GDI+ 在Delphi程序的应用 -- 图像饱和度调整

2024-03-13 04:49•Android•阅读 2822

图像的饱和度调整有很多方法，最简单的就是判断每个象素的R、G、B值是否大于或小于128，大于加上调整值，小于则减去调整值；也可将象素RGB转换为HSV或者HSL，然后调整其S部分，从而达到线性调整图象饱和度的目的。这几种方法我都测试过，效果均不太好，简单的就不说了，利用HSV和HSL调整饱和度，其调节范围很窄，饱和度没达到，难看的色斑却出现了。而Photoshop的饱和度调整调节范围大多了，效果也好多了，请看下面25%饱和度调整时几种方法的效果对比图：

可以看出，都是25%的饱和度调整，Photoshop的调节幅度显得小一些（平坦些），效果也好多了，而HSV和HSL均出现了色斑，某些颜色也严重失真，尤其是HSV方式。

据网上和书上的介绍，Photoshop的是利用所谓HSB颜色模式实现色相/饱和度调节的，可是就是没有看到其算法，我只得自己进行琢磨，首先发现Photoshop色相/饱和度命令中的明度调节好象是“独立”的，也就是它不需要转换为所谓的HSB模式，直接靠白色和黑色遮照层进行调节，具体原理和代码可看我写的《GDI+ 在Delphi程序的应用 -- 仿Photoshop的明度调整》一文。后来，却又发现Photoshop的饱和度调节好象是“半独立的”，什么意思呢？就是说Photoshop的色相/饱和度的调整还是转换为HSL颜色模式进行的，只是饱和度的增减调节却是“独立”于SHL模式的另外一套算法，如果不是需要HSL的S和L部分进行饱和度的上下限控制，它也和明度调整一样，可以独立进行！下面是我写的C++算法（只是随手写的算法，不是真正的运行代码）：

inlinevoidSwapRGB(int&a,int&b)

{

a+=b;

b=a-b;

a-=b;

}

//利用HSL模式求得颜色的S和L

doublergbMax=R/255;

doublergbMin=G/255;

doublergbC=B/255;

if(rgbMax<rgbC)

SwapRGB(rgbMax,rgbC);

if(rgbMax<rgbMin)

SwapRGB(rgbMax,rgbMin);

if(rgbMin>rgbC)

SwapRGB(rgbMin,rgbC);

doubledelta=rgbMax-rgbMin;

// 如果delta=0，S=0，所以不能调整饱和度

if(delta==0) return;

doublevalue=rgbMax+rgbMin;

doubleS, L=value/2;

if(L<0.5)

S=delta/value;

else

S=delta/(2-value);

//具体的饱和度调整，sValue为饱和度增减量

//如果增减量>0，饱和度呈级数增强，否则线性衰减

if(sValue>0)

{

//如果增减量+S>1，用S代替增减量，以控制饱和度的上限

//否则取增减量的补数

sValue=sValue+S>=1?S:1-sValue;

//求倒数-1，实现级数增强

sValue=1/sValue-1;

}

//L在此作饱和度下限控制

R=R+(R-L*255)*sValue;

G=G+(G-L*255)*sValue;

B=B+(B-L*255)*sValue;

从上面的算法代码中可以看到，Photoshop的饱和度调整没有像HSV和HSL的饱和度调整那样，将S加上增减量重新计算，并将HSL转换回RGB，而只是取得了颜色的S、L作为上下限控制，对原有的RGB进行了“补丁”式的调节。

下面是根据以上算法写的Delphi的BASM代码和GDI+调用的饱和度调整过程：

type
//与GDI+TBitmapData结构兼容的图像数据结构
TImageData=packedrecord
Width:LongWord;//图像宽度
Height:LongWord;//图像高度
Stride:LongWord;//图像扫描线字节长度
PixelFormat:LongWord;//未使用
Scan0:Pointer;//图像数据地址
Reserved:LongWord;//保留
end;
PImageData=^TImageData;
//获取TBitmap图像的TImageData数据结构，便于处理TBitmap图像
functionGetImageData(Bmp:TBitmap):TImageData;
begin
Bmp.PixelFormat:=pf32bit;
Result.Width:=Bmp.Width;
Result.Height:=Bmp.Height;
Result.Scan0:=Bmp.ScanLine[Bmp.Height-1];
Result.Stride:=Result.Widthshl2;
//Result.Stride:=(((32*Bmp.Width)+31)and$ffffffe0)shr3;
end;

