吳東，謝國(guó)波，蘇本卉

（1.中山大學(xué)附屬第一醫(yī)院繼續(xù)教育科，廣州510080；2.廣東工業(yè)大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院，廣州510006）

GDI+與OpenCV在編程中混合使用的研究

吳東1，謝國(guó)波2，蘇本卉2

（1.中山大學(xué)附屬第一醫(yī)院繼續(xù)教育科，廣州510080；2.廣東工業(yè)大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院，廣州510006）

介紹兩種常用圖像接口GDI+和OpenCV的特點(diǎn)以及功能，主要闡述在Visual Studio開發(fā)環(huán)境中使用GDI+和OpenCV結(jié)合混合使用處理圖像的思路并使用代碼實(shí)現(xiàn)。示例已通過上機(jī)調(diào)試，并投入實(shí)際使用。

GDI+；OpenCV；混合；圖像

0　引言

OpenCV是一個(gè)基于（開源）發(fā)行的跨平臺(tái)計(jì)算機(jī)視覺庫(kù)，針對(duì)2D、3D圖像的處理提供了豐富的處理方法，主要應(yīng)用于物體識(shí)別、圖象分割、人臉識(shí)別、動(dòng)作識(shí)別、運(yùn)動(dòng)跟蹤、運(yùn)動(dòng)分析、機(jī)器視覺等領(lǐng)域，開發(fā)效率比較高，常常是我們?cè)趯?shí)際應(yīng)用中處理圖像的首選[1]。而GDI+是微軟提供的一種圖形設(shè)備接口，主要用于2D圖像的繪制，其繪制圖形的功力非常強(qiáng)大。雖然圖像實(shí)際應(yīng)用中我們主要使用OpenCV進(jìn)行開發(fā)，但是一些細(xì)節(jié)地方難免需要用到GDI+的繪制功能，例如對(duì)一些圖片處理之后，需要在每張圖片上寫漢字。前面的圖像處理我們可使用OpenCV來完成，但是寫漢字就需要GDI+來完成。這就需要用到OpenCV和GDI+來混合使用，而混合使用的關(guān)鍵就是二者格式的轉(zhuǎn)化。

1　GDI+與OpenCV圖片格式轉(zhuǎn)換原理的分析

GDI+與OpenCV圖像類型的轉(zhuǎn)換是GDI+與OpenCV混合使用的關(guān)鍵，我們可以對(duì)GDI+與OpenCV表示圖像的類型的結(jié)構(gòu)和方法進(jìn)行分析。

GDI+共包括三個(gè)圖像類：Image類、Bitmap類和Metafile類，其Metafile類主要用于處理矢量圖（不屬于本文討論范圍），Bitmap類主要表示光柵圖，Image是二者的父類。OpenCV中主要使用IplImage結(jié)構(gòu)體來創(chuàng)建和處理圖像，所以只需討論Bitmap與IplImage兩種格式并實(shí)現(xiàn)兩種格式的轉(zhuǎn)換即可。

由于GDI+與OpenCV不存在強(qiáng)制互轉(zhuǎn)，所以我們就采用另一種常用的轉(zhuǎn)換圖像格式的方法：就是把Bitmap或IplImage類型圖像轉(zhuǎn)換為Byte數(shù)據(jù)[2]，然后構(gòu)造空白的Bitmap或IplImage類型的圖片，再把byte數(shù)據(jù)填充到該空白圖像中即可。

1.1Bitmap到Byte的轉(zhuǎn)換

把Bitmap轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制會(huì)用到BitmapData這個(gè)類，使用BitmapData可以讀取圖片信息在內(nèi)存中的地址，BitmapData類中的Scan0表示圖片第0個(gè)像素的第0個(gè)分量在內(nèi)存的地址，BitmapData中Stride表示圖片一行像素的字節(jié)寬度，根據(jù)圖片的原點(diǎn)坐標(biāo)位置的不同可正可負(fù)。Windows系統(tǒng)的窗口坐標(biāo)原點(diǎn)為左上角，所以圖片在內(nèi)存中存放時(shí)順序是從左到右，從上到下,但當(dāng)圖片在窗口中顯示時(shí)卻有兩種坐標(biāo)。

