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
  30 typedef struct {
  31   Pixcol col;
  32   struct DatabaseNode *then;
  33 } DatabaseLink;
  34
  35 #define MAXGLYPHCHRS 7
  36
  37 typedef struct DatabaseNode {
  38   char s[MAXGLYPHCHRS+1]; /* null-terminated; "" means no match here */
  39   int nlinks, alinks;
  40   unsigned endsword:1;
  41   DatabaseLink *links;
  42 } DatabaseNode;
  43
  44 static const char *context_names[]= {
  45   "Lower",
  46   "Upper",
  47   "Digit"
  48 };
  49 struct OcrCellTypeInfo {
  50   /* bitmaps of indices into context_names: */
  51   unsigned initial, nextword, midword;
  52   int space_spaces;
  53   const char *name;
  54 };
  55 const struct OcrCellTypeInfo ocr_celltype_number= {
  56   4,4,4,
  57   .space_spaces= 5,
  58   .name= "number"
  59 };
  60 const struct OcrCellTypeInfo ocr_celltype_text= {
  61   .initial=2, /* Uppercase */
  62   .nextword=3, /* Either */
  63   .midword=1, /* Lower only */
  64   .space_spaces= 4,
  65   .name= "text"
  66 };
  67
  68
  69 #define NCONTEXTS (sizeof(context_names)/sizeof(context_names[0]))
  70
  71 struct OcrReader {
  72   int h;
  73   DatabaseNode contexts[NCONTEXTS];
  74   OcrResultGlyph *results;
  75   int aresults, nresults;
  76 };
  77
  78 static FILE *resolver;
  79 static pid_t resolver_pid;
  80 static int resolver_done;
  81
  82 DEBUG_DEFINE_DEBUGF(ocr)
  83
  84 #define dbassert(x)                                                     \
  85   ((x) ? (void)0 :                                                      \
  86      fatal("Error in character set database.\n"                         \
  87            " Requirement not met: %s:%d: %s", __FILE__,__LINE__, #x))
  88
  89 static void fgetsline(FILE *f, char *lbuf, size_t lbufsz) {
  90   errno=0;
  91   char *s= fgets(lbuf,lbufsz,f);
  92   sysassert(!ferror(f));
  93   dbassert(!feof(f));
  94   assert(s);
  95   int l= strlen(lbuf);
  96   dbassert(l>0);  dbassert(lbuf[--l]='\n');
  97   lbuf[l]= 0;
  98 }
  99 #define FGETSLINE(f,buf) (fgetsline(f,buf,sizeof(buf)))
 100
 101 static void cleardb_node(DatabaseNode *n) {
 102   int i;
 103   n->s[0]= 0;
 104   for (i=0; i<n->nlinks; i++)
 105     cleardb_node(n->links[i].then);
 106 }
 107
 108 static void readdb(OcrReader *rd) {
 109   int nchrs;
 110   DatabaseNode *current, *additional;
 111   char chrs[MAXGLYPHCHRS+1];
 112   Pixcol cv;
 113   int r,j,ctxi;
 114   int h, endsword;
 115   char lbuf[100];
 116   FILE *db;
 117
 118   for (ctxi=0; ctxi<NCONTEXTS; ctxi++)
 119     cleardb_node(&rd->contexts[ctxi]);
 120
 121   char *dbfname=0;
 122   asprintf(&dbfname,"%s/charset-%d.txt",get_vardir(),rd->h);
 123   sysassert(dbfname);
 124
 125   db= fopen(dbfname,"r");
 126   free(dbfname);
 127   if (!db) {
 128     sysassert(errno==ENOENT);
 129     return;
 130   }
 131
 132   FGETSLINE(db,lbuf);
 133   dbassert(!strcmp(lbuf,"# ypp-sc-tools pctb font v1"));
 134
 135   r= fscanf(db, "%d", &h);
 136   dbassert(r==1);
 137   dbassert(h==rd->h);
 138
 139   for (;;) {
 140     FGETSLINE(db,lbuf);
 141     if (!lbuf || lbuf[0]=='#') continue;
 142     if (!strcmp(lbuf,".")) break;
 143
 144     for (ctxi=0; ctxi<NCONTEXTS; ctxi++)
 145       if (!strcmp(lbuf,context_names[ctxi]))
 146         goto found_ctx;
 147     /* not found, just skip */
 148     for (;;) { FGETSLINE(db,lbuf); if (!lbuf[0]) break; }
