Поделиться через

Практическое руководство. Использование матрицы цветов для преобразования отдельного цвета

  • Статья

Обновлен: Ноябрь 2007

Интерфейс GDI+ содержит классы Image и Bitmap, позволяющие хранить изображения и управлять ими. В объектах Image и Bitmap в виде 32-битовога числа хранятся значения цветов каждой точки: по 8 бит на красный, зеленый, синий и альфа-компоненты. Каждый из четырех указанных компонентов представляет собой число от 0 до 255, где 0 соответствует нулевой интенсивности, а 255 — наибольшей интенсивности. Альфа-компонент определяет прозрачность цвета: 0 соответствует полной прозрачности, а 255 — полной непрозрачности.

Цветовой вектор является кортежем вида (красный, зеленый, синий, альфа). Например, цветовой вектор (0, 255, 0, 255) соответствует непрозрачному цвету, не имеющему красного и синего компонентов, а зеленый компонент которого имеет наибольшую интенсивность.

При другом способе представления цветов число 1 соответствует наибольшей интенсивности. При использовании этого способа описанный в предыдущем абзаце цвет соответствует вектору (0, 1, 0, 1). В GDI+ единица в качестве значения, соответствующего наибольшей интенсивности, используется при преобразовании цветов.

К цветовым векторам можно применять линейные преобразования (поворот, масштабирование и т. п.), умножая эти векторы на матрицу размерностью 4×4. Однако такую матрицу 4×4 нельзя использовать для осуществления сдвига цветов (нелинейного). Если добавить фиктивную пятую координату (например, число 1) к каждому из цветовых векторов, то можно использовать матрицу размерностью 5×5 для осуществления любого сочетания линейных преобразований и сдвигов. Преобразование, состоящее из линейного преобразования, за которым следует сдвиг, называется аффинным преобразованием.

Предположим, например, что нам нужно начать с цвета (0,2; 0,0; 0,4; 1,0) и применить к нему следующие преобразования.

  1. Увеличить в два раза красный компонент.

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

Следующее матричное произведение осуществляет эти два преобразования в указанном порядке.

Перекрашивание

Индексы элементов матрицы цветов соответствуют номера строк и столбцов (начиная с нуля). Например, элемент в пятой строке и третьем столбце матрицы M обозначается M[4][2].

Единичная матрица размерностью 5×5 (приведенная на следующем рисунке) имеет единицы на главной диагонали, а все другие ее элементы равны нулю. При умножении вектора на единичную матрицу он не изменяется. Удобным способом создания матрицы преобразования цветов является использование единичной матрицы в качестве начальной и внесение в нее небольших изменений, приводящих к желаемому преобразованию.

Перекрашивание

Дополнительные сведения о матрицах и их преобразованиях см. в разделе Системы координат и преобразования.

Пример

В следующем примере к изображению, содержащему только один цвет (0,2; 0,0; 0,4; 1,0), применяется преобразование, описанное выше.

На следующем рисунке показаны как исходное изображение (слева), так и преобразованное изображение (справа).

Цвета

В приведенном ниже примере коде для осуществления перекрашивания выполняются следующие действия.

  1. Инициализация объекта ColorMatrix.

  2. Создание объекта ImageAttributes и передача объекта ColorMatrix методу SetColorMatrix объекта ImageAttributes.

  3. Передача объекта ImageAttributes методу DrawImage объекта Graphics.

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)


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);

Компиляция кода

Предыдущий пример предназначен для работы с Windows Forms, для него необходим объект PaintEventArgs e, передаваемый в качестве параметра обработчику события Paint.

См. также

Другие ресурсы

Перекрашивание изображений

Системы координат и преобразования