VC++ 制作滤镜效果(底片效果、雕刻效果、黑白效果)

转载请标明是引用于 http://blog.csdn.net/chenyujing1234

欢迎大家提出意见,一起讨论!

 需要源码的请单独与我联系.

 

 

滤镜是一种改变图像相貌的程序,其本身并不属于图像处理研究的范畴。

滤镜程序的核心算法源自数字图像处理知识,唯有对数字图像处理有深刻理解才能设计实现滤镜。

 

1、底片效果

先看一下效果吧:

1、1  基本原理

图像反色的原理是取每一个像素点的相对立颜色值。在一个RGB色彩空间中,任何一种颜色都对应着笛卡儿坐标中的一个实点。

而其相对应的反色也就是空间中心对称点

eg:  RGB(50, 100, 200)对应的反色是RGB(205, 155, 55).

编程实现:

//-----------------------------------------
//	作用:			图像反色函数
//	参数:		
//		pixel		原始图像的像素数组
//		tempPixel	输出图像的像素数组
//		width		原始图像宽度
//		height		原始图像高度
//-----------------------------------------
void Negative(BYTE* pixel, BYTE* tempPixel, int width, int height)
{
	//计算像素数组的长度
	int sum = width * height * 4;
	memcpy(tempPixel, pixel, sum);

	for(int i = 0; i < sum; i += 4) 
	{
		// 对像素值取反
		tempPixel[i]	= 255 - tempPixel[i];	//blue
		tempPixel[i+1]	= 255 - tempPixel[i+1];	//green
		tempPixel[i+2]	= 255 - tempPixel[i+2];	//red
	}
}


以上图像的反转是建立在pixel的基本上,pixel为像素数组信息

它是按RGBA形式排列的像素数组,存放最终的解码结果。

获取方法为:

/*************************************************************************** 返回被填充后的像素数组
**************************************************************************/
int JpegDecoder::GetJPEGBuffer(WORD X_image,WORD Y_image, BYTE **address_dest_buffer)
{
	WORD y;
	DWORD dest_loc=0;
	BYTE *src_buffer=im_buffer;
	BYTE *dest_buffer_start, *dest_buffer;

	DWORD src_bytes_per_line=X_round*4;
	DWORD dest_bytes_per_line=X_image*4;
	//填充像素数组
	if ((X_round==X_image)&&(Y_round==Y_image))
		*address_dest_buffer=im_buffer;
	//当不满足上面的条件时,图像将会发生扭曲
	//为了克服图像的扭曲问题,将采取下面的操作重新为每一行像素分配空间
	else
	{
		dest_buffer_start = (BYTE *)malloc(X_image*Y_image*4);
		if (dest_buffer_start==NULL) exit_func("Not enough memory for storing image");
		dest_buffer = dest_buffer_start;
		for (y=0;y


上面讲到的数据源   

BYTE* im_buffer;   //按RGBA形式排列的像素数组,存放最终的解码结果

我们的图像是JPG格式,所以采用JPEG解码。

下面介绍解码方法:

主要分为两个大步骤: 载入JPEG的文件头和解码JPEG图像

/*************************************************************************** 构造函数
**************************************************************************/
JpegDecoder::JpegDecoder(FILE* f)
{
 d_k = 0;
 LoadJPEGHeader(f);
 DecodeJPEGImage();
}

