C++图像处理 -- 图像颜色混合（下）

阅读提示：

《C++图像处理》系列以代码清晰，可读性为主，全部使用C++代码。

《Delphi图像处理》系列以效率为侧重点，一般代码为PASCAL，核心代码采用BASM。

尽可能保持二者内容一致，可相互对照。

本文代码必须包括《C++图像处理 -- 数据类型及公用函数》文章中的BmpData.h头文件。

在《C++图像处理 -- 图像颜色混合（上）》和《C++图像处理 -- 图像颜色混合（中）》2篇文章中实现了Photoshop颜色图层混合模式的基本功能，本文拟在此基础上进一步实现带Alpha通道的颜色图层混合模式，这样Photoshop的颜色图层混合模式就可以说被比较完整的实现了。

要实现带Alpha通道的32位颜色图层混合模式，比24位颜色图层混合模式复杂的多，后者只是前者的一个特例。

下面是带Alpha通道的32位颜色图层混合模式的全部代码：

//---------------------------------------------------------------------------typedef FLOAT       BWParams, *PBWParams;// 黑白调整缺省参数：红，黄，绿，洋红，蓝，青
CONST INT _BWDefault[] = {410, 614, 410, 819, 205, 614};enum
{BWIndexBlue        = 0x40000,BWIndexGreen = 0x20000,BWIndexRed       = 0x00000
};enum
{IndexBlue  = 0x00000,IndexGreen   = 0x10000,IndexRed = 0x20000
};typedef union                 // 颜色分量交换结构
{INT tmp;               // 交换时用的临时变量struct{SHORT value;     // 颜色分量值SHORT index;        // 颜色分量索引};
}RGBIndex;
//---------------------------------------------------------------------------// 交换像素分量
FORCEINLINE
VOID SwapRgb(RGBIndex &a, RGBIndex &b)
{a.tmp ^= b.tmp;b.tmp ^= a.tmp;a.tmp ^= b.tmp;
}
//---------------------------------------------------------------------------// 获取黑白灰度
FORCEINLINE
INT GetBWGray(CONST PARGBQuad pixel, CONST PINT bwParams)
{RGBIndex max, mid, min;min.tmp = pixel->Blue | BWIndexBlue;mid.tmp = pixel->Green | BWIndexGreen;max.tmp = pixel->Red | BWIndexRed;if (max.value < mid.value)SwapRgb(max, mid);if (max.value < min.value)SwapRgb(max, min);if (min.value > mid.value)SwapRgb(min, mid);return (((max.value - mid.value) * bwParams[max.index] +(mid.value - min.value) * bwParams[max.index + mid.index - 1] +512) >> 10) + min.value;
}
//---------------------------------------------------------------------------VOID ColorMix(PARGBQuad pd, CONST PARGBQuad ps, INT gray)
{// 灰度计算常数：蓝，绿、红CONST INT ys[3] = {113, 604, 307};RGBIndex max, mid, min;min.tmp = ps->Blue | IndexBlue;mid.tmp = ps->Green | IndexGreen;max.tmp = ps->Red | IndexRed;if (max.value < mid.value)SwapRgb(max, mid);if (max.value < min.value)SwapRgb(max, min);if (min.value > mid.value)SwapRgb(min, mid);INT max_min = max.value - min.value;// 饱和度为0，返回灰度if (max_min == 0){pd->Blue = pd->Green = pd->Red = gray;return;}INT mid_min = mid.value - min.value;INT newMax, newMid, newMin;gray <<= 10;newMax = (gray + (max_min - mid_min) * ys[mid.index] + max_min * ys[min.index] + 512) >> 10;newMin = newMax - max_min;if (newMax > 255){INT hueCoef = (mid_min << 10) / max_min;INT v0 = (ys[mid.index] * hueCoef) >> 10;INT v1 = ys[min.index] + ys[mid.index] - v0;newMin = (gray - (ys[max.index] + v0) * 255 + (v1 >> 1)) / v1;newMid = newMin + (((255 ^ newMin) * hueCoef + 512) >> 10);newMax = 255;}else if (newMin < 0){INT hueCoef = (mid_min << 10) / max_min;INT tmp = ys[max.index] + ((ys[mid.index] * hueCoef + 512) >> 10);newMax = (gray + (tmp >> 1)) / tmp;newMid = (newMax * hueCoef + 512) >> 10;newMin = 1;}elsenewMid = newMin + mid_min;((LPBYTE)pd)[max.index] = newMax;((LPBYTE)pd)[mid.index] = newMid;((LPBYTE)pd)[min.index] = newMin;
}
//---------------------------------------------------------------------------// 图像黑白调整。
// 调整参数bwParams为元素数等于6的数组指针，分别为红，黄，绿，青，蓝，洋红
VOID ImageBlackWhite(BitmapData *data, CONST PBWParams bwParams = NULL)
{// 拷贝像素灰度参数，并交换青色和洋红色INT params[6], *pparams;if (bwParams){for (INT i = 0; i < 6; i ++)params[i] = (INT)(bwParams[i] * 1024 + 0.5);params[3] ^= params[5];params[5] ^= params[3];params[3] ^= params[5];pparams = params;}elsepparams = (INT*)_BWDefault;PARGBQuad p = (PARGBQuad)data->Scan0;INT dataOffset = (data->Stride >> 2) - (INT)data->Width;for (UINT y = 0; y < data->Height; y ++, p += dataOffset){for (UINT x = 0; x < data->Width; x ++, p ++){INT gray = GetBWGray(p, pparams);p->Blue = p->Green = p->Red =(gray & ~0xff) == 0? gray : gray > 255? 255 : 0;}}
}
