Практическое руководство. Использование матрицы цветов для преобразования отдельного цвета

GDI+ предоставляет классы Image и Bitmap для хранения изображений и работы с ними. Объекты Image и Bitmap хранят цвет каждого пикселя в виде 32-разрядного числа: по 8 бит на красный, зеленый, синий компоненты и альфа-компонент. Каждый из четырех компонентов представляет собой число от 0 до 255, при этом 0 означает отсутствие интенсивности, а 255 — полную интенсивность. Альфа-компонент указывает прозрачность цвета: 0 означает полную прозрачность, а 255 — полную непрозрачность.

Цветовой вектор — это кортеж длиной 4 в форме (красный компонент, зеленый компонент, синий компонент, альфа-компонент). Например, цветовой вектор (0, 255, 0, 255) представляет непрозрачный цвет, в котором нет красного или синего компонента, но есть зеленый компонент с полной интенсивностью.

В другом соглашении для представления цветов используется значение 1 для полной интенсивности. При использовании этого соглашения цвет, описанный в предыдущем абзаце, был бы представлен вектором (0, 1, 0, 1). GDI+ использует соглашение об использовании 1 для полной интенсивности при выполнении цветовых преобразований.

К цветовым векторам можно применять линейные преобразования (поворот, масштабирование и т. п.), умножая цветовые векторы на матрицу 4×4. Однако вы не можете использовать матрицу 4×4 для выполнения трансляции (нелинейной). Если добавить фиктивную пятую координату (например, число 1) к каждому из цветовых векторов, можно использовать матрицу 5×5 для применения любого сочетания линейных и трансляций. Преобразование, состоящее из линейного преобразования, за которым следует трансляция, называется аффинным преобразованием.

Предположим, вы хотите начать с цвета (0,2, 0,0, 0,4, 1,0) и применить следующие преобразования:

1. Увеличение красного компонента в два раза.

2. Добавление 0,2 к красному, зеленому и синему компонентам.

Следующее умножение матриц выполняет пару преобразований в указанном порядке.

Элементы цветовой матрицы индексируются (с отчетом от нуля) по строкам и затем по столбцам. Например, запись в пятой строке и третьем столбце матрицы MM[4][2]обозначается.

Единичная матрица 5×5 (показанная на следующем рисунке) содержит 1 на диагонали и 0 в остальных ячейках. При умножении цветового вектора на единичную матрицу он не изменяется. Удобный способ формирования матрицы цветового преобразования заключается в том, чтобы начать с единичной матрицы и внести небольшое изменение, которое приводит к желаемому преобразованию.

Более подробное описание матриц и преобразований см. в разделе Системы координат и преобразования.

Пример

В приведенном ниже примере берется изображение, состоящее полностью из одного цвета (0,2, 0,0, 0,4, 1,0), и применяется преобразование, описанное в предыдущих абзацах.

На приведенном ниже рисунке показаны исходное изображение слева и преобразованное изображение справа.

Код в приведенном ниже примере использует следующие действия для перекрашивания:

1. Инициализация объекта ColorMatrix.

2. Создание объекта ImageAttributes и передача объекта ColorMatrix в метод SetColorMatrix объекта ImageAttributes.

3. Передача объекта ImageAttributes в метод DrawImage объекта Graphics.

Image image = new Bitmap("InputColor.bmp");
ImageAttributes imageAttributes = new ImageAttributes();
int width = image.Width;
int height = image.Height;

float[][] colorMatrixElements = {
   new float[] {2,  0,  0,  0, 0},        // red scaling factor of 2
   new float[] {0,  1,  0,  0, 0},        // green scaling factor of 1
   new float[] {0,  0,  1,  0, 0},        // blue scaling factor of 1
   new float[] {0,  0,  0,  1, 0},        // alpha scaling factor of 1
   new float[] {.2f, .2f, .2f, 0, 1}};    // three translations of 0.2

ColorMatrix colorMatrix = new ColorMatrix(colorMatrixElements);

imageAttributes.SetColorMatrix(
   colorMatrix,
   ColorMatrixFlag.Default,
   ColorAdjustType.Bitmap);

e.Graphics.DrawImage(image, 10, 10);

e.Graphics.DrawImage(
   image,
   new Rectangle(120, 10, width, height),  // destination rectangle
   0, 0,        // upper-left corner of source rectangle
   width,       // width of source rectangle
   height,      // height of source rectangle
   GraphicsUnit.Pixel,
   imageAttributes);

Dim image As New Bitmap("InputColor.bmp")
Dim imageAttributes As New ImageAttributes()
Dim width As Integer = image.Width
Dim height As Integer = image.Height

' The following matrix consists of the following transformations:
' red scaling factor of 2
' green scaling factor of 1
' blue scaling factor of 1
' alpha scaling factor of 1
' three translations of 0.2
Dim colorMatrixElements As Single()() = { _
   New Single() {2, 0, 0, 0, 0}, _
   New Single() {0, 1, 0, 0, 0}, _
   New Single() {0, 0, 1, 0, 0}, _
   New Single() {0, 0, 0, 1, 0}, _
   New Single() {0.2F, 0.2F, 0.2F, 0, 1}}

Dim colorMatrix As New ColorMatrix(colorMatrixElements)

imageAttributes.SetColorMatrix(colorMatrix, ColorMatrixFlag.Default, ColorAdjustType.Bitmap)

e.Graphics.DrawImage(image, 10, 10)

e.Graphics.DrawImage( _
   image, _
   New Rectangle(120, 10, width, height), _
   0, _
   0, _
   width, _
   height, _
   GraphicsUnit.Pixel, _
   imageAttributes)

Компиляция кода

Предыдущий пример предназначен для работы с Windows Forms, и для него необходим объект PaintEventArgse, передаваемый в качестве параметра обработчику событий Paint.

См. также

• перекрашивание изображений
• Системы координат и преобразования