CxImage是一个可以用于MFC 的C++图像处理类库类,它可以打开,保存,显示,转换各种常见格式的图像文件,比如BMP, JPEG, GIF, PNG, TIFF, MNG, ICO, PCX, TGA, WMF, WBMP, JBG, J2K 等格式的文件。可以实现BMP<->JPG,PNG <>TIFF格式等等的互相转换。
CxImage不仅可以实现图像文件的类型转换,还可以实现在内存图像数据的类型转换,并且使用很方便。除了文件格式的相互转换,它还提供了很多很多图像后处理的功能,比如图像模糊,锐化等等,功能非常强大和实用。
CxImage中的x,大约代表了丰富的图像格式支持和丰富的图像处理功能,可以说CxImage是图像处理的十全大补汤。
![CxImage图像处理类库](http://image4.it168.com/2009/3/6/38a41412-131f-4af4-b1b2-535da0bb8a10.jpg)
用CxImage实现的图像处理程序
开发环境:
VC6, C++, Windows, MFC, Visual Studio, VS6, Dev
简介和许可
CxImaage是一个可以简便而快速地打开,保存,显示和转换图像文件的C++类库。CxImage类库是免费的。对于TIFF,JPEG,PNG和ZLIB,"如果你在你的产品中使用了这些源代码,虽然致谢不是必须的,但是却会得到众人的欣赏。"
CxImage是开源的并在zlib许可下发布。简单地说,你可以随意地使用这些代码,只要你不说它是你自己的就行了。
文件格式和链接的库
CxImage支持如下这些库的最新版本:
Zlib (1.2.3), Jasper ( 1.900.1), LibMNG (1.0.10), LibPNG (1.2.24). LibTIFF 3.8.2
j2k库(现在被称为openjpeg)和相关的类CxImageJ2K已经从项目中删除。JPEG2000格式的文件由Jasper和CximageJAS来支持。
Cximage 6.00提供了一个新的类CximageRAW和新的库LibDCR,用于读取来自数码相机的RAW图像。常见的文件扩展名有:RAW, CRW, NEF, CR2, DNG, ORF, ARW, ERF, 3FR, DCR, X3F, MEF, RAF, MRW, PEF, SR2。
CximageRAW提供了对图像的基本解码功能,它唯一的可选参数可以由SetCodecOption进行设置,以对插值质量进行可控制。可选的选项有(DECODE_QUALITY_LIN=0, DECODE_QUALITY_VNG=1, DECODE_QUALITY_PPG=2, DECODE_QUALITY_AHD=3).
CximagePNG:现在可以读取所有PNG_COLOR_TYPE_类型。但是,每个通道含有超过8位像素深度的PNG文件,会被转换到8位,这是CxImage的一个主要限制。
CxImageGIF:现在能够更好地支持对动态GIF图像的读取,通过SetRetreiveAllFrames设置属性,可以同时对图像中的所有帧进行解码。在CxImage的示例项目中,展示了如何实现这一选项,并展示了如何播放一副GIF动画。
CxImageBMP: 支持对32位图像的读写(支持Alpha通道)
CxImageICO: 支持对Vista PNG图标的读写;添加对多页图标的支持。
CxImageMNG: 支持对MNG Alpha图层的读取。
CxImageSKA: 新的用于支持SKA图像格式的类,这种图像通常用在视频租赁软件中。
CxImageJPG: 为JPEG图像格式的二次采样提供了新的选项。ENCODE_SUBSAMPLE_422,ENCODE_SUBSAMPLE_444),默认情况下是 高采样率的4:1:1 。当然,也可以被设置成中等的4:2:2或者低等的4:4:4。
下图展示了不同采样率下,在压缩图像中所产生的不同数量的伪影。在压缩有着明显轮廓的图像的时候,采用4:4:4的采样率有助于减少轮廓的伪影。
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可移植性
所有的类和项目都通过了不同编译器的测试,包括从VC++6 到VC++2008的微软系列编译器,Borland C++ Builder 3和6,同时部分地支持wxDev-C++和MinGW。
所有的库都支持UNICODE 和非UNICODE两个版本。(感谢Eric Jesover)
对于第一次使用的用户,你可以使用一个轻量级的版本(cximage600_lite)。这个版本去除了C库,但是添加了一个简单的示例项目。
所有控制台示例(\demo2)和CxImageCrtDll项目可以在VC++Express2005和 Microsoft Platform SDK环境下编译通过。如果你在编译链接的时候,遇到像"unresolved external..."(无法找到外部符号…)这样的错误,请检查是否所有C库都被编译了。或者手动地添加gdi32.lib 和user32.lib为项目的依赖库。
