文档章节

图像(层)正常混合模式详解(上)

ldh2015
 ldh2015
发布于 2016/04/01 13:36
字数 2149
阅读 11
收藏 0

在图像处理过程中,图像的合成操作是使用频率最高的,如图像显示、图像拷贝、图像拼接以及的图层拼合叠加等。
    图像合成,其实也就是图像像素颜色的混合,在Photoshop中,颜色混合是个很复杂的东西,不同的混合模式,将产生不同的合成效果,如果将之全部研究透彻,估计就得写一本书。因此,本文只谈谈最基本的图像合成,也就是Photoshop中的正常混合模式。
    只要接触过图像处理的,都知道有个图像像素混合公式:
    1)dstRGB = srcRGB * alpha + dstRGB * (1 - alpha)
    其中,dstRGB为目标图像素值;srcRGB为源图像素值;alpha为源图像素值混合比例(不透明度,范围0 - 1)。
    其实,这个像素混合公式有很大局限性,只适合不含Alpha信息的图像。
    要处理包括带Alpha通道图像(层)的混合,其完整的公式应该是:
    2-1)srcRGB = srcRGB * srcAlpha * alpha / 255      (源图像素预乘转换为PARGB)
    2-2)dstRGB = dstRGB * dstAlpha / 255    (目标图像素预乘转换为PARGB)
    2-3)dstRGB = dstRGB + srcRGB - dstRGB * srcAlpha * alpha / 255    (源图像素值与目标图像素值混合)
    2-4)dstAlpha = dstAlpha + srcAlpha * alpha - dstAlpha * srcAlpha * alpha / 255    (混合后的目标图Alpha通道值)
    2-5)dstRGB = dstRGB * 255 / dstAlpha    (混合后的目标图像素转换为ARGB)
    其中,dstRGB为目标图像素值;srcRGB为源图像素值;dstAlpha为目标图Alpha通道值;srcAlpha为源图Alpha通道值;dstARGB为含Alpha目标图像素值;alpha为源图像素值混合比例(不透明度,范围0 - 1)。
    将公式2中的2-1式代入2-3式,简化可得:
    3-1)dstRGB = dstRGB * dstAlpha / 255
    3-2)dstRGB = dstRGB +  (srcRGB - dstRGB) * srcAlpha * alpha / 255
    3-3)dstAlpha = dstAlpha + srcAlpha * alpha - dstAlpha * srcAlpha * alpha / 255
    3-4)dstRGB = dstRGB * 255 / dstAlpha
    当dstAlpha=srcAlpha=255时,公式3中3-1式、3-3式和3-4式没有意义,3-2式也变化为:
   4)dstRGB = dstRGB +  (srcRGB - dstRGB) * alpha
    不难看出,公式4是公式1的变形。因此,公式1只是公式3(或者公式2)在目标图和源图都不含Alpha信息(或者Alpha=255)情况下的一个特例而已。
    当公式4中的alpha=1时,目标图像素等于源图像素,所以,本文前面说图像拷贝其实也是图像合成的范畴。
    通过上面较详细的分析,可以看出,即使是最基本正常图像混合模式也是很复杂的。其实,上面还不是完整的分析,因为按照目标图Alpha信息、源图Alpha信息以及源图合成比例等三个要素的完全的排列组合,最多可以派生8个公式。
    下面就按正常混合模式的全部8种情况(有2项重合,实际为7种情况)来分别进行代码实现,也可完善和补充上面的文字叙述:

//--------------------------------------------------------------------------- 
 
// 定义ARGB像素结构 
typedef union 

    ARGB Color; 
    struct 
    { 
        BYTE Blue; 
        BYTE Green; 
        BYTE Red; 
        BYTE Alpha; 
    }; 
}ARGBQuad, *PARGBQuad; 
 
typedef struct 

    INT width; 
    INT height; 
    PARGBQuad dstScan0; 
    PARGBQuad srcScan0; 
    INT dstOffset; 
    INT srcOffset; 
}ImageCpyData, *PImageCpyData; 
 
typedef VOID (*MixerProc)(PImageCpyData, INT); 
 
#define PixelAlphaFlag  0x10000 
//--------------------------------------------------------------------------- 
// source alpha = false, dest alpha = false, alpha < 255 
static VOID Mixer0(PImageCpyData cpyData, INT alpha) 

    PARGBQuad pd = cpyData->dstScan0; 
    PARGBQuad ps = cpyData->srcScan0; 
    for (INT y = 0; y < cpyData->height; y ++, pd += cpyData->dstOffset, ps += cpyData->srcOffset) 
    { 
        for (INT x = 0; x < cpyData->width; x ++, pd ++, ps ++) 
        { 
            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); 
        } 
    } 

