C++图像处理 -- 数据类型及公用函数

最新推荐文章于 2024-10-08 13:14:23 发布

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分类专栏：图像处理与机器视觉 C++ 收藏之有价值博文

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本文介绍了一个C++头文件BmpData.h，它包含了Gdiplus.h文件，并提供了处理图像的基础函数。通过使用GDI+位图数据结构BitmapData，可以实现图像的读取、修改和保存。文章详细解释了如何设置和获取图像的插值模式、Alpha通道标志，以及如何锁定和解锁GDI+位图扫描线。此外，还提供了获取32位子位图数据结构的方法，以及如何释放分配的扫描线内存。本文旨在提供一种简单且高效的图像处理方式，适用于C++编程环境。

摘要生成于 C知道，由 DeepSeek-R1 满血版支持，前往体验 >

阅读提示：

《C++图像处理》系列以代码清晰，可读性为主，全部使用C++代码。

《Delphi图像处理》系列以效率为侧重点，一般代码为PASCAL，核心代码采用BASM。

尽可能保持二者内容一致，可相互对照。

因水平有限，错误在所难免，欢迎指正和指导。邮箱地址：maozefa@hotmail.com

这里可访问《C++图像处理 -- 文章索引》

http://blog.youkuaiyun.com/maozefa/article/details/7188505

不经意间，用C++写了不少有关图像处理的文章，与《Delphi图像处理》系列文章相比，文章之间缺乏必要的联系性，因此有必要进行一些调整，并都纳入《C++图像处理系列》。

本文写了一个C++头文件BmpData.h，它包含了Gdiplus.h文件，并提供了几个最基础的函数。

以后，所有《C++图像处理》系列的文章都包含此头文件，并直接使用GDI+位图数据结构BitmapData类型处理图像。例子也以GDI+位图为主。

[cpp] view plain copy print ?

