программирование С. Работа №1. Лабораторная работа 1 Создание программы изменения цветовых оттенков изображения на языке C# 2 Задание
 Скачать 349.1 Kb.
|
|
1 Лабораторная работа №1 «Создание программы изменения цветовых оттенков изображения на языке C#» 2 Задание Создать программу обработки изображения, загружаемого из файла, с целью изменения его цветовых оттенков. Ожидаемый результат Создание проекта Запустить Visual Studio. Выбрать пункт меню по созданию нового проекта. Создать проект на C# - Windows Forms Application. 3 Настройка главного окна программы В свойствах формы для свойства Text указать «Редактор изображений» Настроить свойство, чтобы форма при своём появлении при запуске программы выводилась в центре экрана. Бросить на форму из панели Toolbox - элемент SplitterContainer. Задача этого элемента в том, чтобы разбить форму на 2 области (размер которых можно будет менять). В одной области будет располагаться панель управления свойствами редактируемого изображения, в другой – визуализироваться само изображение. Для свойства Dock элемента SplitterContainer установить значение Fill. Для сплиттера для свойства BorderStyle указать значение Fixed3D. Для панели сплиттера Panel2 можно в качестве фона указать какой-нибудь темный цвет. В панель Panel1 сплиттера добавить из панели элементов компонент GroupBox. В данном элементе будут располагаться кнопки управления загрузкой файла изображения для редактирования, а также кнопка сохранения в файл финального, отредактированного результата. Позиционировать элемент в панели подходящим образом. Для его свойства Text указать значение «Изображение». Для свойства Anchor установить значение, как показано на следующем рисунке. Данное свойство позволяет «привязывать» границы элемента управления к границам области, в которой он располагается. Так, если установить данное свойство, как показано на рисунке, то при изменении положения сплиттера (влево/вправо) элемент «Изображение» будет тоже растягиваться/стягиваться, оставаясь всегда на одном и том же расстоянии по бокам от границ. Из панели компонентов добавить в элемент «Изображение» пару кнопок. Расположить их подходящим образом. Первой дать имя «butLoad» и название «Загрузить изображение». Второй дать имя «butSave» и название «Сохранить изображение». Для обеих кнопок установить их свойство Anchor как и для элемента «Изображение». В панель Panel1 сплиттера, чуть ниже добавить из панели элементов компонент GroupBox. В данном элементе будут располагаться элементы управления свойствами изображения. Позиционировать элемент в панели подходящим образом. Для его свойства Text указать значение «Обработка». Для его свойства Anchor установить значение, как и для элемента «Изображение». В область элемента «Обработка» из панели добавить пару контролов TrackBar. Данные элементы будут управлять яркостью и контрастностью редактируемого изображения. Дать им соответственно имена: trackBarBright и trackBarContrast. Для свойств Anchor этих трекбаров установить значения, как и для элемента «Изображение». Для элемента trackBarBright установить свойства минимального значения -100, максимального 100, текущего (Value) - 0. Для свойства LargeChange установить значение 1. Для элемента trackBarContrast соответствующие свойства установить аналогично. Из панели элементов добавить пару элементов Label, в которые вписать текст «Яркость» и «Контрастность» соответственно. Расположить их так, чтобы они подписывали соответствующие трекбары. 4 Из панели элементов добавить пару элементов TextBox, которые расположить справа и чуть выше трекбаров. Их задача – отображать текущие значения яркости и контрастности редактируемого изображения. Задать их имена соответственно textBoxBright и textBoxContrast. Установить для них свойство отображаемого текста по центру элемента, в качестве отображаемого текста – указать 0. Для свойства Anchor установить значение, которое бы позволяло «прибить» этот элемент к правой стороне панели «Обработка». Чуть ниже трекбаров добавить кнопку, указав в качестве её имени butToGray, а отображаемого текста – «В градации серого». Эта кнопка будет отвечать за преобразование изображения к формату «в оттенках серого». Для свойства Anchor этой кнопки установить значение, как и для кнопки «Сохранить изображение». В правую панель сплиттера поместить элемент PictureBox. Данный элемент будет визуализировать редактируемое изображение. Для свойства Dock этого элемента установить значение Fill. Это позволить полностью вписать пикчебокс в рамки панели. Для свойства SizeMode элемента PictureBox установить значение CenterImage. Это позволит отображаемой картинке выводиться всегда по центру элемента управления. Скомпилировать приложение и запустить его. Вид окна приложения должен быть примерно таким, как показано на следующем рисунке. Программирование логики приложения Определить в классе формы 2 объекта, которые будут хранить ссылки на редактируемое изображение. Bitmap m_bmpMain; // исходное изображение Bitmap m_bmpSource; // копия исходного изображения 5 Загрузка изображения Дважды кликнуть по кнопке «Загрузить