基于QT的不同位深圖像像素處理方法

周戀玲

摘 要 QT已經(jīng)在圖像處理方面得到了廣泛應(yīng)用，由于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)數(shù)據(jù)對(duì)齊的限制，對(duì)不同位深圖像的操作需要不同的方法。本文主要針對(duì)QT中的QImage類，對(duì)不同位深圖像的像素值獲取方法，以及圖像數(shù)據(jù)類型轉(zhuǎn)化的方法進(jìn)行了論述。

關(guān)鍵詞 QT 位深 數(shù)據(jù)對(duì)齊 像素處理

中圖分類號(hào)：TP391.41 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

1 QT中的圖像類

QT是一個(gè)支持跨平臺(tái)的C++圖形用戶界面應(yīng)用程序開(kāi)發(fā)框架。在QT中，應(yīng)用于圖像處理方面最為常用的圖像類是QImage，由于它良好的封裝，使得人們可以很容易地編寫(xiě)C++代碼，對(duì)圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，而不用關(guān)心底層設(shè)計(jì)，所以基于QT的圖像處理應(yīng)用越來(lái)越多。由于數(shù)字圖像有多種數(shù)據(jù)格式，在進(jìn)行圖像處理時(shí)，能夠正確地對(duì)圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行操作直接影響到整體的圖像處理結(jié)果。

2 QT中不同位深圖像及其數(shù)據(jù)存儲(chǔ)方式

在數(shù)字圖像的表示中，每個(gè)像素用到的數(shù)據(jù)位數(shù)稱為圖像的位深度，簡(jiǎn)稱位深。常見(jiàn)的數(shù)字圖像分為以下幾種：32位圖像、24位圖像、8位圖像、1位圖像。對(duì)于彩色圖像，其顏色用R、G、B分量來(lái)表示，32位的圖像額外增加了一個(gè)Alpha通道，用于表示圖像的透明度；8位圖像，則記錄的是256種顏色的索引值。本文主要討論32位、24位、8位圖像的數(shù)據(jù)操作及轉(zhuǎn)換方法。

在QImage類中，32位圖像每個(gè)像素用4個(gè)字節(jié)表示，格式為0xAARRGGBB，表示為QImage：：Format_RGB32；24位圖像每個(gè)像素用3個(gè)字節(jié)表示，格式為0xBBGGRR，表示為QImage：：Format_888；8位圖像每個(gè)像素用1個(gè)字節(jié)表示，記錄顏色索引值，可以記錄256種顏色，表示為QImage：：Format_Indexed8。

圖2.1： 不同位深圖像像素的字節(jié)存儲(chǔ)方式

3不同位深圖像的像素處理

3.1圖像數(shù)據(jù)對(duì)齊

圖像的數(shù)據(jù)是以字節(jié)為單位保存的，每一行的字節(jié)數(shù)必須是4的整數(shù)倍，不足的需要在最后進(jìn)行補(bǔ)0。當(dāng)圖像的寬度不是4的整數(shù)倍時(shí)，需要使用以下公式進(jìn)行換算：

W=（width*bitcount+31）/32*4 （1）

上述公式中，width是圖像的寬度，bitcount是圖像的位深（取值為32、24、8等），W是在程序中圖像每行的實(shí)際字節(jié)數(shù)。

3.2構(gòu)造圖像文件

在已知圖像的長(zhǎng)度和寬度時(shí)，有時(shí)需要自己構(gòu)造圖像數(shù)據(jù)，可以使用長(zhǎng)度和寬度構(gòu)造一幅空白圖像數(shù)據(jù)，代碼如下：

QImage image = QImage（width， height， format）；

上式中format根據(jù)圖像的位深可以自行選擇，32、24、8位圖像對(duì)應(yīng)的格式為QImage：：Format_32， QImage：：Format_888， QImage：：Format_Indexed8 。

3.3圖像的操作

在對(duì)像素進(jìn)行遍歷操作時(shí)，將圖像看成二維數(shù)組，獲取到圖像的首地址，然后找到行下標(biāo)，再尋找列下標(biāo)，即可進(jìn)行操作。例如彩色圖像要獲取第i行，第j列的像素的紅色通道值記為R（i，j），索引圖像獲取索引值gray（i，j）。按照32位圖像每個(gè)像素占4個(gè)字節(jié)，24位圖像每個(gè)像素占3個(gè)字節(jié)，8位圖像每個(gè)像素占1個(gè)字節(jié)的理解，對(duì)于不同位深圖像的操作代碼會(huì)寫(xiě)成如下：

