图像处理算法研究的程序框架
目录
1 程序框架简介
2 C#图像读取、显示、保存模块
3 C动态库图像算法模块
4 C#调用C动态库
5 演示Demo
5.1 开发环境
5.2 功能介绍
5.3 下载地址
参考
1 程序框架简介
一个图像处理算法研究的常用程序逻辑框架，如下图所示
在该框架中，将图像处理算法产品分为上层模块和底层模块两个部分。
底层模块使用C/C++实现算法API，提供给上层模块调用；上层模块执行调用API和一些界面功能的实现，最后得到不同平台的软件产品。
本文使用使用C/C++进行图像算法API开发，具有安全、高效和方便多平台移植的优点，目前大多数图像软件都是基于C/C++来开发的；使用C#来做上层调用与界面设计，是因为C#具有优秀的面向对象能力，界面设计方便快捷，而且对于图像读取、保存、显示已经做了良好的封装，避免了图像编解码的问题，相对使用MFC大大简化了开发逻辑，提升了开发效率。
2 C#图像读取、显示、保存模块
代码相对简单，直接给出模块代码
using System;
using System.Collections.Generic;
using System.ComponentModel;
using System.Data;
using System.Drawing;
using System.Linq;
using System.Text;
using System.Threading.Tasks;
using System.Windows.Forms;
using System.Drawing.Imaging;
using System.IO;
namespace ImageProcessDemo
{
public partial class FormMain : Form
{
public FormMain()
{
InitializeComponent();
}
#region 变量名字
// 图像文件名称
private String curFileName = null;
// 当前图像变量
private Bitmap curBitmap = null;
// 原图
private Bitmap srcBitmap = null;
#endregion
#region 图像打开和保存模块
// 图像打开
public void OpenFile()
{
OpenFileDialog ofd = new OpenFileDialog();
ofd.Filter = "所有图像文件 | *.bmp; *.pcx; *.png; *.jpg; *.gif;" +
"*.tif; *.ico; *.dxf; *.cgm; *.cdr; *.wmf; *.eps; *.emf|" +
"位图( *.bmp; *.jpg; *.png;...) | *.bmp; *.pcx; *.png; *.jpg; *.gif; *.tif; *.ico|" +
"矢量图( *.wmf; *.eps; *.emf;...) | *.dxf; *.cgm; *.cdr; *.wmf; *.eps; *.emf";
ofd.ShowHelp = true;
ofd.Title = "打开图像文件";
if (ofd.ShowDialog() == DialogResult.OK)
{
curFileName = ofd.FileName;
try
{
curBitmap = (Bitmap)System.Drawing.Image.FromFile(curFileName);
srcBitmap = new Bitmap(curBitmap);
}
catch (Exception exp)
{ MessageBox.Show(exp.Message); }
}
}
// 图像保存
public void SaveFile()
{
SaveFileDialog sfd = new SaveFileDialog();
sfd.Filter = @"Bitmap文件(*.bmp)|*.bmp|Jpeg文件(*.jpg)|*.jpg|PNG文件(*.png)|*.png|所有合适文件(*.bmp,*.jpg,*.png)|*.bmp;*.jpg;*.png";
sfd.FilterIndex = 3;
sfd.RestoreDirectory = true;
if (sfd.ShowDialog() == DialogResult.OK)
{
ImageFormat format = ImageFormat.Jpeg;
switch (Path.GetExtension(sfd.FileName).ToLower())
{
case ".jpg":
format = ImageFormat.Jpeg;
break;
case ".bmp":
format = ImageFormat.Bmp;
break;
case ".png":
format = ImageFormat.Png;
break;
default:
MessageBox.Show("Unsupported image format was specified!");
return;
}
pictureBox1.Image.Save(sfd.FileName, format);
}
}
// 鼠标按键按下显示原图
private void pictureBox1_MouseDown(object sender, MouseEventArgs e)
{
if (srcBitmap != null)
pictureBox1.Image = srcBitmap;
}
// 鼠标按键抬起显示效果图
private void pictureBox1_MouseUp(object sender, MouseEventArgs e)
{
if (curBitmap != null)
pictureBox1.Image = curBitmap;
}
// open按钮事件
private void btn_open_Click(object sender, EventArgs e)
{
OpenFile();
if (curBitmap != null)
{