изображение». Создать объект окна диалога, позволяющего выбрать на дисках файл для последующего открытия. Для этого добавить в программу следующую строку. OpenFileDialog openFileDialog = new OpenFileDialog (); Настроить объект, определив его свойства openFileDialog.Filter = "Графические файлы (*.BMP; *.JPG; *.GIF; *.PNG) | *.BMP;*.JPG;*.GIF;*.PNG" ; Открыть диалог, проверить условие выбора файла и нажатия кнопки «Открыть». if (openFileDialog.ShowDialog() == DialogResult .OK) { } В скобки условия вписать следующий код. m_bmpMain = new Bitmap (openFileDialog.FileName); pictureBox1.Image = m_bmpMain; Здесь уже физически создается битовое изображение по информации из открываемого файла, которое затем отображается в пикчебоксе в правой части окна. Чтобы в заголовке окна отображалась информация о загруженном на редактирование файле, можно вписать следующую строку, которая выводит в заголовок окна имя файла. Text = "Редактор изображений - " + openFileDialog.FileName; Сохранение отредактированного изображения Дважды кликнуть по кнопке «Сохранить изображение». Создать объект окна диалога, позволяющего выбрать (или создать) файл для сохранения. Для этого добавить в программу следующую строку. SaveFileDialog saveFileDialog = new SaveFileDialog (); Настроить объект, определив его свойства saveFileDialog.Filter = "Графические файлы (*.BMP; *.JPG; *.GIF; *.PNG) | *.BMP;*.JPG;*.GIF;*.PNG" ; Открыть диалог, проверить условие выбора файла и нажатия кнопки «Сохранить». if (saveFileDialog.ShowDialog() == DialogResult .OK) { } В скобки условия вписать следующий код. m_bmpSource.Save(saveFileDialog.FileName); MessageBox .Show( " Изображение сохранено" , " Информация" , MessageBoxButtons .OK, MessageBoxIcon .Information); Здесь для битмапа, хранящего результат редактирования, вызывается метод его сохранения с указанием имени файла, которое было получено из диалогового окна. Затем на экран выводится сообщение об успешном сохранении файла. 6 Функция ToByte Создать в классе формы закрытую сервисную функцию ToByte. Задача этой функции – преобразовывать некорректные значения цветов компонентов (RGB) в диапазон 0 – 255. Некорректные значения цветов могут получаться из-за преобразований, связанных с изменением яркости изображения. Функция ToByte должна возвращать результат типа int и принимать параметр с именем Val типа int. Тело функции должно включать следующие строки кода. if (Val > 255) Val = 255; else if (Val < 0) Val = 0; Функция ToByte в качестве результата должна возвращать значение переменной Val. Функция GetComponent Создать в классе формы закрытую сервисную функцию GetComponent. Задача этой функции изменить цвет текущего пикселя так, чтобы в конечном итоге изменилась контрастность редактируемого изображения. Функция GetComponent должна возвращать результат типа int и принимать параметры component типа int и value типа int. Первый параметр – это значение компоненты цвета пикселя (RGB), второй параметр – значение величины контраста, получаемое из трекбара «Контрастность». Тело функции должно включать следующие строки. В теле функции реализуется алгоритм изменения контрастности пикселя. Результат выполнения функции – новое значение компонента цвета пикселя. double Pixel; //Вычисляем общее значение контраста double Contrast = (100.0 + value) / 100.0; Pixel = component / 255.0; Pixel = Pixel - 0.5; Pixel = Pixel * Contrast; Pixel = Pixel + 0.5; Pixel = Pixel * 255; if (Pixel < 0) Pixel = 0; if (Pixel > 255) Pixel = 255; return Convert .ToByte(Pixel); Функция Processing Создать в классе формы закрытую сервисную функцию Processing. Задача этой функции – преобразовывать изображение по яркости и контрастности в соответствии с их значениями, задаваемыми с помощью трекбаров. Функция Processing ничего не должна возвращать. Принимаемые параметры – BrVal типа int и ConVal типа int. Для изменения яркости и контрастности необходимо попиксельно перебрать всё изображение и поменять цвета компонентов его пикселей. Поэтому добавить в функцию цикл прохода по пикселям изображения. for ( int x = 0; x < m_bmpSource.Width; ++x) for ( int y = 0; y < m_bmpSource.Height; ++y) 7 Чтобы изменить яркость пикселя, нужно к каждому компоненту его цвета добавить некоторую величину. Тогда яркость увеличится. Если отнять величину, яркость уменьшится. Эта величина берется от трекбара «Яркость». При этом может возникнуть ситуация, когда в результате арифметических преобразований цвет компоненты пикселя выйдет из диапазона 0 – 255. В этом случае нужно произветси его коррекцию. Поэтому каждый новый вычисленный цвет нужно передать в функцию ToByte, которая его скорректирует в случае ошибки. В тело цикла добавить следующие строки. int r, g, b; Color curr = m_bmpSource.GetPixel(x, y); // получить цвет пикселя r = ToByte(curr.R + BrVal); // задать новое значение компоненты R цвета пикселя g = ToByte(curr.G + BrVal); // задать новое значение компоненты G цвета пикселя b = ToByte(curr.B + BrVal); // задать новое значение компоненты B цвета пикселя // сформировать новый цвет из ранее вычисленных компонент Color next = Color .FromArgb(GetComponent(r, ConVal), GetComponent(g, ConVal), GetComponent(b, ConVal)); m_bmpSource.SetPixel(x, y, next); // установить новый цвет пикселю Здесь для каждого пикселя считывается его цвет, раскладывается на составляющие RGB, далее с помощью функции ToByte изменяется яркость каждой компоненты данного пикселя. Далее формируется цвет этого пикселя, для которого при помощи функции GetComponent изменяется контрастность каждой компоненты пикселя. Затем для текущего пикселя редактируемого изображения изменяется его прежний цвет на новый, с уже измененной яркостью и контрастностью (функция SetPixel). После циклической обработки всех пикселей изображения можно показать результат, скопировав отредактированное изображение в PictureBox в окне. pictureBox1.Image = m_bmpSource; Функция OnNeedProcessing Создать обработчик OnNeedProcessing события ValueChanged для трекбаров «Яркость» и «Контрастность». В тело функции-обработчика добавить строку, в которой берется исходное изображение для редактирования и делается его копия. Именно с этой копией и проделываются все процедуры изменения яркости и контрастности. А исходное изображения всегда хранится неизменным. m_bmpSource = ( Bitmap )m_bmpMain.Clone(); В тело функции-обработчика добавить строки, которые считывают значения трекбаров «Яркость» и «Контрастность» и выводят эту информацию в соответствующие справочные текстовые элементы. textBoxBright.Text = trackBarBright.Value.ToString(); textBoxContrast.Text = trackBarContrast.Value.ToString(); Далее необходимо вызвать функцию изменения яркости и контрастности изображения в соответствии с их установленными значениями с помощью трекбаров. Processing(trackBarBright.Value, trackBarContrast.Value); 8 Функция перевода изображения в градации серого Преобразование к оттенкам серого заключается в получении яркости каждой точки по формуле Y:=0.3*R+0.59*G+0.11*B, а также в последующем копировании полученного значения в каждый из каналов RGB. Два раза кликнуть на кнопке «В градации серого». С помощью условного оператора и функции MessageBox сделать проверку, действительно ли пользователь хочет изменить свойства изображения. if ( MessageBox .Show( "Преобразовать изображение к формату в оттенках серого?" , " Вопрос" , MessageBoxButtons .YesNo, MessageBoxIcon .Question) == DialogResult .Yes) В случае утвердительного ответа организовать цикл попиксельного перебора изображения (как это тбыло сделано в функции Processing), только вместо битмапа m_bmpSource здесь поставить битмап m_bmpMain. Это делается так потому, что данное преобразование необратимо. Утратив цвета, изображение больше нельзя будет преобразовать в цветную форму. И далее все операции по изменению яркости, контрастности будут уже применяться к преобразованному в градации серого изображению. Поэтому необходимо перевести в серость – именно исходное, базовое изображение. В тело цикла добавить строки преобразования. int grey; Color curr = m_bmpMain.GetPixel(x, y); grey = ( Byte )(0.3 * curr.R + 0.59 * curr.G + 0.11 * curr.B); Color next = Color .FromArgb(grey, grey, grey); m_bmpMain.SetPixel(x, y, next); Поскольку до преобразования возможно изменялась яркость или контрастность изображения, то её необходимо учесть и здесь. Поэтому нужно вызвать функцию применения текущих параметров яркости и контрастности к уже серому изображению. OnNeedProcessing( null , null ); Далее можно заблокировать кнопку вызова преобразования в оттенки серого, поскольку сделав преобразование один раз, следующие разы проделывать его – бесмысленно. butToGray.Enabled = false ; Тюнинг программы При запуске программы, пока изображение еще не загружено не имеет смысла нажимать кнопки сохранения, преобразования в оттенки серого, изменение положения позунков… Это приведет к ошибкам. Ведь изображение еще не загружено. Поэтому имеет смысл при запуске программы сразу выставить свойство Enabled в значение false для элементов butSave, butToGray, trackBarBright и trackBarContrast. И наоборот. Когда изображение загружено, нужно эти элементы теперь разблокировать. После запуска программы запустить диспетчер задач Windows. Выбрать вкладку «Процессы». В таблице найти разрабатываемую программу. Определить объем памяти, выделенной системой для программы. 9 Несколько раз изменить яркость и контрастность изображения. Наблюдать за количеством памяти. Видно, что при каждой операции её объем растёт. Это происходит из-за того, что в функции OnNeedProcessing в строке m_bmpSource = ( Bitmap )m_bmpMain.Clone(); создается клон исходного изображения в памяти, ссылка на него копируется в m_bmpSource. И так происходит всякий раз при изменении яркости или контрастности. Старое изображение-клон нам уже не нужно и мы создаем новое. А старой при этом хранится внутри. И мы еще перезаписываем на него ссылкку новым значением. Получается утечка памяти. Чтобы этого не было, нужно перед созданием копии исходного изображения – удалять старую копию. Это можно сделать, добавив в начале функции OnNeedProcessing строку. if (m_bmpSource != null ) m_bmpSource.Dispose(); Промониторить с помощью диспетчера объем памяти теперь. |