R_32=imagebits_32[i * width * 4 + j * 4 + 2]；

R_24=imagebits_24[i * width * 3 + j * 3]；

gray_8=imagebits_8[i * width + j]；

由于數(shù)據(jù)需要32位對(duì)齊，因此對(duì)于32位的圖像，上述操作不會(huì)有問(wèn)題，但對(duì)于24位和8位的圖像，上述操作就會(huì)存在問(wèn)題，當(dāng)圖像的寬度不是4的整數(shù)倍時(shí)，上述操作無(wú)法取到正確的像素通道值。

3.3.1通用方法

為了得到正確的R（i，j），采用到公式（1）來(lái)重新計(jì)算圖像數(shù)據(jù)的實(shí)際字節(jié)寬度，計(jì)算方法如下：

W_32 = （ width * 32 + 31 ）/32 * 4；

W_24 = （ width * 24 + 31 ）/32 * 4；

W_8 = （ width * 8 + 31）/32 * 4；

R_32 = imagebits_32[i * W_32 + j * 4 + 2]；

R_24 = imagebits_24[i * W_24 + j * 3]；

gray_8 = imagebits_8[i * W_8 + j]；

3.3.2 QT中對(duì)像素值操作的方法

由于QImage類提供了很多接口，能更加簡(jiǎn)便地獲取圖像的像素值。

方法一：利用數(shù)據(jù)補(bǔ)齊寬度進(jìn)行計(jì)算。

W = image.bytesPerLine（ ）；

R_32 = imagebits_32 [i * W + j * 4 + 2]；

R_24 = imagebits_24 [i * W + j * 3]；

gray_8 = imagebits_8 [i * W + j]； （下轉(zhuǎn)第281頁(yè)）（上接第256頁(yè)）

方法二：先獲取圖像數(shù)據(jù)每行的首地址，再獲取具體的像素值。

uchar* imagebits = image.scanLine（i）；

R_32 = imagebits_32[ j * 4 + 2]；

R_24 = imagebits_24[ j * 3]；endprint

gray_8 = imagebits_8[ j ]；

通過(guò)上述兩種方法來(lái)操作圖像像素，不用再考慮數(shù)據(jù)對(duì)齊的問(wèn)題，計(jì)算方式更加簡(jiǎn)便。

3.4圖像數(shù)據(jù)類型轉(zhuǎn)換方法

在處理大型圖像數(shù)據(jù)時(shí)，為了節(jié)省空間，可能將圖像數(shù)據(jù)保存在二維的數(shù)組中，如下：

uchar* data32 = new uchar[ width * height * 4]；

uchar* data24 = new uchar[ width * height * 3]；

uchar* data8 = new uchar[ width * height]；

有時(shí)需要將二維數(shù)組的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成圖像數(shù)據(jù)，以方便顯示。QImage類可以從uchar數(shù)據(jù)類型中構(gòu)造圖像：QImage （ uchar * data， int width， int height， Format format ） 。

由于存在數(shù)據(jù)對(duì)齊，從data32構(gòu)造圖像時(shí)，不會(huì)有任何問(wèn)題，但當(dāng)width不是4的整數(shù)倍時(shí)，上述方法就不能從data24和data8構(gòu)造出正確的圖像。

為了正確地將圖像構(gòu)造出來(lái)，首先需要計(jì)算出圖像的真實(shí)數(shù)據(jù)量（字節(jié)數(shù)）。一種方法是根據(jù)QImage.byteCount（）函數(shù)來(lái)獲取圖像的字節(jié)數(shù)；另一種方法則是通過(guò)公式（2）計(jì)算：

byteCount = height * W； （2）

這里的W就是每行的實(shí)際字節(jié)數(shù)，通過(guò)公式（1）可以進(jìn)行計(jì)算。

然后，利用QT的QByteArray類來(lái)進(jìn)行中間轉(zhuǎn)化。例如，原始圖像數(shù)據(jù)存放在數(shù)組srcData中，根據(jù)以下步驟進(jìn)行圖像數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)化，可以獲得正確的圖像。

QByteArray imageArray = QByteArray（（const char*）srcData， byteCount ）；

uchar* transData = （unsigned char*） imageByteArray.data（ ）；

QImage desImage = QImage（transData， width， height， QImage：：Format_…）；

通過(guò)上述轉(zhuǎn)換方法，transData中將是補(bǔ)齊數(shù)據(jù)的二維數(shù)組，由此構(gòu)造的圖像不會(huì)有任何問(wèn)題。

4總結(jié)

圖像處理技術(shù)已經(jīng)在越來(lái)越多的領(lǐng)域得到應(yīng)用，用于圖像處理的工具很多，QT由于其良好的封裝，在圖像處理編程方面得到了廣泛使用。本文基于QT庫(kù)，對(duì)不同位深圖像的操作方法進(jìn)行了總結(jié)，并闡述了圖像數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化的方法，為使用QT進(jìn)行圖像處理提供參考。

參考文獻(xiàn)

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