C# 类似PS的魔棒工具(1)

最近一段时间在开发一个画图软件，其中需要实现魔棒功能。网上浏览了一圈，没有找到。苦思之后，终于开窍了：。思路是：先用漫水填充算法， 获得一张连通区域的二值图。然后对这幅图进行边缘检测，获取边缘。如果使用emgucv或者opencv，可以直接使用函数floodFill()获得区域，再函数Canny()与FindContours()函数获得边界。

1.漫水填充

这里我不适用emgucv的方法，使用的是一个网友算法，改了一点点。

public Bitmap FloodFill(Bitmap src, Point location, Color fillColor, int threshould)        {            try            {                Bitmap srcbmp = src;                Bitmap dstbmp = new Bitmap(src.Width,src.Height);                int w = srcbmp.Width;                int h = srcbmp.Height;                Stack<Point> fillPoints = new Stack<Point>(w * h);                System.Drawing.Imaging.BitmapData bmpData = srcbmp.LockBits(new Rectangle(0, 0, srcbmp.Width, srcbmp.Height), System.Drawing.Imaging.ImageLockMode.ReadOnly, System.Drawing.Imaging.PixelFormat.Format24bppRgb);                System.Drawing.Imaging.BitmapData dstbmpData = dstbmp.LockBits(new Rectangle(0, 0, dstbmp.Width, dstbmp.Height), System.Drawing.Imaging.ImageLockMode.ReadWrite, System.Drawing.Imaging.PixelFormat.Format24bppRgb);                           IntPtr ptr = bmpData.Scan0;                int stride = bmpData.Stride;                int bytes = bmpData.Stride * srcbmp.Height;                byte[] grayValues = new byte[bytes];                System.Runtime.InteropServices.Marshal.Copy(ptr, grayValues, 0, bytes);                Color backColor = Color.FromArgb(grayValues[location.X * 3 + 2 + location.Y * stride], grayValues[location.X * 3 + 1 + location.Y * stride], grayValues[location.X * 3 + location.Y * stride]);                IntPtr dstptr = dstbmpData.Scan0;                byte[] temp = new byte[bytes];                System.Runtime.InteropServices.Marshal.Copy(dstptr, temp, 0, bytes);                int gray = (int)((backColor.R + backColor.G + backColor.B) / 3);                if (location.X < 0 || location.X >= w || location.Y < 0 || location.Y >= h) return null;                fillPoints.Push(new Point(location.X, location.Y));                int[,] mask = new int[w, h];                                while (fillPoints.Count > 0)                {                                        Point p = fillPoints.Pop();                    mask[p.X, p.Y] = 1;                    temp[3 * p.X + p.Y * stride] = (byte)fillColor.B;                    temp[3 * p.X + 1 + p.Y * stride] = (byte)fillColor.G;                    temp[3 * p.X + 2 + p.Y * stride] = (byte)fillColor.R;                    if (p.X > 0 && (Math.Abs(gray - (int)((grayValues[3 * (p.X - 1) + p.Y * stride] + grayValues[3 * (p.X - 1) + 1 + p.Y * stride] + grayValues[3 * (p.X - 1) + 2 + p.Y * stride]) / 3)) < threshould) && (mask[p.X - 1, p.Y] != 1))                    {                        temp[3 * (p.X - 1) + p.Y * stride] = (byte)fillColor.B;                        temp[3 * (p.X - 1) + 1 + p.Y * stride] = (byte)fillColor.G;                        temp[3 * (p.X - 1) + 2 + p.Y * stride] = (byte)fillColor.R;                        fillPoints.Push(new Point(p.X - 1, p.Y));                        mask[p.X - 1, p.Y] = 1;                    }                    if (p.X < w - 1 && (Math.Abs(gray - (int)((grayValues[3 * (p.X + 1) + p.Y * stride] + grayValues[3 * (p.X + 1) + 1 + p.Y * stride] + grayValues[3 * (p.X + 1) + 2 + p.Y * stride]) / 3)) < threshould) && (mask[p.X + 1, p.Y] != 1))                    {                        temp[3 * (p.X + 1) + p.Y * stride] = (byte)fillColor.B;                        temp[3 * (p.X + 1) + 1 + p.Y * stride] = (byte)fillColor.G;                        temp[3 * (p.X + 1) + 2 + p.Y * stride] = (byte)fillColor.R;                        fillPoints.Push(new Point(p.X + 1, p.Y));                        mask[p.X + 1, p.Y] = 1;                    }                    if (p.Y > 0 && (Math.Abs(gray - (int)((grayValues[3 * p.X + (p.Y - 1) * stride] + grayValues[3 * p.X + 1 + (p.Y - 1) * stride] + grayValues[3 * p.X + 2 + (p.Y - 1) * stride]) / 3)) < threshould) && (mask[p.X, p.Y - 1] != 1))                    {                        temp[3 * p.X + (p.Y - 1) * stride] = (byte)fillColor.B;                        temp[3 * p.X + 1 + (p.Y - 1) * stride] = (byte)fillColor.G;                        temp[3 * p.X + 2 + (p.Y - 1) * stride] = (byte)fillColor.R;                        fillPoints.Push(new Point(p.X, p.Y - 1));                        mask[p.X, p.Y - 1] = 1;                    }                    if (p.Y < h - 1 && (Math.Abs(gray - (int)((grayValues[3 * p.X + (p.Y + 1) * stride] + grayValues[3 * p.X + 1 + (p.Y + 1) * stride] + grayValues[3 * p.X + 2 + (p.Y + 1) * stride]) / 3)) < threshould) && (mask[p.X, p.Y + 1] != 1))                    {                        temp[3 * p.X + (p.Y + 1) * stride] = (byte)fillColor.B;                        temp[3 * p.X + 1 + (p.Y + 1) * stride] = (byte)fillColor.G;                        temp[3 * p.X + 2 + (p.Y + 1) * stride] = (byte)fillColor.R;                        fillPoints.Push(new Point(p.X, p.Y + 1));                        mask[p.X, p.Y + 1] = 1;                    }                }                fillPoints.Clear();                System.Runtime.InteropServices.Marshal.Copy(temp, 0, dstptr, bytes);                srcbmp.UnlockBits(bmpData);                dstbmp.UnlockBits(dstbmpData);                return dstbmp;            }            catch (Exception exp)            {                MessageBox.Show(exp.Message);                return null;            }        }