(1) 载入JPEG文件头

步一:读取JPEG文件,并为其分配空间

步二:判断文件是否是一个合法的JPEG文件

步三:初始化解码器

步四:获取JPEG文件的版本并判断是否支持该版本

步五:开始解码处理, 寻找扫描线开始的位置, 以确定压缩数据的位置

步六:若为非法或无效的文件, 则提示无法处理并返回

步七:确定文件合法后, 为像素数组分配空间

/*************************************************************************** 载入JPEG文件头
**************************************************************************/
bool JpegDecoder::LoadJPEGHeader(FILE* fp)
{
	DWORD length_of_file;
	BYTE vers,units;
	WORD Xdensity,Ydensity,Xthumbnail,Ythumbnail;
	WORD length;
	float *qtable;
	DWORD old_byte_pos;
	Huffman_table *htable;
	long j;
	BYTE precision,comp_id,nr_components;
	BYTE QT_info,HT_info;
	BYTE SOS_found,SOF_found;
	//步一:读取JPEG文件,并为其分配空间
	length_of_file=GetFileSize(fp);
	buf=(BYTE *)malloc(length_of_file+4);
	if (buf==NULL) exit_func("Not enough memory for loading file");
	fread(buf,length_of_file,1,fp);
	//步二:判断文件是否是一个合法的JPEG文件
	if ((buf[0]!=0xFF)||(buf[1]!=SOI)) exit_func("Not a JPG file ?\n");
	if ((buf[2]!=0xFF)||(buf[3]!=APP0)) exit_func("Invalid JPG file.");
	if ( (buf[6]!='J')||(buf[7]!='F')||(buf[8]!='I')||(buf[9]!='F')||
		(buf[10]!=0) ) exit_func("Invalid JPG file.");
	//步三:初始化解码器
	InitJPGDecoding();
	byte_pos=11;
	//步四:获取JPEG文件的版本并判断是否支持该版本
	BYTE_p(byte_pos);vers=bp;
	if (vers!=1) exit_func("JFIF version not supported");
	BYTE_p(byte_pos); 
	BYTE_p(byte_pos);  units=bp;
	WORD_p(byte_pos); Xdensity=wp; WORD_p(byte_pos); Ydensity=wp;
	//是否能够处理缩略图
	BYTE_p(byte_pos);Xthumbnail=bp;BYTE_p(byte_pos);Ythumbnail=bp;
	if ((Xthumbnail!=0)||(Ythumbnail!=0))
		exit_func(" Cannot process JFIF thumbnailed files\n");
	//步五:开始解码处理, 寻找扫描线开始的位置, 以确定压缩数据的位置
	SOS_found=0; SOF_found=0; Restart_markers=0;
	while ((byte_pos>4)!=0)
					exit_func("16 bit quantization table not supported");
				qtable=QT[QT_info&0xF];
				LoadQuantTable(qtable);//载入量化表
				j+=byte_pos-old_byte_pos;
			}break;
		case DHT: WORD_p(byte_pos); length=wp;
			for (j=0;j3)) exit_func("Only YCbCr format supported");
				switch (comp_id)
				{
				case 1: // Y
					BYTE_p(byte_pos); YH=bp>>4;YV=bp&0xF;
					BYTE_p(byte_pos); YQ_nr=bp;
					break;
				case 2: // Cb
					BYTE_p(byte_pos); CbH=bp>>4;CbV=bp&0xF;
					BYTE_p(byte_pos); CbQ_nr=bp;
					break;
				case 3: // Cr
					BYTE_p(byte_pos); CrH=bp>>4;CrV=bp&0xF;
					BYTE_p(byte_pos); CrQ_nr=bp;
					break;
				}
			}
			SOF_found=1;break;
		case SOS: WORD_p(byte_pos); length=wp; //该值应为 = 6+3*2=12
			BYTE_p(byte_pos); nr_components=bp;
			if (nr_components!=3) exit_func("Invalid SOS marker");
			for (j=1;j<=3;j++)
			{
				BYTE_p(byte_pos); comp_id=bp;
				if ((comp_id==0)||(comp_id>3)) exit_func("Only YCbCr supported");
				switch (comp_id)
				{
				case 1: // Y
					BYTE_p(byte_pos); YDC_nr=bp>>4;YAC_nr=bp&0xF;
					break;
				case 2: // Cb
					BYTE_p(byte_pos); CbDC_nr=bp>>4;CbAC_nr=bp&0xF;
					break;
				case 3: // Cr
					BYTE_p(byte_pos); CrDC_nr=bp>>4;CrAC_nr=bp&0xF;
					break;
				}
			}
			BYTE_p(byte_pos); BYTE_p(byte_pos); BYTE_p(byte_pos);
			SOS_found=1;
			break;
			//连续出现0xFF时忽略不做处理
		case 0xFF:
			break;
			//跳过无法识别的标记符
		default:  WORD_p(byte_pos); length=wp;
			byte_pos+=wp-2; 
			break;
		}
	}
	//步六:若为非法或无效的文件, 则提示无法处理并返回
	if (!SOS_found) exit_func("Invalid JPG file. No SOS marker found.");
	if (!SOF_found) exit_func("Progressive JPEGs not supported");
	if ((CbH>YH)||(CrH>YH)) exit_func("Vertical sampling factor for Y should be >= sampling factor for Cb,Cr");
		if ((CbV>YV)||(CrV>YV)) exit_func("Horizontal sampling factor for Y should be >= sampling factor for Cb,Cr");
			if ((CbH>=2)||(CbV>=2)) exit_func("Cb sampling factors should be = 1");
	if ((CrV>=2)||(CrV>=2)) exit_func("Cr sampling factors should be = 1");

	Hmax=YH,Vmax=YV;
	if ( width%(Hmax*8)==0) X_round=width; // X_round = Multiple of Hmax*8
	else X_round=(width/(Hmax*8)+1)*(Hmax*8);
	if ( height%(Vmax*8)==0) Y_round=height; // Y_round = Multiple of Vmax*8
	else Y_round=(height/(Vmax*8)+1)*(Vmax*8);
	//步七:确定文件合法后, 为像素数组分配空间
	im_buffer=(BYTE *)malloc(X_round*Y_round*4);
	return true;
}

这里只讲解第五步,在查找图像文件中会找到不同的标记符:

#define SOI 0xD8
#define EOI 0xD9
#define APP0 0xE0
#define SOF 0xC0
#define DQT 0xDB
#define DHT 0xC4
#define SOS 0xDA
#define DRI 0xDD
#define COM 0xFE

DQT: 根据它的值从图像文件中载入量化表到特定的位置

DHT: 根据它的值从图像文件中去载入霍夫曼表到特定的位置

SOF: 获得图像的宽、高、Y,Cb,Cr各自在水平和垂直方向上的采样
SOS: 获得Y, Cb, Cr对应的DC霍夫曼表的数量

找到SOS就算结束了。

 

(2) 解码JPEG图像

步一: 解码子块前的准备工作,包括重定位等

步二: 进行分块操作,计算 YH 和 YV 的值

步三: 通过判定MCU子块采用的颜色空间模式来选择适当的处理函数

步四: 获取MCU子块在水平、垂直方向上的数目

步五: 对MCU子块进行逐个解码直到所有的子块解码完成

/***************************************************************************解码JPEG中的MCU子块
**************************************************************************/
void JpegDecoder::DecodeJPEGImage()
{
	decode_MCU_func decode_MCU;

