pctb/ocr.c

   1 /*
   2  * Core OCR algorithm (first exact bitmap match)
   3  */
   4 /*
   5  *  This is part of ypp-sc-tools, a set of third-party tools for assisting
   6  *  players of Yohoho Puzzle Pirates.
   7  *
   8  *  Copyright (C) 2009 Ian Jackson <ijackson@chiark.greenend.org.uk>
   9  *
  10  *  This program is free software: you can redistribute it and/or modify
  11  *  it under the terms of the GNU General Public License as published by
  12  *  the Free Software Foundation, either version 3 of the License, or
  13  *  (at your option) any later version.
  14  *
  15  *  This program is distributed in the hope that it will be useful,
  16  *  but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  17  *  MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
  18  *  GNU General Public License for more details.
  19  *
  20  *  You should have received a copy of the GNU General Public License
  21  *  along with this program.  If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
  22  *
  23  *  Yohoho and Puzzle Pirates are probably trademarks of Three Rings and
  24  *  are used without permission.  This program is not endorsed or
  25  *  sponsored by Three Rings.
  26  */
  27
  28 #include "ocr.h"
  29 #include "convert.h"
  30
  31 typedef struct {
  32   Pixcol col;
  33   struct DatabaseNode *then;
  34 } DatabaseLink;
  35
  36 typedef struct DatabaseNode {
  37   char *str;
  38   int nlinks, alinks;
  39   unsigned match:1, defined:1, endsword:1;
  40   DatabaseLink *links;
  41 } DatabaseNode;
  42
  43 typedef struct {
  44   OcrReader *rd;
  45   OcrCellType ct;
  46   int w;
  47   Pixcol *cols;
  48   int x;
  49   unsigned ctxmap;
  50 } FindCharArgs;
  51 typedef struct {
  52   DatabaseNode *match;
  53   int rx;
  54 } FindCharResults;
  55
  56 #define FOR_EACH_CONTEXT(EACH)                  \
  57   EACH(Word)                                    \
  58   EACH(Upper)                                   \
  59   EACH(Lower)                                   \
  60   EACH(Digit)
  61
  62 #define FEC_ENUM(Context) ct_##Context,
  63 #define FEC_BIT(Context) ctf_##Context = 1 << ct_##Context,
  64 enum {
  65   FOR_EACH_CONTEXT(FEC_ENUM)
  66   FOR_EACH_CONTEXT(FEC_BIT)
  67 };
  68
  69 #define FEC_STRINGS(Context) #Context,
  70 static const char *context_names[]= { FOR_EACH_CONTEXT(FEC_STRINGS) };
  71
  72 struct OcrCellTypeInfo {
  73   /* bitmaps of indices into context_names: */
  74   unsigned initial, nextword, midword;
  75   int space_spaces;
  76   const char *name;
  77   int (*findchar_select)(const FindCharArgs *fca,
  78                          const FindCharResults results[]);
  79 };
  80
  81 #define NCONTEXTS (sizeof(context_names)/sizeof(context_names[0]))
  82
  83 struct OcrReader {
  84   int h;
  85   DatabaseNode contexts[NCONTEXTS];
  86   OcrResultGlyph *results;
  87   int aresults, nresults;
  88 };
  89
  90 DEBUG_DEFINE_DEBUGF(ocr)
  91
  92 #define FGETSLINE (dbfile_getsline(lbuf,sizeof(lbuf),__FILE__,__LINE__))
  93
  94 static void cleardb_node(DatabaseNode *n) {
  95   int i;
  96   free(n->str); n->str=0;
  97   n->defined=n->match=n->endsword= 0;
  98   for (i=0; i<n->nlinks; i++)
  99     cleardb_node(n->links[i].then);
 100 }
 101
 102 static void readdb1(OcrReader *rd, const char *which);
 103
 104 static void readdb(OcrReader *rd) {
 105   int ctxi;
 106
 107   for (ctxi=0; ctxi<NCONTEXTS; ctxi++)
 108     cleardb_node(&rd->contexts[ctxi]);
 109
 110   readdb1(rd, "master");
 111   readdb1(rd, "local");
 112 }
 113
 114 static void readdb1(OcrReader *rd, const char *which) {
 115   int nchrs;
 116   DatabaseNode *current, *additional;
 117   char chrs[100];