//---------------------------------------------------------------------------
#ifndef BmpDataH
#define BmpDataH
#include <windows.h>
#include <algorithm>
using std::min;
using std::max;
#include <gdiplus.h>
using namespace Gdiplus;
//---------------------------------------------------------------------------
#define ScanAllocFlag 0x00000100
#define PixelAlphaFlag 0x00010000
//---------------------------------------------------------------------------
// 定义象素插值方式
typedef enum
{
InterpolateModeDefault, // 缺省为线形插值
InterpolateModeNear, // 临近插值
InterpolateModeBilinear,// 线形插值
InterpolateModeBicubic // 双立方插值
}InterpolateMode;
typedef enum
{
// PixelFormatInValid,
PixelFormat1bit,
PixelFormat4bit,
PixelFormat8bit,
PixelFormat15bit,
PixelFormat16bit,
PixelFormat24bit,
PixelFormat32bit
}ImagePixelFormat;
// 定义ARGB像素结构
typedef union
{
ARGB Color;
struct
{
BYTE Blue;
BYTE Green;
BYTE Red;
BYTE Alpha;
};
}ARGBQuad, *PARGBQuad;
//---------------------------------------------------------------------------
FORCEINLINE
VOID SetAlphaFlag(BitmapData *data, BOOL isAlpha)
{
if (isAlpha) data->Reserved |= PixelAlphaFlag;
else data->Reserved &= ~PixelAlphaFlag;
}
//---------------------------------------------------------------------------
FORCEINLINE
BOOL HasAlphaFlag(CONST BitmapData *data)
{
return (data->Reserved & PixelAlphaFlag) != 0;
}
//---------------------------------------------------------------------------
FORCEINLINE
VOID SetInterpolateMode(BitmapData *data, InterpolateMode mode)
{
data->Reserved = (data->Reserved & 0xffffff) | (mode << 24);
}
//---------------------------------------------------------------------------
FORCEINLINE
InterpolateMode GetInterpolateMode(CONST BitmapData *data)
{
return (InterpolateMode)(data->Reserved >> 24);
}
//---------------------------------------------------------------------------
// 锁定GDI+32位位图扫描线到data
FORCEINLINE
VOID LockBitmap(Gdiplus::Bitmap *bmp, BitmapData *data)
{
Gdiplus::Rect r(0, 0, bmp->GetWidth(), bmp->GetHeight());
BOOL hasAlpha = bmp->GetPixelFormat() & PixelFormatAlpha;
bmp->LockBits(&r, ImageLockModeRead | ImageLockModeWrite,
PixelFormat32bppARGB, data);
SetAlphaFlag(data, hasAlpha);
}
//---------------------------------------------------------------------------
// GDI+位图扫描线解锁
FORCEINLINE
VOID UnlockBitmap(Gdiplus::Bitmap *bmp, BitmapData *data)
{
data->Reserved &= 0xff;
bmp->UnlockBits(data);
}
//---------------------------------------------------------------------------
// 用给定的图像数据制造并返回与GDI+兼容的32位位图数据结构。
// 参数；宽度，高度，扫描线宽度，扫描线首地址，alpha标记，返回的位图数据结构指针。
// 注：如果stride=0，自动计算扫描线宽度
FORCEINLINE
VOID GetBitmapData(INT width, INT height, INT stride, LPVOID scan0,
ImagePixelFormat format, BOOL isAlpha, BitmapData *data)
{
INT bits[] = {0x100, 0x400, 0x800, 0x1005, 0x1000, 0x1800, 0x2000};
data->Width = width;
data->Height = height;
data->Scan0 = scan0;
data->PixelFormat = bits[format];
if (stride)
data->Stride = stride;
else
data->Stride = (INT)((width * (data->PixelFormat >> 8) + 31) & ~31) >> 3;
SetAlphaFlag(data, isAlpha);
}
//---------------------------------------------------------------------------
// 用给定的宽度、高度和像素位数制造并返回新的与GDI+兼容的位图数据结构。
// 必须用FreeBitmapData释放
FORCEINLINE
VOID GetBitmapData(INT width, INT height, ImagePixelFormat format, BitmapData *data)
{
GetBitmapData(width, height, 0, NULL, format, format == PixelFormat32bit, data);
data->Scan0 = GlobalLock(GlobalAlloc(GHND, data->Height * data->Stride));
if (data->Scan0) data->Reserved |= ScanAllocFlag;
}
//---------------------------------------------------------------------------
// 用给定的宽度和高度制造并返回新的与GDI+兼容的32位位图数据结构。
// 必须用FreeBitmapData释放
FORCEINLINE
VOID GetBitmapData(INT width, INT height, BitmapData *data)
{
GetBitmapData(width, height, PixelFormat32bit, data);
}
//---------------------------------------------------------------------------
// 获取32位子位图数据结构
FORCEINLINE
BOOL GetBitmapData(CONST BitmapData *data, INT x, INT y, INT width, INT height, BitmapData *sub)
{
width += x;
height += y;
if (width > (INT)data->Width)