	WORD x_mcu_cnt,y_mcu_cnt;
	DWORD nr_mcu;
	WORD X_MCU_nr,Y_MCU_nr; 
	DWORD MCU_dim_x; //dimensiunea in bufferul imagine a unui MCU pe axa x
	DWORD im_loc_inc; // = 7 * X_round * 4 sau 15*X_round*4;
	DWORD im_loc; //locatia in bufferul imagine

	byte_pos-=2;
	// 步一:解码子块前的准备工作,包括重定位等
	Resync();

	y_inc_value = 32*X_round;
	// 步二: 进行分块操作,计算 YH 和 YV 的值
	CalculateTabs(); 
	// 步三:通过判定MCU子块采用的颜色空间模式来选择适当的处理函数
	if ((YH==1)&&(YV==1)) decode_MCU=&JpegDecoder::DecodeMCU1x1;
	else {
		if (YH==2)
		{
			if (YV==2) decode_MCU=&JpegDecoder::DecodeMCU2x2;
			else decode_MCU=&JpegDecoder::DecodeMCU2x1;
		}
		else decode_MCU=&JpegDecoder::DecodeMCU1x2;
	}
	// 步四:获取MCU子块在水平、垂直方向上的数目
	MCU_dim_x=Hmax*8*4;

	Y_MCU_nr=Y_round/(Vmax*8); // MCU子块在垂直方向上的数目
	X_MCU_nr=X_round/(Hmax*8); // MCU子块在水平方向上的数目

	X_image_bytes=X_round*4; im_loc_inc = (Vmax*8-1) * X_image_bytes;
	nr_mcu=0; im_loc=0; 
	// 步五:对MCU子块进行逐个解码直到所有的子块解码完成
	for (y_mcu_cnt=0;y_mcu_cnt*decode_MCU)(im_loc);
			if ((Restart_markers)&&((nr_mcu+1)%MCU_restart==0)) Resync();
			nr_mcu++;
			im_loc+=MCU_dim_x;
		}
		im_loc+=im_loc_inc;
	}
}


假设我们在步三中选择的处理函数是 DecodeMCU2x2。

当MCU编码子块采用的是YCbCr 4:2:0模式的时候采用该函数进行MCU解码。

DecodeMCU2x2主要是让过霍夫曼解码过程而被解压缩,最后数组被从Z字形排列方式中还原,

然后进行快速离散反余弦变换.

/*************************************************************************** 当MCU编码子块采用的是YCbCr 4:2:0模式的时候采用该函数进行MCU解码
**************************************************************************/
void JpegDecoder::DecodeMCU2x2(DWORD im_loc)
{
	// Y
	ProcessHuffmanDataUnit(YDC_nr,YAC_nr,&DCY);
	IDCTTransform(DCT_coeff,Y_1,YQ_nr);
	ProcessHuffmanDataUnit(YDC_nr,YAC_nr,&DCY);
	IDCTTransform(DCT_coeff,Y_2,YQ_nr);
	ProcessHuffmanDataUnit(YDC_nr,YAC_nr,&DCY);
	IDCTTransform(DCT_coeff,Y_3,YQ_nr);
	ProcessHuffmanDataUnit(YDC_nr,YAC_nr,&DCY);
	IDCTTransform(DCT_coeff,Y_4,YQ_nr);
	// Cb
	ProcessHuffmanDataUnit(CbDC_nr,CbAC_nr,&DCCb);
	IDCTTransform(DCT_coeff,Cb,CbQ_nr);
	// Cr
	ProcessHuffmanDataUnit(CrDC_nr,CrAC_nr,&DCCr);
	IDCTTransform(DCT_coeff,Cr,CrQ_nr);

	Convert8x8YCbCrToRGBTab(Y_1,Cb,Cr,tab_1,im_loc,X_image_bytes,im_buffer);
	Convert8x8YCbCrToRGBTab(Y_2,Cb,Cr,tab_2,im_loc+32,X_image_bytes,im_buffer);
	Convert8x8YCbCrToRGBTab(Y_3,Cb,Cr,tab_3,im_loc+y_inc_value,X_image_bytes,im_buffer);
	Convert8x8YCbCrToRGBTab(Y_4,Cb,Cr,tab_4,im_loc+y_inc_value+32,X_image_bytes,im_buffer);
}


ProcessHuffmanDataUnit是根据前面得到的霍夫曼表进行解码。

/*************************************************************************** 处理8×8子块,每个8×8子块是一个独立的数据单元
* 数据通过霍夫曼解码过程而被解压缩,最后数组被从Z字形排列方式中还原
* 计算结果DCT_coeff是一个容量为64的 DCT 系数数组
**************************************************************************/
void JpegDecoder::ProcessHuffmanDataUnit(BYTE DC_nr, BYTE AC_nr,SWORD *previous_DC)
{
	BYTE nr,k,j,EOB_found;
	register WORD tmp_Hcode;
	BYTE size_val,count_0;
	// min_code[k]表示长度为k的最小编码, maj_code[k]表示长度为k的最大编码
	WORD *min_code,*maj_code; 
	WORD *max_val, *min_val;
	BYTE *huff_values;
	SWORD DCT_tcoeff[64];
	BYTE byte_temp;