 149     continue;
 150
 151   found_ctx:
 152     for (nchrs=0;;) {
 153       int c= fgetc(db); sysassert(!ferror(db)); dbassert(c!=EOF);
 154       if (c=='\n') { dbassert(nchrs); break; }
 155       dbassert(nchrs<MAXGLYPHCHRS);
 156       if (c=='\\') {
 157         unsigned cr;
 158         c= fgetc(db); sysassert(!ferror(db)); dbassert(c=='x');
 159         r= fscanf(db, "%2x", &cr); sysassert(!ferror(db)); dbassert(r==1);
 160         assert(cr>0 && cr<=255);
 161         c= cr;
 162       }
 163       chrs[nchrs++]= c;
 164     }
 165     endsword= 0;
 166     if (nchrs>1 && chrs[nchrs-1]==' ') {
 167       endsword= 1;
 168       nchrs--;
 169     }
 170     chrs[nchrs]= 0;
 171
 172     current= &rd->contexts[ctxi];
 173     for (;;) {
 174       FGETSLINE(db,lbuf);
 175       if (!lbuf[0]) { dbassert(current != &rd->contexts[ctxi]); break; }
 176       char *ep;
 177       cv= strtoul(lbuf,&ep,16);  dbassert(!*ep);
 178       dbassert(!(cv & ~((1UL << rd->h)-1)));
 179
 180       for (j=0; j<current->nlinks; j++)
 181         if (current->links[j].col == cv) {
 182           current= current->links[j].then;
 183           goto found_link;
 184         }
 185
 186       additional= mmalloc(sizeof(*additional));
 187       additional->s[0]= 0;
 188       additional->nlinks= additional->alinks= 0;
 189       additional->links= 0;
 190       if (current->nlinks==current->alinks) {
 191         current->alinks++;
 192         current->alinks<<=1;
 193         current->links= mrealloc(current->links,
 194                                  sizeof(*current->links) * current->alinks);
 195       }
 196       current->links[current->nlinks].col= cv;
 197       current->links[current->nlinks].then= additional;
 198       current->nlinks++;
 199       current= additional;
 200
 201     found_link:;
 202     }
 203
 204     dbassert(!current->s[0]);
 205     strcpy(current->s, chrs);
 206     current->endsword= endsword;
 207   }
 208   sysassert(!ferror(db));
 209   sysassert(!fclose(db));
 210 }
 211
 212 static void cu_pr_ctxmap(unsigned ctxmap) {
 213   fprintf(resolver,"{");
 214   const char *spc="";
 215   int ctxi;
 216   for (ctxi=0; ctxi<NCONTEXTS; ctxi++) {
 217     if (!(ctxmap & (1u << ctxi))) continue;
 218     fprintf(resolver,"%s%s",spc,context_names[ctxi]);
 219     spc=" ";
 220   }
 221   fprintf(resolver,"}");
 222 }
 223
 224 static void callout_unknown(OcrReader *rd, int w, Pixcol cols[],
 225                             int unk_l, int unk_r, unsigned unk_ctxmap) {
 226   int jobpipe[2],donepipe[2], c,i, x,y;
 227   const OcrResultGlyph *s;
 228   const char *p;
 229   char cb;
 230   Pixcol pv;
 231
 232   if (!resolver) {
 233     sysassert(! pipe(jobpipe) );
 234     sysassert(! pipe(donepipe) );
 235     resolver_pid= fork();
 236     sysassert(resolver_pid!=-1);
 237     if (!resolver_pid) {
 238       sysassert( dup2(jobpipe[0],0) ==0 );
 239       sysassert(! close(jobpipe[1]) );
 240       sysassert(! close(donepipe[0]) );
 241       /* we know donepipe[1] is >= 4 and we have dealt with all the others
 242        * so we aren't in any danger of overwriting some other fd 4: */
 243       sysassert( dup2(donepipe[1],4) ==4 );
 244       execlp("./yppsc-ocr-resolver", "yppsc-ocr-resolver",
 245              DEBUGP(callout) ? "--debug" : "--noop-arg",