//--------------------------------------------------------------------------- 
// source alpha = false, dest alpha = false, alpha = 255 
// source alpha = false, dest alpha = true, alpha = 255 
static VOID Mixer1(PImageCpyData cpyData, INT alpha) 

    ARGB *pd = (ARGB*)cpyData->dstScan0; 
    ARGB *ps = (ARGB*)cpyData->srcScan0; 
    for (INT y = 0; y < cpyData->height; y ++, pd += cpyData->dstOffset, ps += cpyData->srcOffset) 
    { 
        for (INT x = 0; x < cpyData->width; x ++, *pd ++ = *ps ++); 
    } 

//--------------------------------------------------------------------------- 
// source alpha = false, dest alpha = true, alpha < 255 
static VOID Mixer2(PImageCpyData cpyData, INT alpha) 

    PARGBQuad pd = cpyData->dstScan0; 
    PARGBQuad ps = cpyData->srcScan0; 
    for (INT y = 0; y < cpyData->height; y ++, pd += cpyData->dstOffset, ps += cpyData->srcOffset) 
    { 
        for (INT x = 0; x < cpyData->width; x ++, pd ++, ps ++) 
        { 
            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; 
        } 
    } 

//--------------------------------------------------------------------------- 
// source alpha = true, dest alpha = false, alpha < 255 
static VOID Mixer4(PImageCpyData cpyData, INT alpha) 

    PARGBQuad pd = cpyData->dstScan0; 
    PARGBQuad ps = cpyData->srcScan0; 
    for (INT y = 0; y < cpyData->height; y ++, pd += cpyData->dstOffset, ps += cpyData->srcOffset) 
    { 
        for (INT x = 0; x < cpyData->width; x ++, pd ++, ps ++) 
        { 
            INT alpha0 = (alpha * ps->Alpha + 127) / 255; 
            pd->Blue += (((ps->Blue - pd->Blue) * alpha0 + 127) / 255); 
            pd->Green += (((ps->Green - pd->Green) * alpha0 + 127) / 255); 
            pd->Red += (((ps->Red - pd->Red) * alpha0 + 127) / 255); 
        } 
    } 

//--------------------------------------------------------------------------- 
// source alpha = true, dest alpha = false, alpha = 255 
static VOID Mixer5(PImageCpyData cpyData, INT alpha) 

    PARGBQuad pd = cpyData->dstScan0; 
    PARGBQuad ps = cpyData->srcScan0; 
    for (INT y = 0; y < cpyData->height; y ++, pd += cpyData->dstOffset, ps += cpyData->srcOffset) 
    { 
        for (INT x = 0; x < cpyData->width; x ++, pd ++, ps ++) 
        { 
            pd->Blue += (((ps->Blue - pd->Blue) * ps->Alpha + 127) / 255); 
            pd->Green += (((ps->Green - pd->Green) * ps->Alpha + 127) / 255); 
            pd->Red += (((ps->Red - pd->Red) * ps->Alpha + 127) / 255); 
        } 
    } 

//--------------------------------------------------------------------------- 
// source alpha = true, dest alpha = true, alpha < 255 
static VOID Mixer6(PImageCpyData cpyData, INT alpha) 

    PARGBQuad pd = cpyData->dstScan0; 
    PARGBQuad ps = cpyData->srcScan0; 
    for (INT y = 0; y < cpyData->height; y ++, pd += cpyData->dstOffset, ps += cpyData->srcOffset) 
    { 
        for (INT x = 0; x < cpyData->width; x ++, pd ++, ps ++) 
        { 
            INT alpha0 = (alpha * ps->Alpha + 127) / 255; 
            if (alpha0) 
            { 
                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) * alpha0 + 127) / 255); 
                pd->Green += (((ps->Green - pd->Green) * alpha0 + 127) / 255); 
                pd->Red += (((ps->Red - pd->Red) * alpha0 + 127) / 255); 
                pd->Alpha += (alpha0 - (pd->Alpha * alpha0 + 127) / 255); 
 
                pd->Blue = pd->Blue * 255 / pd->Alpha; 
                pd->Green = pd->Green * 255 / pd->Alpha; 
                pd->Red = pd->Red * 255 / pd->Alpha; 
            } 
        } 
    } 

//--------------------------------------------------------------------------- 
// source alpha = true, dest alpha = true, alpha = 255 
static VOID Mixer7(PImageCpyData cpyData, INT alpha) 