	// 开始霍夫曼解码,首先进行DC系数的解码
	min_code=HTDC[DC_nr].minor_code;
	maj_code=HTDC[DC_nr].major_code;
	huff_values=HTDC[DC_nr].V;

	for (nr = 0; nr < 64 ; nr++) DCT_tcoeff[nr] = 0; //初始化 DCT_tcoeff

	nr=0;// DC 系数

	min_val = &min_code[1]; max_val = &maj_code[1];
	for (k=1;k<=16;k++) 
	{
		tmp_Hcode=lookKbits(k);
		if ( (tmp_Hcode<=*max_val)&&(tmp_Hcode>=*min_val) ) 
		{ 
			//查找一个有效的霍夫曼编码
			SkipKbits(k);
			size_val=huff_values[WORD_hi_lo(k,(BYTE)(tmp_Hcode-*min_val))];
			if (size_val==0) DCT_tcoeff[0]=*previous_DC;
			else 
			{
				DCT_tcoeff[0]=*previous_DC+GetKbits(size_val);
				*previous_DC=DCT_tcoeff[0];
			}
			break;
		}
		min_val++; max_val++;
	}

	// AC系数解码
	min_code=HTAC[AC_nr].minor_code;
	maj_code=HTAC[AC_nr].major_code;
	huff_values=HTAC[AC_nr].V;

	nr=1; // AC 系数
	EOB_found=0;
	while ( (nr<=63)&&(!EOB_found) )
	{
		max_val = &maj_code[1]; min_val =&min_code[1];
		for (k=1;k<=16;k++)
		{
			tmp_Hcode=lookKbits(k);
			if ( (tmp_Hcode<=*max_val)&&(tmp_Hcode>=*min_val) )
			{
				SkipKbits(k);
				byte_temp=huff_values[WORD_hi_lo(k,(BYTE)(tmp_Hcode-
					*min_val))];
				size_val=byte_temp&0xF;
				count_0=byte_temp>>4;
				if (size_val==0) 
				{
					if (count_0==0) EOB_found=1;
					else if (count_0==0xF) nr+=16; //跳过16 个0
				}
				else
				{
					nr+=count_0; 
					DCT_tcoeff[nr++]=GetKbits(size_val);
				}
				break;
			}
			min_val++; max_val++;
		}
		if (k>16) nr++; 
	}
	for (j=0;j<=63;j++) DCT_coeff[j]=DCT_tcoeff[zigzag[j]]; 
}


 

下面把JpegDecoder.h 与JpegDecoder.cpp公布:

#pragma once

#include 
#include 
#include 

#define BYTE unsigned char //长度1个字节(=8比特)
#define WORD unsigned short int //长度2个字节
#define DWORD unsigned int //长度4个字节
#define SDWORD signed int //长度4个字节
#define SBYTE signed char //长度1个字节
#define SWORD signed short int //长度2个字节


typedef struct {
	// k的取值范围是1到16
	// Length[k] 表示长度为k的霍夫曼编码的数量
	BYTE Length[17];	
	//表示长度为k的最小霍夫曼编码值 
	WORD minor_code[17];
	//表示长度为k的最高霍夫曼编码值 
	WORD major_code[17];	
	// V[k][j] 表示第j个长度为 k的霍夫曼编码
	BYTE V[65536];				
} Huffman_table;


class JpegDecoder
{
public:
	//带参数的构造函数,
	JpegDecoder(FILE *f);
	//析造函数
	~JpegDecoder(void);
	//返回解码后的像素数组
	int GetJPEGBuffer(WORD X_image,WORD Y_image, BYTE **address_dest_buffer);
	//返回图像的宽度
	int GetWidth() const { return width; }
	//返回图像的高度
	int GetHeight() const { return height; }

private:
	//成员变量
	//图像的宽度
	DWORD	width;
	//图像的高度
	DWORD	height;
	//存储JPEG文件的指针
	BYTE*	buf;	
	//当前字节
	BYTE	bp;
	//当前word
	WORD	wp;
	//当前字节的位置
	DWORD	byte_pos;

	WORD	X_round;	
	WORD	Y_round;
	//按RGBA形式排列的像素数组,存放最终的解码结果
	BYTE*	im_buffer;
	//图像一行的字节数
	DWORD	X_image_bytes;

	DWORD	y_inc_value;
	//Y,Cb,Cr各自在水平和垂直方向上的采样
	BYTE	YH, YV, CbH, CbV, CrH, CrV;
	WORD	Hmax,Vmax;
	//量化表,最多4个
	float*	QT[4];
	//DC霍夫曼表
	Huffman_table HTDC[4]; 
	//AC霍夫曼表
	Huffman_table HTAC[4]; 
	//Y, Cb, Cr量化表的数量
	BYTE YQ_nr,CbQ_nr,CrQ_nr; 
	//Y, Cb, Cr对应的DC霍夫曼表的数量
	BYTE YDC_nr,CbDC_nr,CrDC_nr;
	//Y, Cb, Cr对应的AC霍夫曼表的数量
	BYTE YAC_nr,CbAC_nr,CrAC_nr;
	//重新开始标记,标记为0时表示没有重新开始标记
	BYTE Restart_markers; 
	//MCU重开始标记,它位于每个MCU块的前部
	WORD MCU_restart;
	SWORD DCY, DCCb, DCCr; // Coeficientii DC pentru Y,Cb,Cr
	//离散余弦变换系数
	SWORD DCT_coeff[64];
	//当前8x8子块的Y, Cb, Cr
	BYTE Y[64],Cb[64],Cr[64]; 

	BYTE Y_1[64],Y_2[64],Y_3[64],Y_4[64];
	BYTE tab_1[64],tab_2[64],tab_3[64],tab_4[64]; 
	SWORD Cr_tab[256], Cb_tab[256]; // Precalculated Cr, Cb tables
	SWORD Cr_Cb_green_tab[65536];