若圖片的原點(diǎn)坐標(biāo)與Windows相同在左上角，如圖1,則Sride為正數(shù)，此時(shí)Scan0表示圖1中像素點(diǎn)a的地址，讀取順序是從左到右，從上到下，即a、b、c、d、e、f、g、h、i、j、k、l、m、n、o、p。

若圖片坐標(biāo)原點(diǎn)在左下角，則像素點(diǎn)的順序如圖2，則此時(shí)Stride為負(fù)數(shù)，此時(shí)Scan0表示圖1中像素點(diǎn)a的地址，由于memcpy方法拷貝數(shù)據(jù)是按照內(nèi)存中存儲(chǔ)順序進(jìn)行的，而此時(shí)圖片像素點(diǎn)在內(nèi)存中保存的順序?yàn)閙、n、o、p、i、j、k、l、e、f、g、h、a、b、c、d，所以應(yīng)調(diào)節(jié)讀取起始點(diǎn)a到m，讀取方式是從左到右，最先讀取圖像的最后一行。讀取信息后的圖片為原圖片關(guān)于x軸的反轉(zhuǎn)圖片，所以最后用OpenCV中cvFilp方法來再次反轉(zhuǎn)圖片，以得到圖片的正確顯示效果。

圖1　原點(diǎn)在左上角時(shí)像素位置

圖2　原點(diǎn)在左上角時(shí)像素位置

1.2Ipllmage到Byte的轉(zhuǎn)換

IplImage轉(zhuǎn)Byte相對(duì)于上面來說比較簡(jiǎn)單，IplImage結(jié)構(gòu)中有imageDataOrigin和imageSize兩個(gè)參數(shù)，其中imageDataOrigin表示圖像數(shù)據(jù)的起始地址，imageSize表示數(shù)據(jù)的長(zhǎng)度，用memcpy方法即可拷貝數(shù)據(jù)成Byte類型。

1.3Byte到Ipllmage的轉(zhuǎn)換：

IplImage結(jié)構(gòu)中存在imageData變量，表示IplImage類型圖像的數(shù)據(jù)。我們可以先用cvCreateImage方法創(chuàng)建一個(gè)和要轉(zhuǎn)換的Bitmap類型的圖片長(zhǎng)寬一樣的空白圖像，然后求出Byte中數(shù)據(jù)的長(zhǎng)度，用memcpy方法從Byte拷貝數(shù)據(jù)到imageData。最后根據(jù)Bitmap圖像原點(diǎn)坐標(biāo)的位置，判斷是否需要用IplImage的方法從cvFlip反轉(zhuǎn)圖像。

1.4Byte到Ipllmage的轉(zhuǎn)換

Byte到Bitmap同樣需要借組BitmapData，Bitmap中讀寫數(shù)據(jù)時(shí)需用LockBits來鎖定讀寫區(qū)域，并且LockBits方法中包含BitmapData類型的參數(shù)，作用是保存要讀寫的數(shù)據(jù)，而BitmapData可強(qiáng)轉(zhuǎn)為Byte類型，所以我們只需先新建一個(gè)Bitmap類型指針,鎖定Bitmap指針對(duì)象，關(guān)聯(lián)BitmapData對(duì)象，最后用memcpy方法拷貝Byte數(shù)據(jù)到BitmapData對(duì)象的Scan0變量中。

2　GDI+與OpenCV在編程中混合使用的實(shí)現(xiàn)

2.1GDI+與OpenCV類型呼轉(zhuǎn)函數(shù)的實(shí)現(xiàn)

Bitmap*轉(zhuǎn)IplImage*代碼實(shí)現(xiàn)：

Ip lImage*BitmapToIplImage(Bitmap*pBitmap)

