Использование цветовой матрицы для преобразования одного цвета

Windows GDI+ предоставляет классы Image и Bitmap для хранения и управления изображениями. изображения и растровых рисунков объекты хранят цвет каждого пикселя в виде 32-разрядного числа: 8 бит для красных, зеленых, синих и альфа-объектов. Каждый из четырех компонентов — это число от 0 до 255, где 0 обозначает отсутствие интенсивности, а 255 — полную интенсивность. Альфа-компонент указывает прозрачность цвета: 0 полностью прозрачный, и 255 полностью непрозрачны.

Цветной вектор — это 4 кортеж формы (красный, зеленый, синий, альфа-). Например, цветной вектор (0, 255, 0, 255) представляет непрозрачный цвет, который не имеет красного или синего цвета, но имеет зеленый в полной интенсивности.

Другое соглашение для представления цветов использует число 1 для максимальной интенсивности и число 0 для минимальной интенсивности. Используя это соглашение, цвет, описанный в предыдущем абзаце, будет представлен вектором (0, 1, 0, 1). GDI+ использует соглашение, в котором 1 соответствует полной интенсивности, при выполнении цветовых преобразований.

Вы можете применять линейные преобразования (поворот, масштабирование и подобные) к цветным векторам, умножая на матрицу 4 ×4. Однако для выполнения перевода (нелинейного) нельзя использовать матрицу 4 ×4. Если добавить фиктивную пятую координату (например, число 1) к каждому из цветовых векторов, можно использовать матрицу 5 ×5 для применения любого сочетания линейных преобразований и переводов. Преобразование, состоящее из линейного преобразования, за которым следует перевод, называется аффинным преобразованием. Матрица 5 ×5, представляющая аффинное преобразование, называется однородной матрицей для преобразования 4 пространства. Элемент в пятой строке и пятом столбце однородной матрицы 5 ×5 должен иметь значение 1, а все остальные записи в пятом столбце должны иметь значение 0.

Например, предположим, что вы хотите начать с цвета (0.2, 0.0, 0.4, 1.0) и применить следующие преобразования:

1. Удвоить красный компонент
2. Добавьте 0.2 к красным, зеленым и синим компонентам

Следующая матрица умножения будет выполнять пару преобразований в указанном порядке.

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

Единичная матрица 5 × 5 (показанная на следующем рисунке) имеет единицы на диагонали и ноли в остальных местах. При умножении цветового вектора на матрицу удостоверений цветной вектор не изменяется. Удобный способ формирования матрицы цветового преобразования — начать с единичной матрицы и внести небольшое изменение, которое создаст требуемое преобразование.

Более подробное обсуждение матриц и преобразований см. в системах координат и преобразованиях.

В следующем примере создается изображение, которое является одним цветом (0.2, 0.0, 0.4, 1.0) и применяет преобразование, описанное в предыдущих абзацах.

Image            image(L"InputColor.bmp");
ImageAttributes  imageAttributes;
UINT             width = image.GetWidth();
UINT             height = image.GetHeight();

ColorMatrix colorMatrix = {
   2.0f, 0.0f, 0.0f, 0.0f, 0.0f,
   0.0f, 1.0f, 0.0f, 0.0f, 0.0f,
   0.0f, 0.0f, 1.0f, 0.0f, 0.0f,
   0.0f, 0.0f, 0.0f, 1.0f, 0.0f,
   0.2f, 0.2f, 0.2f, 0.0f, 1.0f};
   
imageAttributes.SetColorMatrix(
   &colorMatrix, 
   ColorMatrixFlagsDefault,
   ColorAdjustTypeBitmap);
   
graphics.DrawImage(&image, 10, 10);

graphics.DrawImage(
   &image, 
   Rect(120, 10, width, height),  // destination rectangle 
   0, 0,        // upper-left corner of source rectangle 
   width,       // width of source rectangle
   height,      // height of source rectangle
   UnitPixel,
   &imageAttributes);

На следующем рисунке показан исходный рисунок слева и преобразованное изображение справа.

Код, приведенный в предыдущем примере, использует следующие действия для перекраски:

1. Инициализировать структуру ColorMatrix .
2. Создайте объект ImageAttributes и передайте адрес структуры ColorMatrix в метод ImageAttributes::SetColorMatrix объекта ImageAttributes.
3. Передайте адрес объекта ImageAttributes методу DrawImage Methods графического объекта .