	//内存中的位移量, 它与w1的偏移量相关, 取值总小于16
	BYTE d_k;
	// w1表示内存中的第一个word ; w2 表示内存中的第二个word
	WORD w1,w2; 
	DWORD mask[17];

	int		shift_temp;

	BYTE*	rlimit_table;
	BYTE*	tempTable;
	char	error_string[90];
	void PrepareRangeLimitTable(void);
	void SkipKbits(BYTE k);
	SWORD GetKbits(BYTE k);
	void CalculateMask(void);
	//初始化量化表
	void InitQT();
	//载入量化表
	void LoadQuantTable(float *quant_table);
	//载入霍夫曼表
	void LoadHuffmanTable(Huffman_table *HT);
	//处理霍夫曼数据单元
	void ProcessHuffmanDataUnit(BYTE DC_nr, BYTE AC_nr,SWORD *previous_DC);
	//离散反余弦变换
	void IDCTTransform(SWORD *incoeff,BYTE *outcoeff,BYTE Q_nr);
	void Precalculate_Cr_Cb_Tables();
	//色彩空间的转换YCbCr->RGB
	void Convert8x8YCbCrToRGB(BYTE *Y, BYTE *Cb, BYTE *Cr, DWORD im_loc, DWORD X_image_bytes, BYTE *im_buffer);
	void Convert8x8YCbCrToRGBTab(BYTE *Y, BYTE *Cb, BYTE *Cr, BYTE *tab, DWORD im_loc, DWORD X_image_bytes, BYTE *im_buffer);
	void CalculateTabs();
	//JPEG解码函数的初始化工作
	int InitJPGDecoding();
	//返回JPEG文件的长度
	DWORD GetFileSize(FILE *fp);
	void Resync();
	//解码1x1的MCU单元,下同
	void DecodeMCU1x1(DWORD im_loc);
	void DecodeMCU2x1(DWORD im_loc);
	void DecodeMCU2x2(DWORD im_loc);
	void DecodeMCU1x2(DWORD im_loc);
	//载入JPEG头
	bool LoadJPEGHeader(FILE* fp);
	//JPEG解码函数
	void DecodeJPEGImage();
};


 

#include "stdafx.h"
#include "JpegDecoder.h"

#pragma warning ( disable : 4996)

// 标记符
#define SOI 0xD8
#define EOI 0xD9
#define APP0 0xE0
#define SOF 0xC0
#define DQT 0xDB
#define DHT 0xC4
#define SOS 0xDA
#define DRI 0xDD
#define COM 0xFE


#define BYTE_p(i) bp=buf[(i)++]
#define WORD_p(i) wp=(((WORD)(buf[(i)]))<<8) + buf[(i)+1]; (i)+=2

#define RIGHT_SHIFT(x,shft)  \
	((shift_temp = (x)) < 0 ? \
	(shift_temp >> (shft)) | ((~(0L)) << (32-(shft))) : \
	(shift_temp >> (shft)))
#define DESCALE(x,n)  RIGHT_SHIFT((x) + (1L << ((n)-1)), n)
#define RANGE_MASK 1023L

typedef void (JpegDecoder::*decode_MCU_func)(DWORD);

// Z字形排列后的DCT系数序号矩阵
static BYTE zigzag[64]={ 0, 1, 5, 6,14,15,27,28,
						2, 4, 7,13,16,26,29,42,
						3, 8,12,17,25,30,41,43,
						9,11,18,24,31,40,44,53,
						10,19,23,32,39,45,52,54,
						20,22,33,38,46,51,55,60,
						21,34,37,47,50,56,59,61,
						35,36,48,49,57,58,62,63 };

// 数值幅度编码表数组
static SWORD neg_pow2[17] = {0,-1,-3,-7,-15,-31,-63,-127,-255,-511,-1023,-2047,-4095,-8191,-16383,-32767};

static DWORD start_neg_pow2 = (DWORD)neg_pow2;

// 霍夫曼解码时使用的实际值
static DWORD wordval;

#define exit_func(err) { strcpy(error_string, err); return 0;}//错误提示信息

#ifdef _MSC_VER
WORD lookKbits(BYTE k)
{
	_asm {
		mov dl, k
			mov cl, 16
			sub cl, dl
			mov eax, [wordval]
		shr eax, cl
	}
}
WORD WORD_hi_lo(BYTE byte_high,BYTE byte_low)
{
	_asm {
		mov ah,byte_high
			mov al,byte_low
	}
}
SWORD get_svalue(BYTE k)
{
	_asm {
		xor ecx, ecx
			mov cl,k
			mov eax,[wordval]
		shl eax,cl
			shr eax, 16
			dec cl
			bt eax,ecx
			jc end_macro
signed_value:inc cl
			 mov ebx,[start_neg_pow2]
		add ax,word ptr [ebx+ecx*2]
end_macro:
	}
}
#endif

#ifdef __WATCOMC__

WORD lookKbits(BYTE k);
#pragma aux lookKbits=\
	"mov eax,[wordval]"\
	"mov cl, 16"\
	"sub cl, dl"\
	"shr eax, cl"\
	parm [dl] \
	value [ax] \
	modify [eax cl];
WORD WORD_hi_lo(BYTE byte_high,BYTE BYTE_low);
#pragma aux WORD_hi_lo=\
	parm [ah] [al]\
	value [ax] \
	modify [ax];