//---------------------------------------------------------------------------// 灰度图像染色。
VOID ImageTint(BitmapData *grayData, ARGB color)
{ARGBQuad colorTable[256];PARGBQuad p = colorTable;ARGB alpha = color >> 24;if (alpha == 0) return;for (INT i = 0; i < 256; i ++, p ++){ColorMix(p, (PARGBQuad)&color, i);p->Alpha = 0;}if (alpha < 255){p = colorTable;for (INT i = 0; i < 256; i ++, p ++){p->Blue = i + ((p->Blue - i) * alpha + 127) / 255;p->Green = i + ((p->Green - i) * alpha + 127) / 255;p->Red = i + ((p->Red - i) * alpha + 127) / 255;}}p = (PARGBQuad)grayData->Scan0;INT dataOffset = (grayData->Stride >> 2) - (INT)grayData->Width;for (UINT y = 0; y < grayData->Height; y ++, p += dataOffset){for (UINT x = 0; x < grayData->Width; x ++, p ++){p->Color = (p->Color & 0xff000000) | colorTable[p->Blue].Color;}}
}
//---------------------------------------------------------------------------VOID RgbColorMixer(BitmapData *dest, CONST BitmapData *source)
{PARGBQuad pd, ps;UINT width, height;INT dstOffset, srcOffset;GetDataCopyParams(dest, source, width, height, pd, ps, dstOffset, srcOffset);for (UINT y = 0; y < height; y ++, pd += dstOffset, ps += srcOffset){for (UINT x = 0; x < width; x ++, pd ++, ps ++){ColorMix(pd, ps, GetBWGray(pd, (PINT)_BWDefault));}}
}
//---------------------------------------------------------------------------VOID ArgbColorMixer(BitmapData *dest, CONST BitmapData *source, INT alpha)
{PARGBQuad pd, ps;UINT width, height;INT dstOffset, srcOffset;GetDataCopyParams(dest, source, width, height, pd, ps, dstOffset, srcOffset);for (UINT y = 0; y < height; y ++, pd += dstOffset, ps += srcOffset){for (UINT x = 0; x < width; x ++, pd ++, ps ++){INT a = (ps->Alpha * alpha + 127) / 255;if (a){ARGBQuad c;ColorMix(&c, ps, GetBWGray(pd, (PINT)_BWDefault));pd->Red = pd->Red + (((c.Red - pd->Red) * a + 127) / 255);pd->Green = pd->Green + (((c.Green - pd->Green) * a + 127) / 255);pd->Blue = pd->Blue + (((c.Blue - pd->Blue) * a + 127) / 255);}}}
}
//---------------------------------------------------------------------------FORCEINLINE
VOID PArgbMixer(PARGBQuad pd, CONST PARGBQuad ps, INT alpha)
{pd->Blue = (pd->Blue * pd->Alpha + 127) / 255;pd->Green = (pd->Green * pd->Alpha + 127) / 255;pd->Red = (pd->Red * pd->Alpha + 127) / 255;pd->Blue += (((ps->Blue - pd->Blue) * alpha + 127) / 255);pd->Green += (((ps->Green - pd->Green) * alpha + 127) / 255);pd->Red += (((ps->Red - pd->Red) * alpha + 127) / 255);pd->Alpha += (alpha - (pd->Alpha * alpha + 127) / 255);pd->Blue = pd->Blue * 255 / pd->Alpha;pd->Green = pd->Green * 255 / pd->Alpha;pd->Red = pd->Red * 255 / pd->Alpha;
}
//---------------------------------------------------------------------------VOID PArgbColorMixer(BitmapData *dest, CONST BitmapData *source, INT alpha)
{PARGBQuad pd, ps;UINT width, height;INT dstOffset, srcOffset;GetDataCopyParams(dest, source, width, height, pd, ps, dstOffset, srcOffset);for (UINT y = 0; y < height; y ++, pd += dstOffset, ps += srcOffset){for (UINT x = 0; x < width; x ++, pd ++, ps ++){INT a = (ps->Alpha * alpha + 127) / 255;if (a){if (pd->Alpha == 0) *pd = *ps;else{ARGBQuad c, d;c.Color = d.Color = pd->Color;pd->Color = ps->Color;// 源像素与目标像素灰度混合到cColorMix(&c, ps, GetBWGray(&d, (PINT)_BWDefault));// 将c用不透明度a与目标像素混合PArgbMixer(&d, &c, a);// 将合成的目标像素与源像素混合后，为最终结果PArgbMixer(pd, &d, c.Alpha);}}}}
}
//---------------------------------------------------------------------------// 图像颜色模式混合
VOID ImageColorMixer(BitmapData *dest, CONST BitmapData *source, FLOAT alpha = 1)
{INT a = (INT)(alpha * 255);if (a <= 0) return;if (a > 255) a = 255;if (a == 255 && !HasAlphaFlag(dest) && !HasAlphaFlag(source))RgbColorMixer(dest, source);else if (!HasAlphaFlag(dest))ArgbColorMixer(dest, source, a);elsePArgbColorMixer(dest, source, a);
}
//---------------------------------------------------------------------------

