如何：使用颜色矩阵对单色进行变换

GDI+ 提供 Image 和 Bitmap 类用于存储和操作图像。 Image 和 Bitmap 对象将每个像素的颜色存储为 32 位数字：红色、绿色、蓝色和 Alpha 各 8 位。 四个分量中的每一个都是一个从 0 到 255 的数字，其中 0 表示无强度，而 255 表示全强度。 Alpha 分量指定颜色的透明度：0 表示完全透明，255 表示完全不透明。

颜色向量是一个 4 元组的形式（红、绿、蓝、Alpha）。 例如，颜色矢量 (0, 255, 0, 255) 表示不透明的颜色，它没有红色或蓝色，但在全强度下具有绿色。

另一种表示颜色的约定使用数字 1 表示全强度。 使用该约定，上一段中描述的颜色将由向量 (0, 1, 0, 1) 表示。 GDI+ 在执行颜色转换时使用 1 作为全强度的约定。

可以通过将颜色向量乘以 4×4 矩阵来对颜色向量应用线性转换（旋转、缩放等）。 但是，不能使用 4×4 矩阵来执行平移（非线性）。 如果为每个颜色向量添加一个虚拟的第五坐标（例如数字 1），则可以使用 5×5 矩阵来应用线性转换和平移的任意组合。 由线性转换和平移组成的转换称为仿射变换。

例如，假设想从颜色 (0.2, 0.0, 0.4, 1.0) 开始并应用以下转换：

1. 将红色分量翻倍

2. 向红色、绿色和蓝色分量增加 0.2

以下矩阵乘法将按列出的顺序执行这对转换。

颜色矩阵的元素先按行索引，然后按列索引（从零开始）。 例如，矩阵 M 的第五行第三列中的条目由 M[4][2] 表示。

5×5 单位矩阵（如下图所示）在对角线上有 1，其他位置均为 0。 如果将颜色向量乘以单位矩阵，则颜色向量不会改变。 形成颜色转换矩阵的一种简便方法是从单位矩阵入手，进行小的更改以生成所需的转换。

有关矩阵和转换的更详细讨论，请参阅坐标系和坐标转换。

示例

以下示例采用全为一种颜色 (0.2, 0.0, 0.4, 1.0) 的图像并应用前面段落中描述的转换。

下图左侧显示原始图像，右侧显示转换后的图像。

以下示例中的代码使用以下步骤执行重新着色：

1. 初始化一个 ColorMatrix 对象。

2. 创建一个 ImageAttributes 对象并将 ColorMatrix 对象传递给 ImageAttributes 对象的 SetColorMatrix 方法。

3. 将 ImageAttributes 对象传递给 Graphics 对象的 DrawImage 方法。

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)

编译代码

前面的示例专用于 Windows 窗体，它需要 PaintEventArgse，后者是 Paint 事件处理程序的参数。

另请参阅

• 对图像重新着色
• 坐标系统和转换