//图像饱和度调整。Value：(-255-+255，没作范围检查)
procedureSaturation(Data:TImageData;Value:Integer);
asm
pushebp
pushesi
pushedi
pushebx
movedi,[eax+16]//edi=Data.Scan0
movecx,[eax+4]//ecx=Data.Width*Data.Height
imulecx,[eax]
movebp,edx
cld
@PixelLoop://for(i=ecx-1;i>=0;i--)
dececx//{
[email protected]end
movzxeax,[edi+2]
movzxebx,[edi+1]
movzxesi,[edi]
cmpesi,ebx
[email protected]@1
xchgesi,ebx
@@1:
cmpesi,eax
[email protected]@2
xchgesi,eax
@@2:
cmpebx,eax
[email protected]@3
movebx,eax
@@3:
moveax,esi//delta=varMax-varMin
subeax,ebx//if(delta==0)
[email protected]@4//{
addedi,4//edi+=4
[email protected]//continue
@@4://}
addesi,ebx
movebx,esi//ebx=varMax+varMin
shresi,1//esi=L=(varMax+varMin)/2
cmpesi,128
[email protected]@5
negebx//if(L>=128)ebx=510-ebx
addebx,510
@@5:
imuleax,255//eax=S=delta*255/ebx
cdq
divebx
movebx,ebp//ebx=value
testebx,ebx//if(ebx>0)
[email protected]@10//{
addbl,al
[email protected]@6//if(ebx+S>=255)
movebx,eax//ebx=S
[email protected]@7
@@6:
movebx,255
subebx,ebp//elseebx=255-value
@@7:
moveax,65025//ebx=65025/ebx-255
cdq
divebx
subeax,255
movebx,eax//}
@@10:
pushebp
movebp,255
pushecx
movecx,3
@RGBLoop://for(j=3;j>0;j--)
movzxeax,[edi]//{
pusheax
subeax,esi//rgb=rgb+(rgb-L)*ebx/255
imuleax,ebx
cdq
idivebp
popedx
addeax,edx
[email protected]@11
xoreax,eax//if(rgb<0)rgb=0
[email protected]@12
@@11:
cmpeax,255
[email protected]@12
moveax,255//elseif(rgb>255)rgb=255
@@12:
stosb//*edi++=rgb
[email protected]//}
popecx
popebp
incedi//edi++
[email protected]//}
@end:
popebx
popedi
popesi
popebp
end;
procedureGdipSaturation(Bmp:TGpBitmap;Value:Integer);
var
Data:TBitmapData;
begin
ifValue=0thenExit;
Data:=Bmp.LockBits(GpRect(0,0,Bmp.Width,Bmp.Height),[imRead,imWrite],pf32bppARGB);
try
Saturation(TImageData(Data),Value);
finally
Bmp.UnlockBits(Data);
end;
end;
procedureBitmapSaturation(Bmp:TBitmap;Value:Integer);
begin
ifValue<>0then
Saturation(GetImageData(Bmp),Value);
end;

具体的测试代码就不写了，有兴趣者可参考我的《GDI+ 在Delphi程序的应用 -- 线性调整图像亮度》、《GDI+ 在Delphi程序的应用 -- 图像卷积操作及高斯模糊》和《GDI+ 在Delphi程序的应用 -- 图像亮度/对比度调整》等文章，写出GDI+的TGpBitmap和Delphi的TBitmap的测试代码，其运行结果与Photoshop完全一样。　　

　　对于色相的调整，HSV、HSL和HSB都是相同的，不同的只是饱和度和亮度（明度）的调整，前天我已经写了《GDI+ 在Delphi程序的应用 -- 仿Photoshop的明度调整》，加上这篇饱和度算法文章，是否意味Photoshop的HSB算法完全**了呢？不然，Photoshop的饱和度和明度调整独立使用时，确实是我说的那样，与Photoshop效果完全一样，但是放在一起进行调节就有区别了，这里有个谁先谁后的时机问题，和我前天写的《GDI+ 在Delphi程序的应用 -- 图像亮度/对比度调整》中对比度和亮度关系一样，各自独立使用没问题，放在一起调整就麻烦，但是对比度和亮度的关系比较简单，几次测试就清楚了，而饱和度和明度的关系我试验过多次，均与Photoshop有区别（只是有区别而以，其效果不比Photoshop的差多少），所以，要完全**，还得试验，如果有谁知道，请务必告知，本人在此先谢了。下面干脆把我用BCB6写的试验性代码完整的贴在这，有兴趣的朋友可以帮忙试验，这个试验代码写的很零乱，运行也不快，先调整饱和度，再调整明度，其他方式没成功，所以没保存结果。

//rgbhsb.h

#ifndefRgbHsbH

#defineRgbHsbH

#include<windows.h>

#include<algorithm>

usingstd::min;

usingstd::max;

#include<gdiplus.h>

usingnamespaceGdiplus;

voidSetRgbHsb(unsignedchar&R,unsignedchar&G,unsignedchar&B,

inthValue,intsValue,intbValue);

voidGdipHSBAdjustment(Bitmap*Bmp,inthValue,intsValue,intbValue);

//---------------------------------------------------------------------------

#endif

//rgbhsb.cpp

#pragmahdrstop

#include"RgbHsb.h"

//---------------------------------------------------------------------------

inlinevoidSwapRGB(int&a,int&b)

{

a+=b;

b=a-b;

a-=b;

}

inlinevoidCheckRGB(int&Value)

{

if(Value<0)Value=0;

elseif(Value>255)Value=255;

}

inlinevoidAssignRGB(unsignedchar&R,unsignedchar&G,unsignedchar&B,intrv,intgv,intbv)