{

if(pBitmap)

{

BitmapData bmpData;

Rect rect(0,0,pBitmap->GetW idth(),pBitmap->GetH-eight());

pBitmap->LockBits(&rect,ImageLockModeRead,PixelFormat24bppRGB,&bmpData);

BYTE*temp=NULL; If(bmpData.Stride>0)

temp=(BYTE*)bmpData.Scan0;

else

temp=(BYTE*)bmpData.Scan0+bmpData.Stride* (pBitmap->GetHeight()-1);

IplImage*p IplImg=cvCreateImage(cvSize(pBitmap-> GetWidth(),pBitmap->GetHeight()),IPL_DEPTH_8U,3);

if(!p Ip lImg)

{

pBitmap->UnlockBits(&bmpData);

return NULL;

}

memcpy(pIplImg->imageData,temp,abs(bmpData. Stride)*bmpData.Height);

pBitmap->UnlockBits(&bmpData);

if(bmpData.Stride＜0)

cvFlip(pIplImg,NULL,0);

return pIplImg;

}

else

return NULL;

}

函數(shù)思路過程：首先判斷圖像是否存在，新建對(duì)象bmpData保存Bitmap圖像數(shù)據(jù)信息，LockBits鎖定整個(gè)Bitmap中數(shù)據(jù)位置，然后讀取到temp中。創(chuàng)建lplImage對(duì)象pIplImg，把temp中數(shù)據(jù)拷貝到pIplImg中并解鎖pBitmap，最后返回填充好的lplImage圖片指針。

IplImage*轉(zhuǎn)Bitmap*代碼實(shí)現(xiàn)：

Bitmap*IplImageToBitmap(IplImage*p Ip lImg)

{

if(p IplImg)

{

Bitmap*pBitmap=new Bitmap(pIplImg->width,p I-plImg->height,PixelFormat24bppRGB);

if(!pBitmap)

return NULL;

BitmapData bmpData;

Rect rect(0,0,p IplImg->width,p IplImg->height);

pBitmap->LockBits(&rect,ImageLockModeWrite,PixelFormat24bppRGB,&bmpData);

BYTE*pByte=(BYTE*)bmpData.Scan0;

if(p IplImg->widthStep==bmpData.Stride)//likely

memcpy(bmpData.Scan0,p IplImg->imageDataO-rigin,p IplImg->imageSize);

pBitmap->UnlockBits(&bmpData);

return pBitmap;

}

else

return NULL;

}

函數(shù)思路過程：首先判斷圖像是否存在，然后用new方法新建一個(gè)長(zhǎng)寬和要轉(zhuǎn)換的IplImage圖像相等的Bitmap圖像，使用LockBits方法是為了鎖定整個(gè)Bitmap中數(shù)據(jù)位置然后等待數(shù)據(jù)的填充。memcpy用于拷貝填充bmpData，Scan0表示數(shù)據(jù)矩陣在內(nèi)存中的地址，imageDataOrigin表示IplImage類型圖片中數(shù)據(jù)的起始位置，imageSize表示數(shù)據(jù)的長(zhǎng)度，把IplImage中數(shù)據(jù)拷貝到Bitmap中后用UnlockBits解鎖區(qū)域，最后返回填充好的Bitmap圖片指針。

2.2互轉(zhuǎn)函數(shù)的測(cè)試

本測(cè)試主要是驗(yàn)證圖片類型互轉(zhuǎn)后可不可以正確使用轉(zhuǎn)換后的圖片指針，測(cè)試中使用顯示圖片這個(gè)功能進(jìn)行驗(yàn)證。

首先，用IplImage類型載入C盤下的圖片test.jpg,然后用IplImageToBitmap函數(shù)把IplImage圖片轉(zhuǎn)為Bitmap類型，然后用Draw Image函數(shù)顯示圖片，代碼如下：

CDC*pDC=GetDC();