    PARGBQuad pd = cpyData->dstScan0; 
    PARGBQuad ps = cpyData->srcScan0; 
    for (INT y = 0; y < cpyData->height; y ++, pd += cpyData->dstOffset, ps += cpyData->srcOffset) 
    { 
        for (INT x = 0; x < cpyData->width; x ++, pd ++, ps ++) 
        { 
            if (ps->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) * ps->Alpha + 127) / 255); 
                pd->Green += (((ps->Green - pd->Green) * ps->Alpha + 127) / 255); 
                pd->Red += (((ps->Red - pd->Red) * ps->Alpha + 127) / 255); 
                pd->Alpha += (ps->Alpha - (pd->Alpha * ps->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 ImageMixer(BitmapData *dest, CONST BitmapData *source, INT alpha) 

    if (alpha <= 0) return; 
    if (alpha > 255) alpha = 255; 
 
    ImageCpyData data; 
    data.width = (INT)(dest->Width < source->Width? dest->Width : source->Width); 
    data.height = (INT)(dest->Height < source->Height? dest->Height : source->Height); 
    data.dstOffset = (dest->Stride >> 2) - data.width; 
    data.srcOffset = (source->Stride >> 2) - data.width; 
    data.dstScan0 = (PARGBQuad)dest->Scan0; 
    data.srcScan0 = (PARGBQuad)source->Scan0; 
 
    MixerProc proc[] = {Mixer0, Mixer1, Mixer2, Mixer1, Mixer4, Mixer5, Mixer6, Mixer7}; 
    INT index = (alpha / 255) | ((dest->Reserved >> 16) << 1) | ((source->Reserved >> 16) << 2); 
    proc[index](&data, alpha); 

//--------------------------------------------------------------------------- 
    函数ImageMixer有三个参数,分别为目标图数据结构(借用GDI+的BitmapData结构)指针、源图数据结构指针和源图像素混合比例(不透 明度,取值范围为0 - 255,前面的公式中的取值范围0 - 1是方便描述)。函数体中的proc数组包括了图像混合的全部8种情况的子函数,而index则按混合比例、目标图Alpha信息和源图Alpha信息组 合成子函数调用下标值(Alpha信息在BitmapData结构的保留字段中)。
    当然,在实际的运用中,全部8种情况似乎是多了点,可根据情况进行适当合并取舍,以兼顾代码的复杂度和执行效率。下面是我认为比较合理的精简版ImageMixer函数:

VOID ImageMixer(BitmapData *dest, CONST BitmapData *source, INT alpha) 

    if (alpha <= 0) return; 
    if (alpha > 255) alpha = 255; 
 
    ImageCpyData data; 
    data.width = (INT)(dest->Width < source->Width? dest->Width : source->Width); 
    data.height = (INT)(dest->Height < source->Height? dest->Height : source->Height); 
    data.dstOffset = (dest->Stride >> 2) - data.width; 
    data.srcOffset = (source->Stride >> 2) - data.width; 
    data.dstScan0 = (PARGBQuad)dest->Scan0; 
    data.srcScan0 = (PARGBQuad)source->Scan0; 
 
    if (alpha == 255 && !(source->Reserved & PixelAlphaFlag)) 
        Mixer1(&data, alpha); 
    else if (dest->Reserved & PixelAlphaFlag) 
        Mixer6(&data, alpha); 
    else 
        Mixer4(&data, alpha); 

//--------------------------------------------------------------------------- 
    这个ImageMixer函数只保留了3个调用子函数,其中,Mixer6是完全的正常混合模式,即前面公式3的实现;Mixer4为对不含Alpha信息目标图的混合,即在公式4基础上稍稍扩充了的情况;而Mixer1则为拷贝模式。
    下面是采用BCB2007和GDI+调用ImageMixer函数的例子:

//--------------------------------------------------------------------------- 
 
// 锁定GDI+位位图扫描线到data 
FORCEINLINE 
VOID LockBitmap(Gdiplus::Bitmap *bmp, BitmapData *data) 

    Gdiplus::Rect r(0, 0, bmp->GetWidth(), bmp->GetHeight()); 
    BOOL hasAlpha = bmp->GetPixelFormat() & PixelFormatAlpha; 
    bmp->LockBits(&r, ImageLockModeRead | ImageLockModeWrite, 
        PixelFormat32bppARGB, data); 
    if (hasAlpha) data->Reserved |= PixelAlphaFlag; 

//--------------------------------------------------------------------------- 
 
// GDI+位图扫描线解锁 
FORCEINLINE 
VOID UnlockBitmap(Gdiplus::Bitmap *bmp, BitmapData *data) 

    data->Reserved &= 0xff; 
    bmp->UnlockBits(data); 

//--------------------------------------------------------------------------- 
 
void __fastcall TForm1::Button1Click(TObject *Sender) 

