PhotoShop的自动色阶功能的实现

       

      示例工程:https://files.cnblogs.com/laviewpbt/AutoLevel.rar.

      关于自动色阶,用过PS的人应该都对他有所了解,在调整图像的视觉效果上这个调整滤镜的使用频率也是相当高的。关于其实现原理,网络上亦已经有不少人对其进行了探讨和研究,这里只是再简单的给有兴趣的人复习一下。 
      首先计算出一副图像的直方图,也就是每个色阶(0~255)所对应的像素点的个数,然后沿0阶->255阶方向找到最小色阶点Min(所谓最小色阶点即第一个在某一阶上有点数出现的阶数,如在0阶时为0点,1阶时为0点,2阶也为0点,3阶为10点,4阶为5点,...,那么最小点应为3阶),  同样最大值则是反方向从255阶开始第一个在某一阶上有点数出现的阶数Max.一般来讲,对以彩色图像最小色阶点=0,而最大色阶点为255。然后从最小色阶点开始选择整个图像总点数的5.5%的那一点做为新的最小点NewMin,再沿相反方向(即255阶->0阶方向)选择整个图像总点数的5.5%的那一点做为新的最大点NewMax,计两者之差为Differ,则每以原始像素点对应的新值可以按如下算法计算:
If Color <= NewMin Then
    Color = 0
ElseIf Color >= NewMax Then
    Color = 255
Else
    Color = (Color - NewMin) * 255 / Differ
End If 
      这里我们假设你已经加载了一副24位真彩色图像到一个叫做Pic的图像容器中,并且为了方便我们设置其AutoRedraw为True,现在我们要对这副图像进行自动色阶的调整,除此之外,我们还希望处理的速度越快越好,首先我们请VB自带的Point和Pset函数站到一边去,他们处于图像处理的最低层(注意,不是最底层哦),接着,我们还要放弃对SetPixel和GetPixel的钟爱,因为他们和Point之流是一丘之貉。下一步,将目光瞄准GetBitmapBits和SetBitmapBits,哇,好名字,确实,这两个函数功能强大,但是我们不需要他们,因为他们是设备相关的,我不希望在我机器上能正常运行的程序在别人电脑上出现莫名其妙的效果。OK,还是请设备无关的函数GetDIBits,SetDIBits出山吧。关于这两个函数的使用方法,我不想详谈,但是你们可以记住,我们调用他们只是想快速的获得图像的点阵数据而已。 

      为了大家理解方便,这里我们设置图像的数据为一二维的RGBQUAD结构体,该结构体由四个分量组成,分别表示了颜色空间的Red,Green,Blue,Alpha分量(有的地方最后一个变量名为Reserved,但这不妨碍我们)。其中的Alpha因为VB的StdPicture对象不支持,我们不予以关心。 

 

     

 

      好了,下面给出获取PictureBox控件中图像数据的函数,以及怎么样把图像数据绘制到PictureBox中去。
模块中的代码: 

DIB版本自动色阶

      

     以上的SetPicData和GetPicData分别为图像数据显示和读取函数,这里的.biBitCount = 32选择为32位虽然加大了内存的占用量,但是确在一定程度上方便了编程,因为Windows下的位图对象是要求扫描行对齐的,也就是说一行像素的占用字节数必须是4的倍数,之所以这样,我想是因为32位的Windows系统处理4个字节的速度最快吧。
窗体中有三个按钮一个图片框,图片框中请在设计的时候加载一副图像及设置相关参数。 

      窗体代码

DIB版本自动色阶

   

      好了,任务完成了,编译测试一下,勾选上所有的高级优化选项,测试图片大小选为1024*768,结果显示需要300ms,啊,如此慢,PS中一点就出来了效果呢,仔细分析下代码结构,似乎能够优化的地方已经基本优化了,那问题主要是那里呢。 
     其实,在这里耗时的几个主要过程有,读取图像数据、计算直方图、计算新的图像数据、显示图像数据,其中又以中间两个过程为主。我们采用了二维结构体数组,众所周知,访问数组需要计算数组元素在内存中位置,而维数越高,计算地址的公式就越复杂,因此,如果能采用一维数组的方式理论上是要比二维的速度有所改进的,这部分测试可以用读者自己完成。
     这里要说的是另外一种提速的方法,模拟指针。其实这个词有很多人应该见过很多次了。虽然VB不直接支持指针的操作,但是借助于安全数据的相关特性,我们可以实现类似于C的指针(包括功能和代码的编辑方式).那么这里我们用模拟指针的好处很明显。第一:我们不需要调用GetDIBits这个函数,这意味着两种节省,其一是空间上的,GetDIBits函数需要你为他事先分配好一定的内存空间来保存图像数据。但是实际上,图像已经被我们加载入picturebox中,那么在内存中他肯定已经占用了空间,我们可以利用GetGDIObject这个函数配以适当的参数得到这个内存空间的首地址。其二是时间上的,分配空间和填充数据都是耗时的,虽然这个时间很少。第二,可以减少寻址的时间消耗, 用模拟指针的过程也需要寻址。但是适当的利用中间变量保存相关地址,可以节省大量的计算时间,比如你用二维结构体保存图象数据,要得到图象在(i,j)点的红色和兰色和绿色数据,则要调用Data(i,j).Red和Data(i,j).Blue、Data(i,j).Green,这里三次调用则三次寻址,每次寻址的过程类似于下面的公式 j*width+i+Offset,一次乘法,二次加法,如果我们自己寻址,则用临时变量保存j*width+i值,则会减少计算量。对于大循环则更是明显。

     好了说了这么多,下面给出代码。

 

模拟指针版自动色阶

      

      编译后测试,同样1024*768大小的图片,用模拟指针方法只需32ms左右,这个时间人是基本看不到延迟的。用VC的话也就在这个时间范围内。 


      怎么样,对VB的信心是不是又增加了不少,是的,VB一直是很优秀的。以前是,现在是,将来也是。 

      示例工程中有部分代码和本文中给出的不一致,但这不影响大局。

 

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posted on 2009-05-30 21:22  彭佳乐  阅读(3410)  评论(6编辑  收藏  举报

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