 246              "--automatic-1",
 247              (char*)0);
 248       sysassert(!"execlp failed");
 249     }
 250     sysassert(! close(jobpipe[0]) );
 251     sysassert(! close(donepipe[1]) );
 252     resolver= fdopen(jobpipe[1],"w"); sysassert(resolver);
 253     resolver_done= donepipe[0];
 254   }
 255   fprintf(resolver,"%d %d ",unk_l,unk_r);
 256   cu_pr_ctxmap(unk_ctxmap);
 257   for (i=0, s=rd->results; i<rd->nresults; i++, s++) {
 258     if (!strcmp(s->s," ")) continue;
 259     fprintf(resolver," %d %d ",s->l,s->r);
 260     cu_pr_ctxmap(s->ctxmap);
 261     fprintf(resolver," ");
 262     for (p=s->s; (c= *p); p++) {
 263       if (c=='\\') fprintf(resolver,"\\%c",c);
 264       else if (c>=33 && c<=126) fputc(c,resolver);
 265       else fprintf(resolver,"\\x%02x",(unsigned char)c);
 266     }
 267   }
 268   fputc('\n',resolver);
 269
 270   fprintf(resolver,
 271           "/* XPM */\n"
 272           "static char *t[] = {\n"
 273           "/* columns rows colors chars-per-pixel */\n"
 274           "\"%d %d 2 1\",\n"
 275           "\"  c black\",\n"
 276           "\"o c white\",\n",
 277           w,rd->h);
 278   for (y=0, pv=1; y<rd->h; y++, pv<<=1) {
 279     fputc('"',resolver);
 280     for (x=0; x<w; x++)
 281       fputc(cols[x] & pv ? 'o' : ' ', resolver);
 282     fputs("\",\n",resolver);
 283   }
 284   fputs("};\n",resolver);
 285   sysassert(!ferror(resolver));
 286   sysassert(!fflush(resolver));
 287
 288   sysassert(resolver);
 289
 290   int r;
 291   for (;;) {
 292     r= read(resolver_done,&cb,1);
 293     if (r==-1) { sysassert(errno==EINTR); continue; }
 294     break;
 295   }
 296
 297   if (r==0) {
 298     pid_t pid;
 299     int st;
 300     for (;;) {
 301       pid= waitpid(resolver_pid, &st, 0);
 302       if (pid==-1) { sysassert(errno==EINTR); continue; }
 303       break;
 304     }
 305     sysassert(pid==resolver_pid);
 306     if (WIFEXITED(st)) {
 307       if (WEXITSTATUS(st))
 308         fatal("character resolver failed with nonzero exit status %d",
 309               WEXITSTATUS(st));
 310       fclose(resolver);
 311       close(resolver_done);
 312       resolver= 0;
 313     } else if (WIFSIGNALED(st)) {
 314       fatal("character resolver died due to signal %s%s",
 315             strsignal(WTERMSIG(st)), WCOREDUMP(st)?" (core dumped)":"");
 316     } else {
 317       fatal("character resolver gave strange wait status %d",st);
 318     }
 319   } else {
 320     assert(r==1);
 321     sysassert(cb==0);
 322   }
 323
 324   readdb(rd);
 325 }
 326
 327 static void add_result(OcrReader *rd, const char *s, int l, int r,
 328                        unsigned ctxmap) {
 329   if (rd->nresults >= rd->aresults) {
 330     rd->aresults++; rd->aresults<<=1;
 331     rd->results= mrealloc(rd->results, sizeof(*rd->results)*rd->aresults);
 332   }
 333   rd->results[rd->nresults].s= s;
 334   rd->results[rd->nresults].l= l;
 335   rd->results[rd->nresults].r= r;
 336   rd->results[rd->nresults].ctxmap= ctxmap;
 337   rd->nresults++;
 338 }
 339
 340
 341 const char *ocr_celltype_name(OcrCellType ct) { return ct->name; }
 342
 343 OcrResultGlyph *ocr(OcrReader *rd, OcrCellType ct, int w, Pixcol cols[]) {
 344   int nspaces;
 345   unsigned ctxmap;
 346   int ctxi, i, x;
 347
 348  restart:
 349
 350   nspaces=- w;
 351   ctxmap= ct->initial;