 118   Pixcol cv;
 119   int j,ctxi;
 120   int h, endsword;
 121   char lbuf[100];
 122
 123   char *dbfname= masprintf("%s/#%s-char%d#.txt",
 124                            get_vardir(), which, rd->h);
 125
 126   if (!dbfile_open(dbfname))
 127     goto x;
 128
 129   FGETSLINE;
 130   dbassert(!strcmp(lbuf,"# ypp-sc-tools pctb font v1"));
 131
 132   dbassert( dbfile_scanf("%d", &h) == 1);
 133   dbassert(h==rd->h);
 134
 135   for (;;) {
 136     FGETSLINE;
 137     if (!lbuf[0] || lbuf[0]=='#') continue;
 138     if (!strcmp(lbuf,".")) break;
 139
 140     for (ctxi=0; ctxi<NCONTEXTS; ctxi++)
 141       if (!strcmp(lbuf,context_names[ctxi]))
 142         goto found_ctx;
 143     /* not found, just skip */
 144     for (;;) { FGETSLINE; if (!lbuf[0]) break; }
 145     continue;
 146
 147   found_ctx:
 148     for (nchrs=0;;) {
 149       int c= fgetc(dbfile); sysassert(!ferror(dbfile)); dbassert(c!=EOF);
 150       if (c=='\n') break; /* forces no match */
 151       dbassert(nchrs<sizeof(chrs));
 152       chrs[nchrs++]= c;
 153     }
 154     endsword= 0;
 155     if (nchrs>0 && chrs[nchrs-1]==' ') {
 156       endsword= 1;
 157       nchrs--;
 158     }
 159
 160     current= &rd->contexts[ctxi];
 161     for (;;) {
 162       FGETSLINE;
 163       if (!lbuf[0]) { dbassert(current != &rd->contexts[ctxi]); break; }
 164       char *ep;
 165       cv= strtoul(lbuf,&ep,16);  dbassert(!*ep);
 166       dbassert(!(cv & ~((1UL << rd->h)-1)));
 167
 168       for (j=0; j<current->nlinks; j++)
 169         if (current->links[j].col == cv) {
 170           current= current->links[j].then;
 171           goto found_link;
 172         }
 173
 174       additional= mmalloc(sizeof(*additional));
 175       additional->str= 0;
 176       additional->defined= 0;
 177       additional->match= 0;
 178       additional->endsword= 0;
 179       additional->nlinks= additional->alinks= 0;
 180       additional->links= 0;
 181       if (current->nlinks==current->alinks) {
 182         current->alinks++;
 183         current->alinks<<=1;
 184         current->links= mrealloc(current->links,
 185                                  sizeof(*current->links) * current->alinks);
 186       }
 187       current->links[current->nlinks].col= cv;
 188       current->links[current->nlinks].then= additional;
 189       current->nlinks++;
 190       current= additional;
 191
 192     found_link:;
 193     }
 194
 195     if (!current->defined) {
 196       free(current->str);
 197       current->str= 0;
 198       current->defined= 1;
 199       current->match= 0;
 200
 201       if (nchrs) {
 202         current->str= mmalloc(nchrs+1);
 203         memcpy(current->str, chrs, nchrs);
 204         current->str[nchrs]= 0;
 205         current->match= 1;
 206         current->endsword= endsword;
 207       }
 208     }
 209   }
 210  x:
 211   dbfile_close();
 212   free(dbfname);
 213 }
 214
 215 static void cu_pr_ctxmap(FILE *resolver, unsigned ctxmap) {
 216   fprintf(resolver,"{");
 217   const char *spc="";
 218   int ctxi;
 219   for (ctxi=0; ctxi<NCONTEXTS; ctxi++) {
 220     if (!(ctxmap & (1u << ctxi))) continue;
 221     fprintf(resolver,"%s%s",spc,context_names[ctxi]);
 222     spc=" ";
 223   }
 224   fprintf(resolver,"}");
 225 }
 226
 227 static void callout_unknown(OcrReader *rd, int w, Pixcol cols[],
 228                             int unk_l, int unk_r, unsigned unk_ctxmap) {
 229   int c,i, x,y;
 230   const OcrResultGlyph *s;
 231   const char *p;
 232   Pixcol pv;
 233
 234   FILE *resolver= resolve_start();
 235   if (!resolver || !(o_flags & ff_editcharset))
 236     fatal("OCR failed - unrecognised characters or ligatures.\n"