SWORD get_svalue(BYTE k);
#pragma aux get_svalue=\
	"xor ecx, ecx"\
	"mov cl, al"\
	"mov eax,[wordval]"\
	"shl eax, cl"\
	"shr eax, 16"\
	"dec cl"\
	"bt eax,ecx"\
	"jc end_macro"\
	"signed_value:inc cl"\
	"mov ebx,[start_neg_pow2]"\
	"add ax,word ptr [ebx+ecx*2]"\
	"end_macro:"\
	parm [al]\
	modify [eax ebx ecx]\
	value [ax];
#endif

/*************************************************************************** 构造函数
**************************************************************************/
JpegDecoder::JpegDecoder(FILE* f)
{
	d_k = 0;
	LoadJPEGHeader(f);
	DecodeJPEGImage();
}
/*************************************************************************** 析构函数, 释放资源
**************************************************************************/
JpegDecoder::~JpegDecoder(void)
{
	free(buf);
	free(tempTable);
	for (int i = 0; i <=3; i++)free(QT[i]);
}
/*************************************************************************** 载入JPEG文件头
**************************************************************************/
bool JpegDecoder::LoadJPEGHeader(FILE* fp)
{
	DWORD length_of_file;
	BYTE vers,units;
	WORD Xdensity,Ydensity,Xthumbnail,Ythumbnail;
	WORD length;
	float *qtable;
	DWORD old_byte_pos;
	Huffman_table *htable;
	long j;
	BYTE precision,comp_id,nr_components;
	BYTE QT_info,HT_info;
	BYTE SOS_found,SOF_found;
	//步一:读取JPEG文件,并为其分配空间
	length_of_file=GetFileSize(fp);
	buf=(BYTE *)malloc(length_of_file+4);
	if (buf==NULL) exit_func("Not enough memory for loading file");
	fread(buf,length_of_file,1,fp);
	//步二:判断文件是否是一个合法的JPEG文件
	if ((buf[0]!=0xFF)||(buf[1]!=SOI)) exit_func("Not a JPG file ?\n");
	if ((buf[2]!=0xFF)||(buf[3]!=APP0)) exit_func("Invalid JPG file.");
	if ( (buf[6]!='J')||(buf[7]!='F')||(buf[8]!='I')||(buf[9]!='F')||
		(buf[10]!=0) ) exit_func("Invalid JPG file.");
	//步三:初始化解码器
	InitJPGDecoding();
	byte_pos=11;
	//步四:获取JPEG文件的版本并判断是否支持该版本
	BYTE_p(byte_pos);vers=bp;
	if (vers!=1) exit_func("JFIF version not supported");
	BYTE_p(byte_pos); 
	BYTE_p(byte_pos);  units=bp;
	WORD_p(byte_pos); Xdensity=wp; WORD_p(byte_pos); Ydensity=wp;
	//是否能够处理缩略图
	BYTE_p(byte_pos);Xthumbnail=bp;BYTE_p(byte_pos);Ythumbnail=bp;
	if ((Xthumbnail!=0)||(Ythumbnail!=0))
		exit_func(" Cannot process JFIF thumbnailed files\n");
	//步五:开始解码处理, 寻找扫描线开始的位置, 以确定压缩数据的位置
	SOS_found=0; SOF_found=0; Restart_markers=0;
	while ((byte_pos>4)!=0)
					exit_func("16 bit quantization table not supported");
				qtable=QT[QT_info&0xF];
				LoadQuantTable(qtable);//载入量化表
				j+=byte_pos-old_byte_pos;
			}break;
		case DHT: WORD_p(byte_pos); length=wp;
			for (j=0;j3)) exit_func("Only YCbCr format supported");
				switch (comp_id)
				{
				case 1: // Y
					BYTE_p(byte_pos); YH=bp>>4;YV=bp&0xF;
					BYTE_p(byte_pos); YQ_nr=bp;
					break;
				case 2: // Cb
					BYTE_p(byte_pos); CbH=bp>>4;CbV=bp&0xF;
					BYTE_p(byte_pos); CbQ_nr=bp;
					break;
				case 3: // Cr
					BYTE_p(byte_pos); CrH=bp>>4;CrV=bp&0xF;
					BYTE_p(byte_pos); CrQ_nr=bp;
					break;
				}
			}
			SOF_found=1;break;
		case SOS: WORD_p(byte_pos); length=wp; //该值应为 = 6+3*2=12
			BYTE_p(byte_pos); nr_components=bp;
			if (nr_components!=3) exit_func("Invalid SOS marker");
			for (j=1;j<=3;j++)
			{
				BYTE_p(byte_pos); comp_id=bp;
				if ((comp_id==0)||(comp_id>3)) exit_func("Only YCbCr supported");
				switch (comp_id)
				{
				case 1: // Y
					BYTE_p(byte_pos); YDC_nr=bp>>4;YAC_nr=bp&0xF;
					break;
				case 2: // Cb
					BYTE_p(byte_pos); CbDC_nr=bp>>4;CbAC_nr=bp&0xF;
					break;
				case 3: // Cr
					BYTE_p(byte_pos); CrDC_nr=bp>>4;CrAC_nr=bp&0xF;
					break;
				}
			}
			BYTE_p(byte_pos); BYTE_p(byte_pos); BYTE_p(byte_pos);
			SOS_found=1;
			break;
			//连续出现0xFF时忽略不做处理
		case 0xFF:
			break;
			//跳过无法识别的标记符
		default:  WORD_p(byte_pos); length=wp;
			byte_pos+=wp-2; 
			break;
		}
	}
	//步六:若为非法或无效的文件, 则提示无法处理并返回
	if (!SOS_found) exit_func("Invalid JPG file. No SOS marker found.");
	if (!SOF_found) exit_func("Progressive JPEGs not supported");
	if ((CbH>YH)||(CrH>YH)) exit_func("Vertical sampling factor for Y should be >= sampling factor for Cb,Cr");
		if ((CbV>YV)||(CrV>YV)) exit_func("Horizontal sampling factor for Y should be >= sampling factor for Cb,Cr");
			if ((CbH>=2)||(CbV>=2)) exit_func("Cb sampling factors should be = 1");
	if ((CrV>=2)||(CrV>=2)) exit_func("Cr sampling factors should be = 1");

