, w, h, stride)
}
;########################################################################################################
; convert an ImagePutBuffer
;########################################################################################################
from_imageputbuffer(obj) {
return imgutil.img(this).from_imageputbuffer(obj)
}
;########################################################################################################
; convert a windows bitmap
;########################################################################################################
from_hbitmap(hbmp) {
return imgutil.img(this).from_hbitmap(hbmp)
}
;########################################################################################################
; pixel brightness (naive, good enough)
;########################################################################################################
get_pixel_magnitude(px) {
r := (px & 0x00FF0000) >> 16
g := (px & 0x0000ff00) >> 8
b := (px & 0x000000ff)
return r + g + b
}
;########################################################################################################
; the img class, does a lot of the heavy lifting
;########################################################################################################
class img {
ptr := 0 ; pointer to ARGB flat pixel data
w := 0 ; width of image
h := 0 ; height of image
stride := 0 ; stride of image in bytes (usually equals to w*4)
origin := 0 ; origin of image relative to screen(0,0)
width := 0 ; alias for w
height := 0 ; alias for h
i_imgu := 0 ; internal variable holding a reference to the imgutil object
i_provider := 0 ; provider object
;########################################################################################################
; ctor/dtor
;########################################################################################################
__New(imgu) {
this.i_imgu := imgu
}
__Delete() {
}
;########################################################################################################
;
;########################################################################################################
from_provider(provider, origin := 0) {
this.i_provider := provider
this.ptr := provider.ptr
this.w := this.width := provider.w
this.h := this.height := provider.h
this.stride := provider.stride
if origin
this.origin := origin
return this
}
;########################################################################################################
; object from file
;########################################################################################################
from_file(fname) {
i_provider := image_provider.gdip.file()
if i_provider.get_image(fname)
return this.from_provider(i_provider)
return false
}
;########################################################################################################
; access individual pixel valus
;########################################################################################################
__Item[x, y, pretty := false] {
get => pretty ? Format("0x{:08X}", this.get_pixel(x, y)) : this.get_pixel(x, y)
set => this.set_pixel(x, y, value)
}
;########################################################################################################
; create blank image
;########################################################################################################
from_nothing(w, h) {
i_provider := image_provider.nothing()
if i_provider.get_image(w, h)
return this.from_provider(i_provider)
return false
}
;########################################################################################################
; object from memory location
;########################################################################################################
from_memory(ptr, w, h, stride) {
i_provider := image_provider.gdip.memory()
if i_provider.get_image(ptr, w, h, stride)
return this.from_provider(i_provider)
return false
}
;########################################################################################################
; object from screen
;########################################################################################################
from_screen(rect := 0) {
; try with directx first (fast), otherwise try with gdi (sloooow)
providers := [image_provider.dx_screen(), image_provider.gdi_screen()]
for provider in providers {
if origin := provider.get_image(rect)
return this.from_provider(provider, origin)
}
}
;########################################################################################################
; object from ImagePutBuffer
;########################################################################################################
from_imageputbuffer(obj) {
i_provider := image_provider.imageputbuffer()
if i_provider.get_image(obj)
return this.from_provider(i_provider)
return false
}