 237           "Character set database needs to be updated or augmented.\n"
 238           "See README.charset.\n");
 239
 240   fprintf(resolver,
 241           "char\n"
 242           "%d %d ",unk_l,unk_r);
 243   cu_pr_ctxmap(resolver,unk_ctxmap);
 244   for (i=0, s=rd->results; i<rd->nresults; i++, s++) {
 245     if (!strcmp(s->s," ")) continue;
 246     fprintf(resolver," %d %d ",s->l,s->r);
 247     cu_pr_ctxmap(resolver, 1u << s->ctxi);
 248     fprintf(resolver," ");
 249     for (p=s->s; (c= *p); p++) {
 250       if (c=='\\') fprintf(resolver,"\\%c",c);
 251       else if (c>=33 && c<=126) fputc(c,resolver);
 252       else fprintf(resolver,"\\x%02x",(unsigned char)c);
 253     }
 254   }
 255   fputc('\n',resolver);
 256
 257   fprintf(resolver,
 258           "/* XPM */\n"
 259           "static char *t[] = {\n"
 260           "/* columns rows colors chars-per-pixel */\n"
 261           "\"%d %d 2 1\",\n"
 262           "\"  c black\",\n"
 263           "\"o c white\",\n",
 264           w,rd->h);
 265   for (y=0, pv=1; y<rd->h; y++, pv<<=1) {
 266     fputc('"',resolver);
 267     for (x=0; x<w; x++)
 268       fputc(cols[x] & pv ? 'o' : ' ', resolver);
 269     fputs("\",\n",resolver);
 270   }
 271   fputs("};\n",resolver);
 272
 273   resolve_finish();
 274   readdb(rd);
 275 }
 276
 277 static void add_result(OcrReader *rd, const char *s, int l, int r, int ctxi) {
 278   if (rd->nresults >= rd->aresults) {
 279     rd->aresults++; rd->aresults<<=1;
 280     rd->results= mrealloc(rd->results, sizeof(*rd->results)*rd->aresults);
 281   }
 282   rd->results[rd->nresults].s= s;
 283   rd->results[rd->nresults].l= l;
 284   rd->results[rd->nresults].r= r;
 285   rd->results[rd->nresults].ctxi= ctxi;
 286   rd->nresults++;
 287 }
 288
 289
 290 static DatabaseNode *findchar_1ctx(const FindCharArgs *fca,
 291                                    DatabaseNode *start, int *matchx_r) {
 292   DatabaseNode *current= start;
 293   DatabaseNode *bestmatch= 0;
 294   int i;
 295   int x= fca->x;
 296
 297   for (;;) {
 298     debug_flush();
 299     debugf(" | x=%d",x);
 300     if (x > fca->w) break;
 301     Pixcol cv= fca->cols[x];
 302     debugf(" cv=%"PSPIXCOL(PRIx),cv);
 303     for (i=0; i<current->nlinks; i++)
 304       if (current->links[i].col == cv)
 305         goto found;
 306     /* not found */
 307     debugf(" ?");
 308     break;
 309
 310   found:
 311     current= current->links[i].then;
 312     if (current->match) {
 313       debugf(" \"%s\"%s",current->str,current->endsword?"_":"");
 314       bestmatch= current;
 315       *matchx_r= x;
 316     } else {
 317       debugf(" ...");
 318     }
 319
 320     x++;
 321   }
 322   return bestmatch;
 323 }
 324
 325 static DatabaseNode *findchar(const FindCharArgs *fca,
 326                               int *match_rx, int *match_rctxi) {
 327   FindCharResults results[NCONTEXTS];
 328   int ctxi, match=-1, nmatches=0;
 329
 330   debugf("OCR  lx=%d ct_state=%x  ", fca->x, fca->ctxmap);
 331   for (ctxi=0; ctxi<NCONTEXTS; ctxi++) {
 332     results[ctxi].match= 0;
 333     if (!(fca->ctxmap & (1u << ctxi))) continue;
 334     debugf(" || %s",context_names[ctxi]);
 335
 336     results[ctxi].match= findchar_1ctx(fca, &fca->rd->contexts[ctxi],
 337                                        &results[ctxi].rx);
 338     if (!results[ctxi].match) continue;
 339
 340     match= ctxi;
 341     nmatches++;
 342   }
 343   if (nmatches==1) {
 344     debugf(" unique");
 345   } else {
 346     debugf(" ambiguous");
 347     match= !fca->ct->findchar_select ? -1 :
 348       fca->ct->findchar_select(fca,results);
 349     debugf(" resolved %s", match<0 ? "<none>" : context_names[match]);