 
    Gdiplus::Bitmap *dest =  new Gdiplus::Bitmap(L"d:\\xmas_011.png"); 
    Gdiplus::Bitmap *source =  new Gdiplus::Bitmap(L"d:\\Apple.png"); 
 
    Gdiplus::Graphics *g = new Gdiplus::Graphics(Canvas->Handle); 
    g->DrawImage(dest, 0, 0); 
    g->DrawImage(source, dest->GetWidth(), 0); 
 
    BitmapData dst, src; 
    LockBitmap(dest, &dst); 
    LockBitmap(source, &src); 
    ImageMixer(&dst, &src, 192); 
    UnlockBitmap(source, &src); 
    UnlockBitmap(dest, &dst); 
 
    g->DrawImage(dest, dest->GetWidth() << 1, 0); 
 
    delete g; 
    delete source; 
    delete dest; 

//--------------------------------------------------------------------------- 
    下面是运行效果截图:

\

 左边是目标图,中间是源图,右边是源图按不透明度192进行的正常混合。

    本文代码未作过多优化。


本文转载自:http://www.2cto.com/kf/201201/116377.html

共有 人打赏支持
ldh2015
粉丝 0
博文 29
码字总数 6948
作品 0
深圳
程序员
私信 提问
PS的混合模式

如果你要经常使用Photoshop,那么你需要了解Photoshop一个简单却不容易理解的特性——混合模式。在Photoshop众多酷炫功能中,这是个很容易被人忽略的功能,但是看完这篇文章之后,希望会引起...

NiceBlueChai
2018/02/18
0
0
Android项目刮刮奖详解(二)

Android项目刮刮奖详解(一) 前言 上期我们简单地实现了一个画板的功能,用户可以在上面乱写乱画,其实,刮刮奖也是如此,用户刮奖的时候也是乱写乱画的。 刮刮奖原理 一共有两层画布,底层...

Stars-one
2018/08/20
0
0
iOS开发CoreGraphics核心图形框架之七——图像处理

iOS开发CoreGraphics核心图形框架之七——图像处理 一、引言 位图图像数据实际上一个像素阵列,其中每个像素代表了图像中的一个点。位图实际上只支持矩形区域的渲染,但是使用透明技术可以实...

珲少
2016/11/28
464
0
15种CSS混合模式让图片产生令人惊艳的效果

如果你曾经广泛地使用过图片编辑应用软件(例如,Adobe Photoshop,Pixelmator,GIMP等),那么你可能对混合模式比较熟悉。如同名称中所暗示的,混合模式是指将上层的图像融入下层图像时采用...

欲思
2014/07/11
8.3K
1
Qt Quick里的图形效果——混合(Blend)

Blend 元素用指定的模式混合两个 Item 。在我们使用 QPainter 绘图时,支持 Composition Modes ,Blend 干的事儿与此类似。 使用 Blend 需要: snippetid="579325" snippetfilename="blog20......

foruok
2015/01/14
0
0

没有更多内容

加载失败,请刷新页面

加载更多

Confluence 6 升级中的一些常见问题

升级的时候遇到了问题了吗? 如果你想尝试重新进行升级的话,你需要首先重新恢复老的备份。不要尝试再次对 Confluence 进行升级或者在升级失败后重新启动老的 Confluence。 在升级过程中的一...

honeymoose
今天
2
0
C++随笔(四)Nuget打包

首先把自己编译好的包全部准备到一个文件夹 像这样 接下来新建一个文本文档,后缀名叫.nuspec 填写内容 <?xml version="1.0"?><package xmlns="http://schemas.microsoft.com/packaging/201......

Pulsar-V
今天
2
0
再谈使用开源软件搭建数据分析平台

三年前,我写了这篇博客使用开源软件快速搭建数据分析平台, 当时收到了许多的反馈,有50个点赞和300+的收藏。到现在我还能收到一些关于dataplay2的问题。在过去的三年,开源社区和新技术的发...

naughty
今天
13
0
Python3的日期和时间

python 中处理日期时间数据通常使用datetime和time库 因为这两个库中的一些功能有些重复,所以,首先我们来比较一下这两个库的区别,这可以帮助我们在适当的情况下时候合适的库。 在Python文...

编程老陆
今天
2
0
分布式面试整理

并发和并行 并行是两个任务同时进行,而并发呢,则是一会做一个任务一会又切换做另一个任务。 临界区 临界区用来表示一种公共资源或者说是共享数据,可以被多个线程使用,但是每一次,只能有...

群星纪元
今天
3
0

没有更多内容

加载失败,请刷新页面

加载更多

返回顶部
顶部