实际上这个函数时有缺陷的，转换位图数据时用了

System.Drawing.Imaging.PixelFormat.Format24bppRgb

这是不可取的。应该是32位argb。否则无法处理透明与黑色。这里灰度值使用平均值，我觉得应该使用PS开源程序的加权方法。

这里获得了一个连通的区域，实际上相当于一张掩码图。利用这张图，一是方便追踪边界，而是对原图进行掩码操作，进行分离等。

2.边缘追踪

使用边缘追踪算法，可以真正将边缘寻找出来，这样可以得到有序的点集合，可惜我不太理解EmguCV的CvInvoke.FindContours()获得的Emgu.CV.Util.VectorOfVectorOfPoint

是怎么个有序排列发，只好粗暴地显示出来算数。

最可靠的还那张掩码图，而不是这些莫名其妙的边界点。

private bool FloodFillTOcanny()        {            Image<Bgr, Byte> srcimg = new Image<Bgr, Byte>((Bitmap)pictureBox2.Image);            //转成灰度图            Image<Gray, Byte> grayimg =  srcimg.Convert<Gray, Byte>() ;           // CvInvoke.BitwiseNot(grayimg, grayimg);            //Canny 边缘检测            Image<Gray, Byte> cannyGrayimg  = grayimg.Canny((int)numericUD_FloodFill.Value, (int)numericUD_FloodFill.Value);            Gray bkGrayWhite = new Gray(255);            Emgu.CV.IOutputArray hierarchy = new Image<Gray, Byte>(srcimg.Width, srcimg.Height, bkGrayWhite);            Image<Rgb, Byte> imgresult = new Image<Rgb, Byte>(srcimg.Width, srcimg.Height, new Rgb(255, 255, 255));            CvInvoke.FindContours(  cannyGrayimg,                                    contours,                                    (Emgu.CV.IOutputArray)hierarchy,                                    Emgu.CV.CvEnum.RetrType.Ccomp,                                    Emgu.CV.CvEnum.ChainApproxMethod.ChainApproxNone//保存为                                     );            GraphicsPath myGraphicsPath = new GraphicsPath();            Region myRegion = new Region();            myGraphicsPath.Reset();                                  int areaMax = 0, idx = 0 ;            for (int ii = 0; ii < contours.Size ; ii++)            {                int area = (int)CvInvoke.ContourArea(contours[ii]);                if (area > areaMax) { areaMax = area; idx = ii;}                if (area < 1) continue;                CvInvoke.DrawContours(imgresult, contours, ii, new MCvScalar(0, 0, 0), 1, Emgu.CV.CvEnum.LineType.EightConnected, (Emgu.CV.IInputArray)null, 2147483647);                imageBox1.Image = imgresult;                try                {                    myGraphicsPath.AddPolygon( contours[ii].ToArray() );                }                catch                  {                    //MessageBox.Show(e.Message);                }            }            myRegion.MakeEmpty();            myRegion.Union(myGraphicsPath);            pictureBox1.Refresh();            Pen pen = new Pen(Color.Red, 1);            pen.DashStyle = DashStyle.Dot;            Graphics gs = pictureBox1.CreateGraphics();             gs.DrawPath(pen, myGraphicsPath);             if (myRegion.IsVisible(lastPoint) )            {                //gs.DrawPolygon(pen, respts);            }           else             {               //gs.DrawRectangle(pen, new Rectangle(0,0,pictureBox1.Image.Width, pictureBox1.Image.Height));           }             gs.Dispose();            return true;        }

这个函数也是不可取的，我只做一个演示，其中

CvInvoke.FindContours(  cannyGrayimg,                                    contours,                                    (Emgu.CV.IOutputArray)hierarchy,                                    Emgu.CV.CvEnum.RetrType.Ccomp,                                    Emgu.CV.CvEnum.ChainApproxMethod.ChainApproxNone//保存方式                                     );

函数最后的一个参数影响还是挺大的，使用是可以试试不同枚举参数；

3.测试

拉了几个控件，测试一番

我的鼠标猥琐地点了大腿那里，第二图显示漫水算法得到掩码图，最后一张图是边缘获取的结果，并且加到了原图上面。

源码:http://download.csdn.net/download/wangzibigan/10172940

（不知道怎么设成免费；文件28m其实大部分是emgucv库）

我的这篇文章其实没有实现魔棒功能，只是一个边缘的获取显示，所有我又写了第二篇。

我项目中的软件已经实现了魔棒功能，目前正在认真完善”羽化“功能。