GMSAPR

113

Порядковый номер значения в массиве pHist соответствует яркости, а значение элемента — частоте появления этой яркости в картинке. Рассчитывается гистограмма довольно просто: в цикле для всех пикселов изображения сначала рассчитывается яркость пиксела, а затем увеличивается на единицу значение соответствующего элемента в массиве pHist.

Поскольку расчет гистограммы уже реализован, нам остается только нарисовать ее на экране. Для показа гистограммы на экране добавим в программу специальное диалоговое окно (рис. 2). Напомним, что новый шаблон диалогового окна вставляется командой Project | Add Resource… | Dialog | New. Присвоим шаблону идентификатор IDD_HIST и добавим в него рамочку (в панели инструментов (панель ToolBox) выберем элемент Картинка (Picture), и в свойсвах (properties) укажем тип — рамка (type — frame)). Этот элемент понадобится нам для рисования гистограммы, поэтому дадим ему идентификатор IDC_HIST_VIEW. В шаблон также добавлено два ползунка (элементы Slider), и два элемента Текст (Static Text), в которых будут показываться значения.

Рис. 2. Шаблон окна диалога Image histogram

Изображение гистограммы, в принципе, можно нарисовать прямо по окну диалога, определив в классе диалога обработчик сообщения WM_PAINT и выполнив в нем соответствующие построения. Однако, будет удобнее, если создать специализированный класс, который бы выводил гистограмму в заданное Windows-окно.

Укажем имя нашего нового класса, назовем его CHistView, а в качестве базового класса укажем класс CStatic (из библиотеки MFC) — он

114

обеспечивает функциональность статических (static) Windows-элементов управления: «рамка», «битмап», «пиктограмма». Мы переопределим в классе CHistView обработчик сообщения WM_PAINT и научим его рисовать гистограмму. Затем мы сможем связать с элементом управления IDC_HIST_VIEW объект класса CHistView. Это позволит свободно размещать изображение гистограммы в нужном месте диалогового окна, не заботясь о том, чтобы у нас в коде были прописаны соответствующие координаты. Можно также разместить несколько элементов-гистограмм (например, для разных цветовых каналов) и при этом не придется каким-то образом модифицировать программный код вывода гистограммы.

Ползунки-слайдеры, добавленные в диалог, потребуются нам в дальнейшем для коррекции гистограммы. Создадим класс CHistDlg, который будет обслуживать наш диалог. Свяжем созданные элементы управления с объектами в классе диалога. Для рисования гистограммы добавим в класс CHistView обработчик сообщения WM_PAINT:

void CHistView::OnPaint()

{

CPaintDC dc(this); // device context for painting if(m_pHist==NULL || m_iRange==0 ) return;

// Найдем среднее значение

DWORD MaxBright=0, SumBright=0; for(int i=0; i<m_iRange; i++)

SumBright+=m_pHist[i];

//Пусть максимальное (показываемое на рисунке) значение

//будет в три раза больше среднего

MaxBright=3*SumBright/m_iRange; if(MaxBright==0) return;

// Перо для рисования гистограммы

CPen HistPen(PS_SOLID, 2, m_Color);

115

CPen *pOldPen=dc.SelectObject(&HistPen);

CGdiObject *pOldBrush = dc.SelectStockObject (NULL_BRUSH);

// Найдем координаты окна вывода

CRect FrameRect;

GetWindowRect(&FrameRect);

ScreenToClient(&FrameRect);

//...

//Нарисуем гистограмму в окне dc.Rectangle(&FrameRect); FrameRect.bottom-=1;

double kx = ((double)FrameRect.Width()) / m_iRange; double ky = ((double)FrameRect.Height()) / MaxBright;

int x=0, y=0;

for(i=0; i<m_iRange; i++)

{

x=FrameRect.left+(kx*i);

y=FrameRect.bottom; dc.MoveTo(x, y);

y=FrameRect.bottom -(ky*m_pHist[i]); if(y<FrameRect.top) y=FrameRect.top; dc.LineTo(x, y);

}

if(pOldPen)

dc.SelectObject(pOldPen);

if(pOldBrush)

dc.SelectObject(pOldBrush);

}

Каждый раз, когда окно (в данном случае — элемент управления, связанный с объектом класса CHistView) должно быть показано на экране, Windows посылает ему сообщение WM_PAINT. Обрабатывая это сообщение, мы рисуем гистограмму.