	Hmax=YH,Vmax=YV;
	if ( width%(Hmax*8)==0) X_round=width; // X_round = Multiple of Hmax*8
	else X_round=(width/(Hmax*8)+1)*(Hmax*8);
	if ( height%(Vmax*8)==0) Y_round=height; // Y_round = Multiple of Vmax*8
	else Y_round=(height/(Vmax*8)+1)*(Vmax*8);
	//步七:确定文件合法后, 为像素数组分配空间
	im_buffer=(BYTE *)malloc(X_round*Y_round*4);
	return true;
}
/*************************************************************************** 为sample_range_limit表分配存储空间,并进行填充
**************************************************************************/
void JpegDecoder::PrepareRangeLimitTable()
{
	int j;
	rlimit_table = (BYTE *)malloc(5 * 256L + 128) ;
	tempTable = rlimit_table;
	memset((void *)rlimit_table,0,256);
	rlimit_table += 256;
	for (j = 0; j < 256; j++) rlimit_table[j] = j;
	for (j = 256; j < 640; j++) rlimit_table[j] = 255;
	memset((void *)(rlimit_table + 640),0,384);
	for (j = 0; j < 128 ; j++) rlimit_table[j+1024] = j;
}
/*************************************************************************** 跳过k个比特
**************************************************************************/
void JpegDecoder::SkipKbits(BYTE k)
{
	BYTE b_high,b_low;
	d_k+=k;
	if (d_k>=16) 
	{ 
		d_k-=16;
		w1=w2;
		BYTE_p(byte_pos);
		if (bp!=0xFF) b_high=bp;
		else 
		{
			if (buf[byte_pos]==0) byte_pos++; 
			else byte_pos--;
			b_high=0xFF;
		}
		BYTE_p(byte_pos);
		if (bp!=0xFF) b_low=bp;
		else 
		{
			if (buf[byte_pos]==0) byte_pos++;
			else byte_pos--;
			b_low=0xFF;
		}
		w2=WORD_hi_lo(b_high,b_low);
	}
	wordval = ((DWORD)(w1)<<16) + w2;
	wordval <<= d_k;
	wordval >>= 16;
}
/*************************************************************************** 返回k个比特
**************************************************************************/
SWORD JpegDecoder::GetKbits(BYTE k)
{
	SWORD signed_wordvalue;
	signed_wordvalue=get_svalue(k);
	SkipKbits(k);
	return signed_wordvalue;
}
/*************************************************************************** 计算mask[16]数组
**************************************************************************/
void JpegDecoder::CalculateMask()
{
	BYTE k;
	DWORD tmpdv;
	for (k=0;k<=16;k++) { tmpdv=0x10000;mask[k]=(tmpdv>>k)-1;}
}
/*************************************************************************** 初始化量化表并为量化表分配存储空间
**************************************************************************/
void JpegDecoder::InitQT()
{
	BYTE i;
	for (i=0;i<=3;i++) QT[i]=(float *)malloc(sizeof(float)*64);
}
/*************************************************************************** 载入量化表
**************************************************************************/
void JpegDecoder::LoadQuantTable(float *quant_table)
{
	float scalefactor[8]={1.0f, 1.387039845f, 1.306562965f, 1.175875602f,
		1.0f, 0.785694958f, 0.541196100f, 0.275899379f};
	BYTE j,row,col;
	//从JPEG文件中载入量化表系数, 并按Z字形排序
	for (j=0;j<=63;j++) quant_table[j]=buf[byte_pos+zigzag[j]];
	j=0;
	for (row=0;row<=7;row++)
		for (col=0;col<=7;col++) {
			quant_table[j]*=scalefactor[row]*scalefactor[col];
			j++;
		}
		byte_pos+=64;
}
/*************************************************************************** 载入霍夫曼表
**************************************************************************/
void JpegDecoder::LoadHuffmanTable(Huffman_table *HT)
{
	BYTE k,j;
	DWORD code;