同时,CxImage也可以在Pocket PC 2003上工作。在CxImage中,为VC++ 2005编译器提供了一个可以工作的版本和相应的实例(cximage600_ce)。对于旧式的嵌入式VC编译器,最主要的限制是无法支持对异常的处理。为了解决这个问题,相应的异常处理语句try,throw和catch已经被定义在ximadef.h中的三个宏取代,同时还定义了CXIMAGE_SUPPORT_EXCEPTION_HANDLING。通过这样的方法,取消对异常处理的支持,可以成功编译链接整个库。虽然这个解决办法不是那么优雅,但是当异常处理被取消的时候,对代码的影响是最小的。同时,当异常处理被启用的时候,同样不会造成源代码的修改与变动。
对于平台之间little-endian和big-endian的兼容性,对于内建支持的图像文件格式(bmp, ico, tga, pcx, gif, ska),由ntohs和ntohl控制。
示例
大多数新的特性可以在CxImage的主要示例程序中尝试和体验。这个示例程序只是一个测试平台,虽然它提供很多有用的特性,但是它实在不是一个严谨的应用程序。
·CQuantizer : 这个类被DecreaseBpp菜单项所使用。在以前的版本中,这里有一个取整的错误,在某些情况下,白色(255,255,255)会被转换成(254,254,254)。在新的版本中,这个问题已经被修复了。
·Copy/Paste : 现在,新的粘贴功能支持元文件图像(例如,从Office应用程序中复制而来的图像)。这个示例内部使用了自定义的剪切板格式以测试Dump/Undump方法。Copy只工作在当前选区,但是你可以通过CxImage\Remove Selection 复制整幅图像。
·FloodFill : (\View\Tools\Flood Fill) 通过一个浮动的对话框,你可以测试色彩填充的颜色,偏差,透明度和是否选择。当透明度为0并且选择区域功能启用的时候,这个功能就变现为"魔法棒",用于根据颜色选区某个区域。
·Graph data extraction : (\Filters\graph data extraction) 这个示例演示了如何从图像(从扫描仪获取或者从互联网下载所得)中提取数字信息。转换后的数据被粘贴到剪切板,同时可以被保存成文本文件或者Excel表格文件。
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数据提取对话框
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数据提取结果
·RedEyeRemove : (\Filters\Non Linear\Remove Red Eye) 去除红眼的功能在照片处理中经常用到。你必须在红眼周围选择一个区域,然后去除红眼的功能就会对红色通道进行过滤,从而去掉照片中的红眼。红眼的选区是一个矩形区域,同时可以包括部分的虹膜(眼黑),过滤器会在以选区中点为中心的圆心区域工作,不会影响到选中的眼黑部分。
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·SelectiveBlur / UnsharpMask : 这些非线性的滤镜可以增加图像的质量。SelectiveBlur可以去除二次噪声(比如JPEG图像中的伪影或者是数码相机的噪声),从而展示图像中的更多细节。而UnsharpMask可以增强图像的细节,但是却不会添加噪声。
·Custom linear filters : (\Filters\Linear\Custom) 一个用于测试新的滤镜功能核心的图像用户界面。
·Histogram : (\Colors\Histogram\...) 为了测试HistogramStretch(直方图),这个示例中提供了很多菜单项,通过不同的方法(0 = luminance, 1 = linked channels , 2 = independent channels)来测试直方图功能。对于有噪声的图像,阈值(threshold)这个参数增强了算法的健壮性。半饱和度(Half Saturation)和全饱和度(Full Saturation)可以测试转换颜色空间(ConvertColorSpace),直方图(Histogram)和饱和度(Saturate)在YUV颜色空间对直方图的拉伸效果。
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·Thresholding : ( \Colors\Threshold... and \Colors\Adaptive Threshold). 透明度阈值(OptimalThreshold)是一个新的用于查找二进制图像透明度阈值的新方法。可选的算法有:
1 = 最大类间方差 (Otsu);
2 = 基特勒和伊尔林格沃斯(Kittler & Illingworth);
3 = 最大熵(maximum entropy);
4 = 位差(potential difference);
0 = 平均所有方法 (默认情况下,这也是示例程序中所使用的方法);
"保留低于阈值的颜色"(preserve colors less than the threshold)的选项,将测试Threshold2方法。这对于过滤带有噪声背景的彩色图像很有用。经过处理,我们将得到一幅带有一致背景的彩色图像(噪声被去除)。AdaptiveThreshold是对方法OptimalThreshold的一个应用,它将创建很多阈值模板。AdaptiveThreshold对于有着不一致的灯光照射效果的图像,非常有用。对于这类图像,我们不能简单地在整幅图像中使用某个单一的阈值。但是,如果我们的参数设置得不对,我们将得到一个非常差劲的处理结果。
