数字图像处理

 代码类等技术以实现简单的数字图像处理。
　　一．概述：

　　本文的实例是一个数字图像处理的应用程序，它完成的功能包括对图像颜色的翻转、对图像进行灰度处理和对图像进行增亮处理。该程序对图像进行处理部分的代码包含在一个专门的Filters类里面，通过调用该类里的静态成员函数，我们就可以实现相应的图像处理功能了。为实现图像处理，我们要对图像进行逐个象素处理。我们知道图像是由一个个的象素点组成的，对一幅图像的每个象素进行了相应的处理，最后整个图像也就处理好了。在这个过程中，我们只需对每个象素点进行相应的处理，在处理过程中却不需要考虑周围象素点对其的影响，所以相对来说程序的实现就变得简单多了。

　　由于GDI+中的BitmapData类不提供对图像内部数据的直接访问的方法，我们唯一的办法就是使用指针来获得图像的内部数据，这时我们就得运用unsafe这个关键字来指明函数中访问图像内部数据的代码块了。在程序中，我还运用了打开文件和保存文件等选项，以使我们的辛勤劳动不付之东流。


　　二．程序的实现：

　　1．打开Visual Studio.net，新建一个Visual C#的项目，在模板中选择"Windows 应用程序"即可，项目名称可自定（这里为ImageProcessor）。

　　2．为使窗体能显示图像，我们需要重载窗体的OnPaint（）事件函数，在该函数中我们将一个图像绘制在程序的主窗体上，为了使窗体能显示不同尺寸大小的图像，我们还将窗体的AutoScroll属性设置为true。这样，根据图像的尺寸，窗体两边就会出现相应的滚动条。该函数的实现如下：


private void Form1_Paint(object sender, System.Windows.Forms.PaintEventArgs e)
{
Graphics g = e.Graphics;
g.DrawImage(m_Bitmap, new Rectangle(this.AutoScrollPosition.X, this.AutoScrollPosition.Y,
(int)(m_Bitmap.Width), (int)(m_Bitmap.Height)));
}

3．给主窗体添加一个主菜单，该主菜单完成了一些基本的操作，包括"打开文件"、"保存文件"、"退出"、"翻转操作"、"灰度操作"、"增亮操作"等。前面三个操作完成图像文件的打开和保存以及程序的退出功能，相应的事件处理函数如下：

private void menuItemOpen_Click(object sender, System.EventArgs e)
{
OpenFileDialog openFileDialog = new OpenFileDialog();
openFileDialog.Filter = "Bitmap文件(*.bmp)|*.bmp|
Jpeg文件(*.jpg)|*.jpg|
所有合适文件(*.bmp/*.jpg)|*.bmp/*.jpg";
openFileDialog.FilterIndex = 2 ;
openFileDialog.RestoreDirectory = true ;
if(DialogResult.OK == openFileDialog.ShowDialog())
{
m_Bitmap = (Bitmap)Bitmap.FromFile(openFileDialog.FileName, false);
this.AutoScroll = true;
this.AutoScrollMinSize=new Size ((int)(m_Bitmap.Width),(int)
m_Bitmap.Height));
this.Invalidate();
}
}

　　其中，m_Bitmap为主窗体类的一个数据成员，声明为private System.Drawing.Bitmap m_Bitmap;（注：因为程序中用到了相关的类，所以在程序文件的开始处应添加using System.Drawing.Imaging;）同时，在该类的构造函数中，我们必须先给它new一个Bitmap对象：m_Bitmap = new Bitmap(2,2);上述代码中的this.Invalidate();完成主窗体的重绘工作，它调用了主窗体的OnPaint（）函数，结果就将打开的图像文件显示在主窗体上。

private void menuItemSave_Click(object sender, System.EventArgs e)
{
SaveFileDialog saveFileDialog = new SaveFileDialog();
saveFileDialog.Filter = "Bitmap文件(*.bmp)|*.bmp|
Jpeg文件(*.jpg)|*.jpg|
所有合适文件(*.bmp/*.jpg)|*.bmp/*.jpg";
saveFileDialog.FilterIndex = 1 ;
saveFileDialog.RestoreDirectory = true ;
if(DialogResult.OK == saveFileDialog.ShowDialog())
{
m_Bitmap.Save(saveFileDialog.FileName);
}
}

　　其中m_Bitmap.Save(saveFileDialog.FileName);一句完成了图像文件的保存，正是运用了GDI+的强大功能，我们只需这么一条简单的语句就完成了以前很大工作量的任务，所以合理运用.NET中的新机制一定会大大简化我们的工作的。

private void menuItemExit_Click(object sender, System.EventArgs e)
{
this.Close();
}

　　接下来，三个主要操作的事件处理函数如下：

private void menuItemInvert_Click(object sender, System.EventArgs e)
{
if(Filters.Invert(m_Bitmap))
this.Invalidate();
}
private void menuItemGray_Click(object sender, System.EventArgs e)
{
if(Filters.Gray(m_Bitmap))
this.Invalidate();
}
private void menuItemBright_Click(object sender, System.EventArgs e)
{
Parameter dlg = new Parameter();
dlg.nValue = 0;
if (DialogResult.OK == dlg.ShowDialog())
{
if(Filters.Brightness(m_Bitmap, dlg.nValue))
this.Invalidate();
}
}

　　三个函数中分别调用了相应的图像处理函数Invert（）、Gray（）、Brightness（）等三个函数。这三个函数Filters类中的三个类型为public的静态函数（含有static关键字），它们的返回值类型均是bool型的，根据返回值我们可以决定是否进行主窗体的重绘工作。

　　Invert（）、Gray（）、Brightness（）等三个函数均包含在Filters类里面，Invert（）函数的算法如下：

public static bool Invert(Bitmap b)
{
BitmapData bmData = b.LockBits(new Rectangle(0, 0, b.Width, b.Height),
ImageLockMode.ReadWrite, PixelFormat.Format24bppRgb);
int stride = bmData.Stride;
System.IntPtr Scan0 = bmData.Scan0;
unsafe
{
byte * p = (byte *)(void *)Scan0;
int nOffset = stride - b.Width*3;
int nWidth = b.Width * 3;
for(int y=0;y<b.Height;++y)
{
for(int x=0; x < nWidth; ++x )
{
p[0] = (byte)(255-p[0]);
++p;
}
p += nOffset;
}
}
b.UnlockBits(bmData);
return true;
}