Halcon HImage 与 Qt QImage 的相互转换

Halcon HImage 与 Qt QImage 的相互转换

以前一直是用 OpenCV 开发机器视觉算法，最近由于某些机缘开始接触学习 Halcon。Halcon 确实是功能强大，用 Halcon 写算法比 OpenCV 方便了太多。但是 Halcon 与OpenCV一样，专注于视觉算法，如果要开发软件界面或者与其他程序交互，Halcon 就不是很擅长了。所以我还是决定用 C++ Qt 做我的程序，只在需要视觉算法的地方用Halcon 提供的算子。今天花了半天时间研究了如何在 Halcon 和 Qt 间传递图像数据。

原理讲解

Qt 中用 QImage 来存放图像数据，Halcon 中则是 HImage。对于灰度图像，这两个类的存储方式类似，都是一个大数组。但是对于彩色图像，存储方式就有很大不同了。

QImage 中彩色图像的各个分量是交替存储的。比如 RGB32 格式，RGB 三个颜色分量打包成一个 32 bits 的dword，然后像素点按照 row major 的方式依次存储在内存中。QImage 支持的彩色图像的种类很多，比如 RGB888、RGB555、RGB565、RGB32 等。我的代码实现中只支持 RGB888 和 RGB32 这两种。其余的因为很少能用到，所以暂时先不考虑。

HImage 中彩色图像的各个分量是单独存储的，简单的说就是 RGB 分别存到 3 个数组中。而且 HImage 不支持 Alpha 通道。由于 HImage 与 QImage 在内存中存储彩色图像时的巨大区别，因此这两个类之间很难共享同一个图像数据。所以在下面的代码中都对图像数据进行了拷贝操作。当然如果只是灰度图像的话，是可以共享数据的。在本文的最后我也会简单介绍一下如何共享数据。

HImage -> QImage

我的实现方式是先给 QImage 分配合适的数据空间。然后把 HImage 里面的数据拷贝到 QImage 中。如果是 灰度图像可以用 HImage::GetImagePointer1 获得图像数据的首地址。

    void* HImage::GetImagePointer1(HString* Type, Hlong* Width, Hlong* Height)

如果是彩色图像则是用 HImage::GetImagePointer3 来获得图像数据各个颜色分量的首地址。

void HImage::GetImagePointer3(void** PointerRed, void** PointerGreen, void** PointerBlue, HString* Type, Hlong* Width, Hlong* Height) 

得到了HImage 中数据的地址之后拷贝就很简单了。获得 QImage 中图像数据的地址可以用下面两个函数：

    uchar *QImage::bits()
    uchar *QImage::scanLine(int i)

下面直接贴出实现代码：

    /**
     * @brief HImage2QImage 将 Halcon 的 HImage 转换为 Qt 的 QImage
     * @param from HImage ，暂时只支持 8bits 灰度图像和 8bits 的 3 通道彩色图像
     * @param to QImage ，这里 from 和 to 不共享内存。如果 to 的内存大小合适，那么就不用重新分配内存。所以可以加快速度。
     * @return  true 表示转换成功，false 表示转换失败
     */
    bool HImage2QImage(HalconCpp::HImage &from, QImage &to)
    {
        Hlong width;
        Hlong height;
        from.GetImageSize(&width, &height);
    
        HTuple channels = from.CountChannels();
        HTuple type = from.GetImageType();
    
        if( strcmp(type[0].S(), "byte" )) // 如果不是 byte 类型，则失败
        {
            return false;
        }
    