pictureBox1.Image = (Image)curBitmap;
}
}
// save按钮事件
private void btn_save_Click(object sender, EventArgs e)
{
if (pictureBox1.Image != null)
SaveFile();
}
#endregion
}
}
3 C动态库图像算法模块
构建C实现获取像素RGB值的API代码。
#include <stdlib.h>
#include <math.h>
#include <string.h>
#include <stdio.h>
#include "ImageProcessAPI.h"
int getPixel(unsigned char *srcData, int width, int height, int stride, int x, int y, int rgba[4])
{
x = x < 0 ? 0 : (x > width - 1 ? width - 1 : x);
y = y < 0 ? 0 : (y > height - 1 ? height - 1 : y);
int ret = 0;
if(srcData == NULL)
{
printf("input image is null!");
return -1;
}
// 图像处理，获取像素RGBA
int pos = x * 4 + y * stride;
rgba[0] = srcData[pos + 2];
rgba[1] = srcData[pos + 1];
rgba[2] = srcData[pos + 0];
rgba[3] = srcData[pos + 3];
return ret;
};4 C#调用C动态库
在C#中调用C/C++动态库需要引用 System.Runtime.InteropServices 命名空间，实例代码如下
using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Text;
using System.Drawing;
using System.Drawing.Imaging;
using System.Runtime.InteropServices;
namespace ImageProcessDemo
{
unsafe class ImageProcessBitmap
{
// 引用DLL中的方法，此处ImageProcessDll为DLL的名字
[DllImport("ImageProcessDll.dll", CallingConvention = CallingConvention.Cdecl, CharSet = CharSet.None, ExactSpelling = true)]
// 封装C中的API接口，此处应注意C#和C之间的数据类型转换问题，所有参数的数据类型必须一致
// getPixel为C中的接口名称
private static extern int getPixel(byte* srcData, int width, int height, int stride, int x, int y, int[] rgba);
// C#层接口调用
// GetImgPixel为C#中封装的接口名称，该接口调用C中的getPixel
public Bitmap GetImgPixel(Bitmap src, int x, int y, ref int[] rgba)
{
// 生成图像备份
Bitmap a = new Bitmap(src);
// 获取图像的宽度和高度
int w = a.Width;
int h = a.Height;
// 获取并锁定图像数据区域
// 依据图像格式可选择16/24/32位等格式
BitmapData srcData = a.LockBits(new Rectangle(0, 0, a.Width, a.Height), ImageLockMode.ReadWrite, PixelFormat.Format32bppArgb);
// 传递给C接口
getPixel((byte*)srcData.Scan0, w, h, srcData.Stride, x, y, rgba);
// 解锁图像数据区域
a.UnlockBits(srcData);
return a;
}
}
}在C#界面中增加代码实现：用鼠标单击图像，界面上就会显示对应位置像素的RGB值。
#region 图像处理，用鼠标单击图像，界面上就会显示对应位置像素的RGB值
// 图像处理类
ImageProcessBitmap imageProcess = new ImageProcessBitmap();
// 变量
private int[] rgba = new int[4];
private void pictureBox1_MouseMove(object sender, MouseEventArgs e)
{
if (pictureBox1.Image != null)
{
curBitmap = imageProcess.GetImgPixel(srcBitmap, e.X, e.Y, ref rgba);
label_rgba.Text = "RGBA: (" + rgba[0].ToString() + "," + rgba[1].ToString() + "," + rgba[2].ToString() + "," + rgba[3].ToString() + ")";
}
}
#endregion5 演示Demo
5.1 开发环境
-
Windows 10 Pro x64
-
Visual Studio 2015
5.2 功能介绍
演示程序主界面如下图所示，具有图像读取、显示、保存以及随着光标的滑动会动态显示光标所在位置对应图像像素的RGB值等功能。
5.3 下载地址
开发环境：
-
Windows 10 pro x64
-
Visual Studio 2015
下载地址： 图像处理算法研究的程序框架
参考
图像视频滤镜与人像美颜美妆算法详解. 胡耀武、谭娟、李云夕. 电子工业出版社、2020-07