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·Add shadow : (\Filters\Add Shadow...) 这个菜单项的功能演示了如何将CxImage的多个小功能(选择(selections),高斯模糊( GaussianBlur),混合( Mix))组合使用,以达到常见的图像处理效果。
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·Text smoothing : DrawStringEx 实现了一个新的选项CXTEXTINFO::smooth。我们可以通过文本工具(位于\View\Tools\Text),,选中抗锯齿("antialias")选项对这个功能进行测试。
类似的效果也同样可以利用TextBlur (\Filters\Non Linear\Text Blur)进行后处理获得。这是一个非线性的过滤器,它只对角或圆形的边缘起作用,从而不会影响到纵向或横向的线。下图展示了不同平滑方法的实际效果:
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CxImage库的结构
在整个库的继承树中,CxImage位于所有其他模块的顶部。这不是一个完全的符合OOP的方式,但是至少从最初的版本一直到现在,它都工作得很好。现在想要改变整个结构,已经太晚了。但是,你总是可以使用这些继承类来操作相应格式的图像,例如你可以使用CxImageTIF来保存多页的TIFF文件。这样显得非常直观。
连接所有模块和C库的是CxFile。这是一个虚类,它提供了标准的方法,用于访问硬盘或者内存的文件数据。
CxImage的继承树
一个CxImage对象基本上对应于一副位图,同时添加了一些额外的成员变量用于存储一些有用的信息。
class CxImage
{
...
protected:
void* pDib; //包含文件头,调色板和像素数据
BITMAPINFOHEADER head; //标准文件头
CXIMAGEINFO info; //扩展信息
BYTE* pSelection; //选区
BYTE* pAlpha; //alpha通道
CxImage** ppLayers; //普通层
CxImage** ppFrames; //动画的帧
}
CxImage::head 是位图文件的文件头,而CxImage::pDib就是一个普通的位图(就像你在CxImageBMP::Encode中看到的一样)。
CxImage::info 是一个方便的信息容器。这些信息被不同的文件格式所共享,同时供所有成员函数访问。
typedef struct tagCxImageInfo {
DWORD dwEffWidth; //双字节对齐宽度
BYTE* pImage; //图像数据
void* pGhost; //如果这是一个备份(ghost),
//则pGhost指向它的原始对象
DWORD dwType; //原始图像格式
char szLastError[256]; //调试信息,最后的错误信息
long nProgress; //进度
long nEscape; //取消
long nBkgndIndex; //GIF, PNG, MNG使用
RGBQUAD nBkgndColor; //RGB透明使用
BYTE nQuality; //JPEG使用
long nFrame; //TIF, GIF, MNG使用,表示当前活动帧
long nNumFrames; //TIF, GIF, MNG使用,表示总帧数
DWORD dwFrameDelay; //GIF, MNG使用,表示帧的延迟
long xDPI; //水平分辨率
long yDPI; //垂直分辨率
RECT rSelectionBox; //对象的外包围框
BYTE nAlphaMax; //最大透明度
bool bAlphaPaletteEnabled; //如果调色板中的alpha值是启用的,
//则这个变量为true
bool bEnabled; //启用绘制函数
long xOffset;
long yOffset;
DWORD dwEncodeOption; //GIF, TIF使用:
// 0=def.1=unc,2=fax3,3=fax4,
// 4=pack,5=jpg
RGBQUAD last_c; //用于优化GetNearestIndex
BYTE last_c_index;
bool last_c_isvalid;
long nNumLayers;
DWORD dwFlags;
} CXIMAGEINFO;
CxImage的不同层
CxImage对象同样是图层的集合,每个图层的缓冲区只在需要的时候申请。
CxImage::pDib是背景图像。 CxImage::pAlpha是透明层。CxImage::pSelection是选区层,用于创建要对图像的感兴趣区域进行处理的选择区域。在这三个特殊层之上,你可以添加通用的其他层,这些层都保存在CxImage::ppLayers中。通用层也是完整的CxImage对象,所以你可以创建复杂的嵌套层。CxImage::ppFrames 为动态图像(GIF)所预留。