Graphics graph(pDC->GetSafeHdc());

IplImage*pImage=cvLoad Image("c:\test.jpg",1);

Bitmap*img=IplImageToBitmap(p Image);

graph.DrawImage(img,0,0);

程序執(zhí)行完后可得結(jié)果（下圖）：

圖3　轉(zhuǎn)換后結(jié)果

然后，用Bitmap類型載入C盤下的圖片test.jpg,然后用BitmapToIplImage函數(shù)把Bitmap圖片轉(zhuǎn)為I-plImage類型，調(diào)OpenCV的cvShow Image函數(shù)顯示圖片，代碼如下：

CDC*pDC=GetDC();

Bitmap*img=Bitmap::FromFile(L"c:\test.jpg");

IplImage*p Image=BitmapToIplImage(img);

cvShowImage("圖片",pImage);

程序執(zhí)行完后可得結(jié)果（圖4）。

2.3測(cè)試結(jié)論

由以上測(cè)試可知，GDI+和OpenCV中主要的圖片類Bitmap和IplImage類型相互轉(zhuǎn)換后均能正確地顯示圖片，即在實(shí)際的開發(fā)應(yīng)用過程中可以針對(duì)不同情況靈活地選擇其一進(jìn)行使用，大大提高了代碼的靈活性和編程效率。

圖4　轉(zhuǎn)換后結(jié)果

3　結(jié)語(yǔ)

GDI+與OpenCV都具有豐富的圖像操作及處理方法，實(shí)際操作中可能會(huì)反復(fù)用到兩個(gè)庫(kù)的轉(zhuǎn)換，本文提供的算法能夠方便地實(shí)現(xiàn)它們各自支持的類型的轉(zhuǎn)換，不需要去保存中間圖像數(shù)據(jù)，可以使用戶能夠方便地在實(shí)際應(yīng)用中根據(jù)需要結(jié)合二者各自的長(zhǎng)處來設(shè)計(jì)程序，使得圖像處理的工作變得事半功倍。

[1]左飛.數(shù)字圖像處理技術(shù)詳解與Visual C++實(shí)踐.北京：電子工業(yè)出版社.2014（3）:157~242

[2]高守傳，劉書志，姚領(lǐng)田等.VC++實(shí)踐與提高——數(shù)字圖像處理與工程應(yīng)用篇.北京：中國(guó)鐵道出版社.2006（1）：5~17

[3]劉瑞楨，于仕琪.OpenCV教程——基礎(chǔ)篇.北京：北京航空航天出版社,2007:76~385

[4]Chand M.GDI+圖形程序設(shè)計(jì).北京：電子工業(yè)出版社，2005：1~325

GDI+;OpenCV;Mixed;Images

Research on the Mixed Use of GDI+and OpenCV in Programm ing

WU Dong1，XIE Guo-bo2，SU Ben-hui2

（1.Department of Education,the First Affiliated Hospital of SUN Yat-sen University，Guangzhou 510080；2.College of Computer,Guangdong University of Technology，Guangzhou 510006）

Introduces the two common interface of GDI+and OpenCV image features and functions,mainly elaborates the idea of using GDI+and OpenCV mixing processing image in the Visual Studio development environment and then implementing code.The example has passed the debugging and put in actual application.

1007-1423（2015）16-0082-04

10.3969/j.issn.1007-1423.2015.16.019

吳東（1974-），男，海南人，本科，研究實(shí)習(xí)員，研究方向?yàn)樾畔⒒芾?/p>

謝國(guó)波（1977-），男，廣東五華人，博士，教授，研究方向?yàn)樵朴?jì)算與大數(shù)據(jù)、混沌保密通信、低碳制造數(shù)據(jù)智能化處理

蘇本卉（1991-），男，河南安陽(yáng)人，碩士研究生，研究方向?yàn)榛煦绫Ｃ芡ㄐ?/p>

2015-04-07

2015-05-15