比较一下《C++图像处理 -- 图像颜色混合（中）》的代码，可以发现颜色混合的基本功能代码并没有改变，只是修改了灰度图象染色函数ImageTint和颜色混合函数ImageColorMixer，原来的ImageColorMixer函数更名为RgbColorMixer，成为了新的ImageColorMixer函数的一部分。另外，新的ImageColorMixer函数还增添了一个alpha参数，用以改变上层图像的不透明度，取值范围为0 - 1。

本文不准备再贴例子代码，只给出下面几张png图片颜色合成和染色的测试效果图：

源图一（苹果）源图二（雪花）

上面一排是雪花图为底层，苹果图为上层实现的颜色混合，从左到右，Alpha分别为100%、80%和50%。

下面一排是苹果图为底层，雪花图为上层实现的颜色混合，从左到右，Alpha分别为100%、80%和50%。

从左到右：雪花图100%Alpha红色染色，雪花图50%Alpha红色染色，苹果图100%Alpha蓝色染色。

另外，需要说明的是，在Photoshop的图层混合选项中，除了不透明度外，还有个填充数选项，二者的区别是：不透明度选项指的是图层本身而言，填充数选项是混合时本图层像素的填充比例。但实际上二者在本质上是一回事，也就是是说二者的乘积就是最终的填充不透明度。

由于本人水平有限，虽经改进，但错误在所难免，欢迎提出宝贵意见，邮箱地址：maozefa@hotmail.com

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这里可访问《C++图像处理 -- 文章索引》。

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