图像处理算法研究的程序框架

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() + ")";
            }
        }
        #endregion