width = data->Width;
if (height > (INT)data->Height)
height = data->Height;
INT ScanOffset = 0;
if (x > 0)
{
width -= x;
ScanOffset += (x << 2);
}
if (y > 0)
{
height -= y;
ScanOffset += (y * data->Stride);
}
sub->Scan0 = (LPBYTE)data->Scan0 + ScanOffset;
if (width <= 0 || height <= 0)
return FALSE;
sub->Width = width;
sub->Height = height;
sub->Stride = data->Stride;
sub->PixelFormat = data->PixelFormat;
sub->Reserved = data->Reserved & ~ScanAllocFlag;
return TRUE;
}
//---------------------------------------------------------------------------
// 如果data分配了扫描线内存，释放扫描线内存
FORCEINLINE
VOID FreeBitmapData(BitmapData *data)
{
if ((data->Reserved & ScanAllocFlag) && data->Scan0)
{
HGLOBAL handle = GlobalHandle(data->Scan0);
if (handle)
{
GlobalUnlock(handle);
GlobalFree(handle);
}
data->Reserved = 0;
}
}
//---------------------------------------------------------------------------
// 获取32位位图数据拷贝参数
// 参数：目标数据，源数据，宽度，高度，目标扫描线，源扫描线，目标偏移，源偏移
FORCEINLINE
VOID GetDataCopyParams(CONST BitmapData *dest, CONST BitmapData *source,
UINT &width, UINT &height, PARGBQuad &dstScan0, PARGBQuad &srcScan0,
INT &dstOffset, INT &srcOffset)
{
width = dest->Width < source->Width? dest->Width : source->Width;
height = dest->Height < source->Height? dest->Height : source->Height;
dstScan0 = (PARGBQuad)dest->Scan0;
srcScan0 = (PARGBQuad)source->Scan0;
dstOffset = (dest->Stride >> 2) - (INT)width;
srcOffset = (source->Stride >> 2) - (INT)width;
}
//---------------------------------------------------------------------------
// 获取并返回32位位图数据结构data的边框扩展图像数据结构。Radius：扩展半径
FORCEINLINE
VOID GetExpendData(CONST BitmapData *data, UINT radius, BitmapData *exp)
{
GetBitmapData(data->Width + (radius << 1), data->Height + (radius << 1),
PixelFormat32bit, exp);
SetAlphaFlag(exp, HasAlphaFlag(data));
BitmapData sub;
PARGBQuad pd, ps;
UINT width, height;
INT dstOffset, srcOffset;
GetBitmapData(exp, radius, radius, data->Width, data->Height, &sub);
GetDataCopyParams(&sub, data, width, height, pd, ps, dstOffset, srcOffset);
PARGBQuad pt = pd - radius;
UINT x, y;
// 如果图像数据含Alpha，转换为PARGB像素格式
if (HasAlphaFlag(data))
{
for (y = 0; y < height; y ++, pd += dstOffset, ps += srcOffset)
{
for (x = 0; x < width; x ++, pd ++, ps ++)
{
pd->Blue = (ps->Blue * ps->Alpha + 127) / 255;
pd->Green = (ps->Green * ps->Alpha + 127) / 255;
pd->Red = (ps->Red * ps->Alpha + 127) / 255;
pd->Alpha = ps->Alpha;
}
}
}
// 否则, 直接像素拷贝
else
{
for (y = 0; y < height; y ++, pd += dstOffset, ps += srcOffset)
{
for (x = 0; x < width; *pd ++ = *ps ++, x ++);
}
}
// 扩展左右边框像素
for (y = 0, pd = pt; y < height; y ++)
{
for (x = 0, ps = pd + radius; x < radius; *pd ++ = *ps, x ++);
for (x = 0, pd += width, ps = pd - 1; x < radius; *pd ++ = *ps, x ++);
}
// 扩展头尾边框像素
PARGBQuad pb = (PARGBQuad)((LPBYTE)pd - exp->Stride);
PARGBQuad pd0 = (PARGBQuad)exp->Scan0;
for (y = 0; y < radius; y ++)
{
for (x = 0; x < exp->Width; *pd0 ++ = pt[x], *pd ++ = pb[x], x ++);
}
}
//---------------------------------------------------------------------------
// PARGB格式转换成ARGB格式
FORCEINLINE
VOID PArgbConvertArgb(BitmapData *data)
{
PARGBQuad p = (PARGBQuad)data->Scan0;
INT dataOffset = (data->Stride >> 2) - (INT)data->Width;
for (UINT y = 0; y < data->Height; y ++, p += dataOffset)
{
for (UINT x = 0; x < data->Width; x ++, p ++)
{
p->Blue = p->Blue * 255 / p->Alpha;
p->Green = p->Green * 255 / p->Alpha;
p->Red = p->Red * 255 / p->Alpha;
}
}
}
//---------------------------------------------------------------------------
// ARGB格式转换成PARGB格式
FORCEINLINE
VOID ArgbConvertPArgb(BitmapData *data)
{
PARGBQuad p = (PARGBQuad)data->Scan0;
INT dataOffset = (data->Stride >> 2) - (INT)data->Width;
for (UINT y = 0; y < data->Height; y ++, p += dataOffset)
{
for (UINT x = 0; x < data->Width; x ++, p ++)
{
p->Blue = (p->Blue * p->Alpha + 127) / 255;
p->Green = (p->Green * p->Alpha + 127) / 255;
p->Red = (p->Red * p->Alpha + 127) / 255;
}
}
}
//---------------------------------------------------------------------------
#endif