Использование матрицы цветов для преобразования одного цвета

Windows GDI+ предоставляет классы Image и Bitmap для хранения изображений и управления ими. Объекты Image и Bitmap хранят цвет каждого пикселя в виде 32-разрядного числа: по 8 бит для красного, зеленого, синего и альфа-цвета. 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.

Другое соглашение для представления цветов использует число 1 для максимальной интенсивности и число 0 для минимальной 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.

Линейные преобразования (поворот, масштабирование и т. п.) можно применять к цветовым векторам, умножая на матрицу 4 ×4. Однако нельзя использовать матрицу 4 ×4 для выполнения преобразования (нелинейного). 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 трансляция, называется аффинным преобразованием. Матрица 5 ×5, представляющая аффинное преобразование, называется однородной матрицей для преобразования из 4 пробелов. 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.

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 M обозначается M[4][2].

Матрица идентификации 5 ×5 (показанная на следующем рисунке) имеет значение 1 по диагонали и 0 в любом другом месте. 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.

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.

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

В коде в предыдущем примере для перекраски используются следующие действия:

1. Инициализация структуры ColorMatrix .
2. Создайте объект ImageAttributes и передайте адрес структуры ColorMatrix методу ImageAttributes::SetColorMatrix объекта ImageAttributes .
3. Передайте адрес объекта ImageAttributes методу DrawImage Methods объекта Graphics .