;########################################################################################################
; object from hbitmap
;########################################################################################################
from_hbitmap(hbmp) {
; TODO
; i_provider := image_provider.gdip.hbitmap()
; if i_provider.get_image(hbmp)
; return this.from_provider(i_provider)
; return false
}
;########################################################################################################
; convert the image to an hbitmap
;########################################################################################################
to_hbitmap() {
if (this.stride != this.w * 4)
throw "to_hbitmap() requires stride == width*4"
return DllCall("gdi32\CreateBitmap", "int", this.w, "int", this.h, "uint", 1, "uint", 32, "ptr", this.ptr)
}
;########################################################################################################
; save the image to a file, the type is based on the extension
;########################################################################################################
to_file(fname) {
ret := false
pbmp := 0
; create a gdiplus bitmap object from our memory buffer
if imgu_GDIP_OK = DllCall("gdiplus\GdipCreateBitmapFromScan0",
"uint", this.w, "uint", this.h, "int", this.stride,
"uint", 0x0026200a, ; PixelFormat32bppARGB
"ptr" , this.ptr,
"ptr*", &pbmp)
{
dotidx := InStr(fname, ".",, -1)
if dotidx {
extension := SubStr(fname, dotidx+1)
; get available codecs
num_codecs := 0
size_codecs := 0
if imgu_GDIP_OK = DllCall("gdiplus\GdipGetImageEncodersSize", "uint*", &num_codecs, "uint*", &size_codecs, "uint") {
buf_codecs := Buffer(size_codecs)
if imgu_GDIP_OK = DllCall("gdiplus\GdipGetImageEncoders", "uint", num_codecs, "uint", size_codecs, "ptr", buf_codecs.ptr) {
i := 0
while (i < num_codecs) {
pcodec := buf_codecs.ptr + i*104 ; the current codec entry
strptr := NumGet(pcodec + 32+3*8, "ptr") ; pointer to the unicode string describing extensions handled by this codec
codecexts := StrGet(strptr, "UTF-16") ; now an ahk string
if (RegExMatch(codecexts, "i).*\*\." . extension . "\b")) {
; we matched and pcodec points to the clsid
if imgu_GDIP_OK = DllCall("gdiplus\GdipSaveImageToFile", "ptr", pbmp, "wstr", fname, "ptr", pcodec, "ptr", 0, "ptr")
ret := true
break
}
i++
}
}
}
}
DllCall("gdiplus\GdipDisposeImage", "ptr", pbmp)
}
return ret
}
;############################################################################################################
; crop the image
;############################################################################################################
crop(x, y, w, h) {
obj := this.i_imgu.from_memory(this.ptr + (y * this.stride) + (x * 4), w, h, this.stride)
if this.origin
obj.origin := {x: this.origin.x + x, y: this.origin.y + y}
return obj
}
;############################################################################################################
; get a pixel from the image
;############################################################################################################
get_pixel(x, y) {
return NumGet(this.ptr + (y * this.stride) + (x * 4), "uint")
}
;############################################################################################################
; set a pixel in the image
;############################################################################################################
set_pixel(x, y, px) {
NumPut("uint", px, this.ptr + (y * this.stride) + (x * 4))
}
;############################################################################################################
; extract glyphs from an image
; the image is assumed to be a line of glyphs, such as a captured image of one row of text
;############################################################################################################
extract_glyphs(*) {
old_tolerance := imgu.tolerance_get()
imgu.tolerance_set(160)
glyphs := []
x := 0
bgc := this[0, 0, true]
while (x < this.w) {
xl := imgu.get_col_mism(this, bgc, x)
if xl < 0
break
xr := imgu.get_col_match(this, bgc, xl)
if xr < 0
break
w := xr - xl
glyph := this.crop(xl, 0, w, this.h)
glyph := imgu.chop_match_t(glyph, bgc)
glyph := imgu.chop_match_b(glyph, bgc)
glyphs.push(glyph)
x := xr
}
imgu.tolerance_set(old_tolerance)
return glyphs
}
;############################################################################################################
; blit - copy another image into this one
;############################################################################################################
blit(srcimg, dx, dy) {
return this.i_imgu.blit(this.ptr, dx, dy, this.stride//4, srcimg.ptr, 0, 0, srcimg.stride//4, srcimg.w, srcimg.h)
}
;############################################################################################################
; fill - fill the image with a color within the given coordinates
;############################################################################################################