116

По приведенному выше листингу видно, что гистограмма рисуется на основе значений, хранящихся в массиве, на который указывает переменная m_pHist, переменная же m_iRange задает размер массива. Эти переменные мы добавили в интерфейс класса CHistView. Для установки этих переменных добавлен метод SetData().

class CHistView : public CStatic

{

public:

CHistView();

// Attributes public:

int m_iRange; //размер массива гистограммы

public:

// Устанавливает данные для отображения void SetData(const DWORD *pHist, int Range)

{m_pHist=pHist; m_iRange=Range;}; // Устанавливает цвет рисования гистограммы void SetColor(const COLORREF &c) {m_Color=c;};

//Overrides

//ClassWizard generated virtual function overrides //{{AFX_VIRTUAL(CHistView)

//}}AFX_VIRTUAL

//Implementation

public:

virtual ~CHistView();

// Generated message map functions protected:

//{{AFX_MSG(CHistView) afx_msg void OnPaint(); //}}AFX_MSG DECLARE_MESSAGE_MAP()

118

должно быть очевидным. О том, что же это за «коррекция яркости», поговорим дальше.

Единственный момент — это передача данных гистограммы в диалог. Данные передаются в объект диалог с помощью метода SetData(Hist, Range), который передает данные уже непосредственно элементу, отображающему гистограмму. Этот метод добавлен в интерфейс класса CHistDlg. Выглядит он следующим образом:

void SetData(const DWORD *pHist, int Range)

{m_ctrlHist.SetData(pHist, Range);};

где m_ctrlHist — объект класса CHistView.

Теперь можно посмотреть, какие же гистограммы яркости у наших изображений.

Рис. 3. Гистограмма яркости искусственного рисунка

Гистограмма показывает, что яркость в этом рисунке распределена неравномерно (смещена в область светлых тонов), а многие значения яркости и вовсе отсутствуют. Оно и понятно, ведь это искусственный рисунок, и мы использовали при его создании далеко не все цвета и оттенки.

119

Фотографические изображения обычно имеют более плавные гистограммы с широким спектром яркости:

Рис. 4. Гистограмма яркости фотографии

Какие же выводы мы можем сделать, взглянув на рис. 4, — несмотря на то, что диапазон яркости довольно широкий, все же он занимает не всю шкалу. Следовательно, мы можем попытаться улучшить внешний вид этой фотографии. Далее мы рассмотрим, как гистограмма может быть использована для повышения контрастности изображения, но сначала придется обсудить внутреннее устройство программной реализации.

6.4Графические фильтры

6.4.1Программная схема выполнения преобразований.

Поскольку мы собираемся реализовать целый ряд процедур преобразования изображений, следует хорошо обдумать, как они будут уживаться между собой и взаимодействовать с остальными модулями программы. В мультимедийном программировании широко распространена концепция фильтров. Что такое фильтр? Это некоторая программа, которая,

120

пропуская через себя данные, преобразует их некоторым образом. В нашем случае данными являются значения цветов пикселов изображения. Такой подход выглядит очень удачным, так как он позволяет создавать четко структурированные модульные программы. Используем и мы эту идею. Представим, что у нас имеется набор фильтров, пропуская через которые данные изображения, мы можем добиваться различных эффектов (рис. 5).

Рис. 5. Схема использования фильтров для преобразования изображений

Для того, чтобы получить нужный эффект, достаточно просто указать программе, какой фильтр считать активным. В программе же где-то должна существовать процедура, в которой будет выполняться само пропускание данных через фильтр.

Фильтры удобно реализовывать в виде классов, производных от какого-то одного базового класса. В базовом классе определить набор методов, общих для всех фильтров. В программе заведем переменную — указатель на активный фильтр. Используя этот указатель, фильтрующая функция будет обращаться к нужному фильтру.

Саму фильтрацию изображения можно выполнять по-разному. Например, можно было бы передать фильтру всю исходную картинку и ожидать от него уже полностью преобразованного изображения. А можно пропускать через фильтр исходное изображение по одному пикселу. В последнем случае не придется дублировать цикл обработки всего изображения в каждом фильтре и