# 导入需要的包
import gradio as gr
import numpy as np
import torch
import torchvision.utils
from PIL import Image, ImageColor
from tqdm import tqdm
from diffusers import DDPMPipeline, DDIMScheduler

# 检测可用的device
device = torch.device("cuda" if torch.cuda.is_available() else "cpu")
print("*" * 10 + " device " + "*" * 10)
print(device)

# 载入一个预训练过的管线
pipeline_name = "johnowhitaker/sd-class-wikiart-from-bedrooms"
image_pipe = DDPMPipeline.from_pretrained(pipeline_name).to(device)

# 使用DDIM调度器，仅用40步生成一些图片
scheduler = DDIMScheduler.from_pretrained(pipeline_name)
# 这里使用稍微多一些的步数
scheduler.set_timesteps(50)

# 给定一个RGB值，返回一个损失值，用于衡量图片的像素值与目标颜色相差多少：这里的目标颜色是一种浅蓝绿色，对应的RGB值为（0.1， 0.9， 0.5）
def color_loss(images, target_color=(0.1, 0.9, 0.5)):
    # torch.ToTensor()取值范围是[0, 1]
    # 首先对target_color进行归一化，使它的取值区间为（-1， 1）
    target = (
        torch.tensor(target_color).to(images.device) * 2 - 1
    )

    # 将所生成目标张量的形状改为（b, c, h, w）,以适配输入图像images的张量形状。
    target = target[
        None, :, None, None
    ]

    # 计算图片的像素值以及目标颜色的均方误差
    # abs()：求绝对值
    # mean()：求平均值
    error = torch.abs(
        images - target
    ).mean()
    return error

# generate(颜色， 引导损失强度)  函数用于生成图片
def generate(color, guidance_loss_scale):
    # 将得到的颜色字符串 color 转换为 “RGB” 模式
    target_color = ImageColor.getcolor(color, "RGB")

    # 目标颜色值在[0, 1]
    target_color = [a / 255 for a in target_color]

    # 使用1幅 随机噪声图像 进行循环采样
    x = torch.randn(4, 3, 256, 256).to(device)
    # tqdm()：显示进度条      enumerate()：返回数据和数据索引下标
    for i, t in tqdm(enumerate(scheduler.timesteps)):
        # 对随机噪声图像添加时间步并作为模型输入
        model_input = scheduler.scale_model_input(x, t)
        # 预测噪声
        with torch.no_grad():
            noise_pred = image_pipe.unet(model_input, t)["sample"]
        # 设置输入图像的requires_grad属性为True
        x = x.detach().requires_grad_()
        # 模型输出当前时间步“去噪”后的图像
        x0 = scheduler.step(noise_pred, t, x).pred_original_sample
        # 计算损失值 * 引导损失强度
        loss = color_loss(x0, target_color) * guidance_loss_scale
        # 获取梯度
        con_grad = -torch.autograd.grad(loss, x)[0]
        # 根据梯度修改x
        x = x.detach() + con_grad
        # 使用调度器更新x
        x = scheduler.step(noise_pred, t, x).prev_sample
    # 查看结果，使用网格显示图像，每行显示4幅图像。
    grid = torchvision.utils.make_grid(x, nrow=4)
    # [0, 1]
    im = grid.permute(1, 2, 0).cpu().clip(-1, 1) * 0.5 + 0.5
    # # np.array()：转换为数组
    # # np.astype()：强转数据类型
    # # Image.fromarray()：array 转化为 Image
    im = Image.fromarray(np.array(im*255).astype(np.uint8))
    # 保存图片test.jpeg，格式为jpeg
    im.save("test.jpeg")
    # 返回图片
    return im

# 输入
inputs = [
    # 颜色选择器
    gr.ColorPicker(label="color", value="55FFAA"),
    # 滑动条
    gr.Slider(label="guidance_scale", minimum=0, maximum=30, value=3)
]

# 输出图像
outputs = gr.Image(label="result")

# 演示程序(demonstrate)的接口
demo = gr.Interface(
    fn=generate,
    inputs=inputs,
    outputs=outputs,
    # 示例
    examples=[
        ["#BB2266", 3],
        ["#44CCAA", 5]
    ]
)
# 通过设置debug=True,你将能够在CoLab平台上看到错误信息
demo.launch(debug=True)