        QImage::Format format;
        switch(channels[0].I())
        {
        case 1:
            format = QImage::Format_Grayscale8;
            break;
        case 3:
            format = QImage::Format_RGB32;
            break;
        default:
            return false;
        }
    
        if(to.width() != width || to.height() != height || to.format() != format)
        {
            to = QImage(static_cast(width),
                        static_cast(height),
                        format);
        }
        HString Type;
        if(channels[0].I() == 1)
        {
            unsigned char * pSrc = reinterpret_cast( from.GetImagePointer1(&Type, &width, &height) );
            memcpy( to.bits(), pSrc, static_cast(width) * static_cast(height) );
            return true;
        }
        else if(channels[0].I() == 3)
        {
            uchar *R, *G, *B;
            from.GetImagePointer3(reinterpret_cast(&R),
                                  reinterpret_cast(&G),
                                  reinterpret_cast(&B), &Type, &width, &height);
    
            for(int row = 0; row < height; row ++)
            {
                QRgb* line = reinterpret_cast(to.scanLine(row));
                for(int col = 0; col < width; col ++)
                {
                    line[col] = qRgb(*R++, *G++, *B++);
                }
            }
            return true;
        }
    
        return false;
    }

QImage ->HImage

这里的知识点就是拿到 QImage 的数据后如何构造 HImage。对于彩色图像来说，可以用如下的函数：

    void HImage::GenImageInterleaved(void* PixelPointer, const char* ColorFormat, Hlong OriginalWidth, Hlong OriginalHeight, Hlong Alignment, const char* Type, Hlong ImageWidth, Hlong ImageHeight, Hlong StartRow, Hlong StartColumn, Hlong BitsPerChannel, Hlong BitShift)

对于灰度图像，如下面的函数：

    void HImage::GenImage1(const char* Type, Hlong Width, Hlong Height, void* PixelPointer)

对于彩色图像，用如下的函数：

    void HImage::GenImageInterleaved(void* PixelPointer, const char* ColorFormat, Hlong OriginalWidth, Hlong OriginalHeight, Hlong Alignment, const char* Type, Hlong ImageWidth, Hlong ImageHeight, Hlong StartRow, Hlong StartColumn, Hlong BitsPerChannel, Hlong BitShift)

这里多说一句，如果我们的图像数据的各个颜色分量本来就是分离的，那么可以用下面的函数：

    void HImage::GenImage3(const char* Type, Hlong Width, Hlong Height, void* PixelPointerRed, void* PixelPointerGreen, void* PixelPointerBlue)

有了这两个函数就够了，下面是我的实现代码：

    /**
     * @brief QImage2HImage 将 Qt QImage 转换为 Halcon 的 HImage
     * @param from 输入的 QImage
     * @param to 输出的 HImage ，from 和 to 不共享内存数据。 每次都会为 to 重新分配内存。
     * @return true 表示转换成功，false 表示转换失败。
     */
    bool QImage2HImage(QImage &from, HalconCpp::HImage &to)
    {
        if(from.isNull()) return false;
    
        int width = from.width(), height = from.height();
        QImage::Format format = from.format();
    
        if(format == QImage::Format_RGB32 ||
                format == QImage::Format_ARGB32 ||
                format == QImage::Format_ARGB32_Premultiplied)
        {
            to.GenImageInterleaved(from.bits(), "rgbx", width, height, 0,  "byte", width, height, 0, 0, 8, 0);
            return true;
        }
        else if(format == QImage::Format_RGB888)
        {
            to.GenImageInterleaved(from.bits(), "rgb", width, height, 0,  "byte", width, height, 0, 0, 8, 0);
            return true;
        }
        else if(format == QImage::Format_Grayscale8 || format == QImage::Format_Indexed8)
        {
            to.GenImage1("byte", width, height, from.bits());
            return true;
        }
        return false;
    }

灰度图像如何共享内存

这里需要我们知道两个函数，一个是 HImage 的：

    void HImage::GenImage1Extern(const char* Type, Hlong Width, Hlong Height, void* PixelPointer, void* ClearProc)

利用这个函数生成的 HImage 不拷贝图像数据，在析构时通过 ClearProc 来删除图像数据，如果 ClearProc 传个 null 进去，那么就不负责删除了。

QImage 中也有类似的构造函数：

    QImage::QImage(uchar *data, int width, int height, Format format, QImageCleanupFunction cleanupFunction = Q_NULLPTR, void *cleanupInfo = Q_NULLPTR)

用这个构造函数构造QImage 时不复制图像数据。

有这两个函数，就可以实现 QImage 与 HImage 灰度图像的数据共享了。具体的实现代码大家自己写吧。
但是彩色图像似乎是没有办法共享的。