{

R=rv;

G=gv;

B=bv;

}

voidSetRgbHsb(unsignedchar&R,unsignedchar&G,unsignedchar&B,inthValue,intsValue,intbValue)

{

intrgbMax=R;

intrgbMin=G;

intrgbC=B;

if(rgbMax<rgbC)

SwapRGB(rgbMax,rgbC);

if(rgbMax<rgbMin)

SwapRGB(rgbMax,rgbMin);

if(rgbMin>rgbC)

SwapRGB(rgbMin,rgbC);

intvalue=rgbMax+rgbMin;

intL=(value+1)>>1;

intH,S;

intdelta=rgbMax-rgbMin;

if(!delta)

H=S=0;

else

{

if(L<128)

S=delta*255/value;

else

S=delta*255/(510-value);

if(rgbMax==R)

H=(G-B)*60/delta;

elseif(rgbMax==G)

H=(B-R)*60/delta+120;

else

H=(R-G)*60/delta+240;

if(H<0)H+=360;

if(hValue)

{

H+=hValue;

if(H<0)H+=360;

elseif(H>360)H-=360;

intm=H%60;

H/=60;

if(H&1)m=60-m;

rgbC=(m*255+30)/60;

rgbC=rgbC-(rgbC-128)*(255-S)/255;

intLum=L-128;

if(Lum>0)

rgbC=rgbC+((255-rgbC)*Lum+64)/128;

elseif(Lum<0)

rgbC=rgbC+rgbC*Lum/128;

}

elseH/=60;

if(sValue)

{

if(sValue>0)

{

sValue=sValue+S>=255?S:255-sValue;

sValue=65025/sValue-255;

}

rgbMax=rgbMax+(rgbMax-L)*sValue/255;

rgbMin=rgbMin+(rgbMin-L)*sValue/255;

rgbC=rgbC+(rgbC-L)*sValue/255;

}

if(bValue>0)

{

rgbMax=rgbMax+(255-rgbMax)*bValue/255;

rgbMin=rgbMin+(255-rgbMin)*bValue/255;

rgbC=rgbC+(255-rgbC)*bValue/255;

}

elseif(bValue<0)

{

rgbMax=rgbMax+rgbMax*bValue/255;

rgbMin=rgbMin+rgbMin*bValue/255;

rgbC=rgbC+rgbC*bValue/255;

}

CheckRGB(rgbMax);

CheckRGB(rgbMin);

CheckRGB(rgbC);

if(bValue||S)

{

switch(H)

{

case1:AssignRGB(R,G,B,rgbC,rgbMax,rgbMin);

break;

case2:AssignRGB(R,G,B,rgbMin,rgbMax,rgbC);

break;

case3:AssignRGB(R,G,B,rgbMin,rgbC,rgbMax);

break;

case4:AssignRGB(R,G,B,rgbC,rgbMin,rgbMax);

break;

case5:AssignRGB(R,G,B,rgbMax,rgbMin,rgbC);

break;

default:AssignRGB(R,G,B,rgbMax,rgbC,rgbMin);

}

//elseAssignRGB(R,G,B,rgbMax,rgbMin,rgbC);

}

voidGdipHSBAdjustment(Bitmap*Bmp,inthValue,intsValue,intbValue)

{

sValue=sValue*255/100;

bValue=bValue*255/100;

BitmapDatadata;

Rectr(0,0,Bmp->GetWidth(),Bmp->GetHeight());

Bmp->LockBits(&r,ImageLockModeRead|ImageLockModeWrite,PixelFormat24bppRGB,&data);

try

{

intoffset=data.Stride-data.Width*3;

unsignedchar*p=(unsignedchar*)data.Scan0;

for(inty=0;y<data.Height;y++,p+=offset)

for(intx=0;x<data.Width;x++,p+=3)

SetRgbHsb(p[2],p[1],*p,hValue,sValue,bValue);

}

__finally

{

Bmp->UnlockBits(&data);

}

#pragmapackage(smart_init)

//main.h

#ifndefmainH

#definemainH

//---------------------------------------------------------------------------

#include<Classes.hpp>

#include<Controls.hpp>

#include<StdCtrls.hpp>

#include<Forms.hpp>

#include<ComCtrls.hpp>

#include<ExtCtrls.hpp>

#include"RgbHsb.h"

//---------------------------------------------------------------------------

classTForm1:publicTForm

{

__published://IDE-managedComponents

TButton*Button1;

TLabel*Label1;

TLabel*Label2;

TLabel*Label3;

TTrackBar*HBar;

TTrackBar*SBar;

TTrackBar*BBar;

TEdit*HEdit;

TEdit*SEdit;

TEdit*BEdit;

TPaintBox*PaintBox1;

void__fastcallPaintBox1Paint(TObject*Sender);

void__fastcallHEditKeyPress(TObject*Sender,char&Key);

void__fastcallHEditChange(TObject*Sender);

void__fastcallHBarChange(TObject*Sender);

void__fastcallSBarChange(TObject*Sender);

void__fastcallBBarChange(TObject*Sender);

private://

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