 352   rd->nresults=0;
 353   debugf("OCR h=%d w=%d",rd->h,w);
 354   for (x=0; x<w; x++) debugf(" %"PSPIXCOL(PRIx),cols[x]);
 355   debugf("\n");
 356   debug_flush();
 357
 358   x=0;
 359   for (;;) {
 360     debug_flush();
 361     /* skip spaces */
 362     if (x>=w)
 363       break;
 364
 365     if (!cols[x]) {
 366       nspaces++;
 367       x++;
 368       if (nspaces == ct->space_spaces) {
 369         debugf("OCR  x=%x nspaces=%d space\n",x,nspaces);
 370         ctxmap= ct->nextword;
 371       }
 372       continue;
 373     }
 374
 375     /* something here, so we need to add the spaces */
 376     if (nspaces >= ct->space_spaces)
 377       add_result(rd," ",x-nspaces,x+1,0);
 378     nspaces=0;
 379
 380     /* find character */
 381     int lx=x;
 382
 383     DatabaseNode *uniquematch= 0;
 384     int uniquematch_rx=-1;
 385
 386     debugf("OCR  lx=%d ctxmap=%x  ",lx,ctxmap);
 387
 388     for (ctxi=0; ctxi<NCONTEXTS; ctxi++) {
 389       DatabaseNode *current= &rd->contexts[ctxi];;
 390       DatabaseNode *bestmatch= 0;
 391       int bestmatch_rx=-1;
 392
 393       x= lx;
 394       if (!(ctxmap & (1u << ctxi))) continue;
 395       debugf(" || %s",context_names[ctxi]);
 396
 397       for (;;) {
 398         debug_flush();
 399         debugf(" | x=%d",x);
 400         if (x>w) break;
 401         Pixcol cv= cols[x];
 402         debugf(" cv=%"PSPIXCOL(PRIx),cv);
 403         for (i=0; i<current->nlinks; i++)
 404           if (current->links[i].col == cv)
 405             goto found;
 406         /* not found */
 407         debugf(" ?");
 408         break;
 409
 410       found:
 411         current= current->links[i].then;
 412         if (current->s[0]) {
 413           debugf(" \"%s\"%s",current->s,current->endsword?"_":"");
 414           bestmatch= current;
 415           bestmatch_rx= x;
 416         } else {
 417           debugf(" ...");
 418         }
 419
 420         x++;
 421       }
 422
 423       if (bestmatch) {
 424         if (uniquematch && strcmp(bestmatch->s, uniquematch->s)) {
 425           debugf( " ambiguous");
 426           uniquematch= 0;
 427           break;
 428         }
 429         uniquematch= bestmatch;
 430         uniquematch_rx= bestmatch_rx;
 431       }
 432     }
 433
 434     if (uniquematch) {
 435       debugf(" || YES");
 436       add_result(rd, uniquematch->s, lx, uniquematch_rx, ctxmap);
 437       x= uniquematch_rx+1;
 438       if (uniquematch->s[0]) ctxmap= ct->midword;
 439       else debugf(" (empty)");
 440       if (uniquematch->endsword) {
 441         nspaces= ct->space_spaces;
 442         debugf("_");
 443         ctxmap= ct->nextword;
 444       }
 445       debugf("\n");
 446     } else {
 447       int rx;
 448       debugf(" || UNKNOWN");
 449       for (rx=lx; rx<w && cols[rx]; rx++);
 450       debugf(" x=%d ctxmap=%x %d..%d\n",x, ctxmap, lx,rx);
 451       debug_flush();
 452       callout_unknown(rd, w,cols, lx,rx-1, ctxmap);
 453       goto restart;
 454     }
 455   }
 456   add_result(rd, 0,-1,-1,0);
 457   debugf("OCR  finished %d glyphs\n",rd->nresults);
 458   debug_flush();
 459   return rd->results;
 460 }
 461
 462 OcrReader *ocr_init(int h) {
 463   OcrReader *rd;
 464
 465   rd= mmalloc(sizeof(*rd));
 466   memset(rd,0,sizeof(*rd));
 467   rd->h= h;
 468   readdb(rd);
 469   return rd;
 470 }