 350   }
 351   if (match<0)
 352     return 0;
 353
 354   *match_rx= results[match].rx;
 355   if (match_rctxi) *match_rctxi= match;
 356   return results[match].match;
 357 }
 358
 359 static int findchar_select_text(const FindCharArgs *fca,
 360                                 const FindCharResults results[]) {
 361   if (fca->ctxmap != 017) return -1;
 362
 363   dbassert(! results[ct_Digit].match );
 364   if (results[ct_Word].match) return ct_Word;
 365   if (results[ct_Lower].rx > results[ct_Upper].rx) return ct_Lower;
 366   if (results[ct_Upper].rx > results[ct_Lower].rx) return ct_Upper;
 367   return -1;
 368 }
 369
 370 const struct OcrCellTypeInfo ocr_celltype_number= {
 371   ctf_Digit, ctf_Digit, ctf_Digit,
 372   .space_spaces= 5,
 373   .name= "number",
 374   .findchar_select= 0
 375 };
 376 const struct OcrCellTypeInfo ocr_celltype_text= {
 377   .initial=  ctf_Digit | ctf_Upper,
 378   .nextword= ctf_Digit | ctf_Upper | ctf_Lower | ctf_Word,
 379   .midword=  ctf_Digit | ctf_Lower,
 380   .space_spaces= 4,
 381   .name= "text",
 382   .findchar_select= findchar_select_text
 383 };
 384
 385
 386 const char *ocr_celltype_name(OcrCellType ct) { return ct->name; }
 387
 388 OcrResultGlyph *ocr(OcrReader *rd, OcrCellType ct, int w, Pixcol cols[]) {
 389   int nspaces;
 390   int x;
 391
 392   FindCharArgs fca;
 393   fca.rd= rd;
 394   fca.ct= ct;
 395   fca.w= w;
 396   fca.cols= cols;
 397   fca.x= -1;
 398
 399  restart:
 400
 401   nspaces=- w;
 402   fca.ctxmap= ct->initial;
 403   rd->nresults=0;
 404   debugf("OCR h=%d w=%d",rd->h,w);
 405   for (x=0; x<w; x++) debugf(" %"PSPIXCOL(PRIx),cols[x]);
 406   debugf("\n");
 407   debug_flush();
 408
 409   x=0;
 410   for (;;) {
 411     debug_flush();
 412     /* skip spaces */
 413     if (x>=w)
 414       break;
 415
 416     if (!cols[x]) {
 417       nspaces++;
 418       x++;
 419       if (nspaces == ct->space_spaces) {
 420         debugf("OCR  x=%x nspaces=%d space\n",x,nspaces);
 421         fca.ctxmap= ct->nextword;
 422       }
 423       continue;
 424     }
 425
 426     /* something here, so we need to add the spaces */
 427     if (nspaces >= ct->space_spaces)
 428       add_result(rd," ",x-nspaces,x+1,-1);
 429     nspaces=0;
 430
 431     fca.x= x;
 432
 433     int match_rx=-1;
 434     int match_ctxi=-1;
 435     DatabaseNode *match= findchar(&fca, &match_rx, &match_ctxi);
 436
 437     if (match) {
 438       debugf(" || YES");
 439       add_result(rd, match->str, x, match_rx, match_ctxi);
 440       x= match_rx+1;
 441       if (match->match) fca.ctxmap= ct->midword;
 442       else debugf(" (empty)");
 443       if (match->endsword) {
 444         nspaces= ct->space_spaces;
 445         debugf("_");
 446         fca.ctxmap= ct->nextword;
 447       }
 448       debugf("\n");
 449     } else {
 450       int rx;
 451       debugf(" || UNKNOWN");
 452       for (rx=x; rx<w && cols[rx]; rx++);
 453       debugf(" x=%d ctxmap=%x %d..%d\n",x, fca.ctxmap, x,rx);
 454       debug_flush();
 455       callout_unknown(rd, w,cols, x,rx-1, fca.ctxmap);
 456       goto restart;
 457     }
 458
 459   }
 460   add_result(rd, 0,-1,-1,-1);
 461   debugf("OCR  finished %d glyphs\n",rd->nresults);
 462   debug_flush();
 463   return rd->results;
 464 }
 465
 466 OcrReader *ocr_init(int h) {
 467   OcrReader *rd;
 468
 469   if (o_flags & ff_dict_fetch) {
 470     char *fetchfile= masprintf("char%d",h);
 471     progress("Updating %s...",fetchfile);
 472     fetch_with_rsync(fetchfile);
 473     free(fetchfile);
 474   }
 475
 476   rd= mmalloc(sizeof(*rd));
 477   memset(rd,0,sizeof(*rd));
 478   rd->h= h;
 479   readdb(rd);
 480   return rd;
 481 }