fill(x, y, w, h, color) {
newimg := this.i_imgu.from_memory(this.ptr, this.w, this.h, this.stride)
newimg.origin := this.origin
DllCall(this.i_imgu.i_mcode_map["imgutil_fill"],
"ptr", newimg.ptr, "int", newimg.w, "int", newimg.h, "int", newimg.stride//4,
"uint", color, "int", x, "int", y, "int", w, "int", h)
return newimg
}
;########################################################################################################
; convert an image to grayscale
;########################################################################################################
grayscale() {
newimg := this.i_imgu.from_memory(this.ptr, this.w, this.h, this.stride)
newimg.origin := this.origin
DllCall(this.i_imgu.i_mcode_map["imgutil_grayscale"],
"ptr", newimg.ptr, "int", newimg.w, "int", newimg.h, "int", newimg.stride//4)
return newimg
}
;########################################################################################################
; replace a color with another within the image
;########################################################################################################
replace_color(color, replacement, tolerance := 0) {
newimg := this.i_imgu.from_memory(this.ptr, this.w, this.h, this.stride)
newimg.origin := this.origin
DllCall(this.i_imgu.i_mcode_map["imgutil_replace_color"],
"ptr", newimg.ptr, "int", newimg.w, "int", newimg.h, "int", newimg.stride//4,
"uint", color, "uint", replacement, "char", tolerance)
return newimg
}
;########################################################################################################
; display the image in a gui
;########################################################################################################
show(w := 0, h := 0, title := "imgutil") {
if (w = 0 || h = 0) {
w := this.w
h := this.h
}
_gui := Gui()
ctl := _gui.Add("pic", "w" . w . " h" . h)
; determine correct aspect ratio and adjust control size accordingly
ctlRatio := w / h
picRatio := this.w / this.h
if (ctlRatio > picRatio)
ctl.move(, , floor(h * picRatio), h)
else
ctl.move(, , w, floor(w / picRatio))
hbm := this.to_hbitmap()
ctl.Value := "HBITMAP:" . hbm
DllCall("gdi32\DeleteObject", "ptr", hbm)
_gui.Show()
return gui
}
} ; end of img class
;############################################################################################################
; a simple rectangle class to wrap up all the x/y/w/h nonsense
;############################################################################################################
class rect {
x := 0
y := 0
w := 0
h := 0
__New(x:=0, y:=0, w:=0, h:=0) {
this.x := x
this.y := y
this.w := w
this.h := h
}
r() {
return this.x + this.w
}
b() {
return this.y + this.h
}
contains(r) {
return (r.x >= this.x) && (r.y >= this.y) && (r.r() <= this.r()) && (r.b() <= this.b())
}
gdiplus_rect() {
gdirect := Buffer(16, 0)
NumPut("int", this.x, gdirect.ptr + 0)
NumPut("int", this.y, gdirect.ptr + 4)
NumPut("int", this.w, gdirect.ptr + 8)
NumPut("int", this.h, gdirect.ptr + 12)
return gdirect
}
d3d_box() {
d3dbox := Buffer(24, 0)
NumPut("int", this.x, d3dbox.ptr + 0)
NumPut("int", this.y, d3dbox.ptr + 4)
NumPut("int", 0, d3dbox.ptr + 8)
NumPut("int", this.r(), d3dbox.ptr + 12)
NumPut("int", this.b(), d3dbox.ptr + 16)
NumPut("int", 1, d3dbox.ptr + 20)
return d3dbox
}
}
}
;########################################################################################################
; a global instance of the dx_screen provider, to ensure cleanup on program exit
;########################################################################################################
_dx_screen_helper := dx_screen_helper()
class dx_screen_helper {
provider := 0
__New() {
this.provider := image_provider.dx_screen()
}
__Delete() {
; clean up completely
this.provider.cleanup_static()
}
}
;########################################################################################################
; helper class for bitmap-related functions
;########################################################################################################
class i_BITMAPINFOHEADER {
__New(w := 0, h := 0) {
this.buffer := Buffer(40, 0)
this.biSize := 40
this.biWidth := w
this.biHeight := h
this.biPlanes := 1
this.biBitCount := 32
; stuff below can be left zeroed
; this.biCompression := 0 ; BI_RGB=0
; this.biSizeImage := 0 ; can be 0 for BI_RGB
; this.biXPelsPerMeter := 0
; this.biYPelsPerMeter := 0
; this.biClrUsed := 0
; this.biClrImportant := 0
}
__Delete() {
}
set_w(w) {
this.biWidth := w
return this
}
set_h(h) {
this.biHeight := h
return this
}
reset() {
this.biWidth := 0
this.biHeight := 0
return this
}
get() {
NumPut("int", this.biSize, this.buffer, 0)
NumPut("int", this.biWidth, this.buffer, 4)
NumPut("int", this.biHeight, this.buffer, 8)
NumPut("short", this.biPlanes, this.buffer, 12)
NumPut("short", this.biBitCount, this.buffer, 14)
return this.buffer
}
}