	for (j=1;j<=16;j++) {
		BYTE_p(byte_pos);
		HT->Length[j]=bp;
	}
	for (k=1;k<=16;k++)
		for (j=0;jLength[k];j++) {
			BYTE_p(byte_pos);
			HT->V[WORD_hi_lo(k,j)]=bp;
		}
		code=0;
		for (k=1;k<=16;k++) {
			HT->minor_code[k] = (WORD)code;
			for (j=1;j<=HT->Length[k];j++) code++;
			HT->major_code[k]=(WORD)(code-1);
			code*=2;
			if (HT->Length[k]==0) {
				HT->minor_code[k]=0xFFFF;
				HT->major_code[k]=0;
			}
		}
}
/*************************************************************************** 处理8×8子块,每个8×8子块是一个独立的数据单元
* 数据通过霍夫曼解码过程而被解压缩,最后数组被从Z字形排列方式中还原
* 计算结果DCT_coeff是一个容量为64的 DCT 系数数组
**************************************************************************/
void JpegDecoder::ProcessHuffmanDataUnit(BYTE DC_nr, BYTE AC_nr,SWORD *previous_DC)
{
	BYTE nr,k,j,EOB_found;
	register WORD tmp_Hcode;
	BYTE size_val,count_0;
	// min_code[k]表示长度为k的最小编码, maj_code[k]表示长度为k的最大编码
	WORD *min_code,*maj_code; 
	WORD *max_val, *min_val;
	BYTE *huff_values;
	SWORD DCT_tcoeff[64];
	BYTE byte_temp;

	// 开始霍夫曼解码,首先进行DC系数的解码
	min_code=HTDC[DC_nr].minor_code;
	maj_code=HTDC[DC_nr].major_code;
	huff_values=HTDC[DC_nr].V;

	for (nr = 0; nr < 64 ; nr++) DCT_tcoeff[nr] = 0; //初始化 DCT_tcoeff

	nr=0;// DC 系数

	min_val = &min_code[1]; max_val = &maj_code[1];
	for (k=1;k<=16;k++) 
	{
		tmp_Hcode=lookKbits(k);
		if ( (tmp_Hcode<=*max_val)&&(tmp_Hcode>=*min_val) ) 
		{ 
			//查找一个有效的霍夫曼编码
			SkipKbits(k);
			size_val=huff_values[WORD_hi_lo(k,(BYTE)(tmp_Hcode-*min_val))];
			if (size_val==0) DCT_tcoeff[0]=*previous_DC;
			else 
			{
				DCT_tcoeff[0]=*previous_DC+GetKbits(size_val);
				*previous_DC=DCT_tcoeff[0];
			}
			break;
		}
		min_val++; max_val++;
	}

	// AC系数解码
	min_code=HTAC[AC_nr].minor_code;
	maj_code=HTAC[AC_nr].major_code;
	huff_values=HTAC[AC_nr].V;

	nr=1; // AC 系数
	EOB_found=0;
	while ( (nr<=63)&&(!EOB_found) )
	{
		max_val = &maj_code[1]; min_val =&min_code[1];
		for (k=1;k<=16;k++)
		{
			tmp_Hcode=lookKbits(k);
			if ( (tmp_Hcode<=*max_val)&&(tmp_Hcode>=*min_val) )
			{
				SkipKbits(k);
				byte_temp=huff_values[WORD_hi_lo(k,(BYTE)(tmp_Hcode-
					*min_val))];
				size_val=byte_temp&0xF;
				count_0=byte_temp>>4;
				if (size_val==0) 
				{
					if (count_0==0) EOB_found=1;
					else if (count_0==0xF) nr+=16; //跳过16 个0
				}
				else
				{
					nr+=count_0; 
					DCT_tcoeff[nr++]=GetKbits(size_val);
				}
				break;
			}
			min_val++; max_val++;
		}
		if (k>16) nr++; 
	}
	for (j=0;j<=63;j++) DCT_coeff[j]=DCT_tcoeff[zigzag[j]]; 
}
/***************************************************************************快速离散反余弦变换
**************************************************************************/
void JpegDecoder::IDCTTransform(SWORD *incoeff,BYTE *outcoeff,BYTE Q_nr)
{
	BYTE x;
	SBYTE y;
	SWORD *inptr;
	BYTE *outptr;
	float workspace[64];
	float *wsptr;//工作区指针
	float *quantptr; //量化表指针
	float dcval;
	float tmp0,tmp1,tmp2,tmp3,tmp4,tmp5,tmp6,tmp7;
	float tmp10,tmp11,tmp12,tmp13;
	float z5,z10,z11,z12,z13;
	BYTE *range_limit=rlimit_table+128;
	//处理输入的COLUMNS 信息并存入工作区数组
	wsptr=workspace;
	inptr=incoeff;
	quantptr=QT[Q_nr];
	for (y=0;y<=7;y++)
	{
		if( (inptr[8]|inptr[16]|inptr[24]|inptr[32]|inptr[40]|inptr[48]|inptr[56])==0)
		{
			dcval=inptr[0]*quantptr[0];
			wsptr[0]  = dcval;
			wsptr[8]  = dcval;
			wsptr[16] = dcval;
			wsptr[24] = dcval;
			wsptr[32] = dcval;
			wsptr[40] = dcval;
			wsptr[48] = dcval;
			wsptr[56] = dcval;
			inptr++;quantptr++;wsptr++;//将指针指向下一列
			continue ;
		}
		//偶数部分
		tmp0 = inptr[0] *quantptr[0];
		tmp1 = inptr[16]*quantptr[16];
		tmp2 = inptr[32]*quantptr[32];
		tmp3 = inptr[48]*quantptr[48];

		tmp10 = tmp0 + tmp2;
		tmp11 = tmp0 - tmp2;

		tmp13 = tmp1 + tmp3;
		tmp12 = (tmp1 - tmp3) * 1.414213562f - tmp13;

		tmp0 = tmp10 + tmp13;
		tmp3 = tmp10 - tmp13;
		tmp1 = tmp11 + tmp12;
		tmp2 = tmp11 - tmp12;

		//奇数部分
		tmp4 = inptr[8] *quantptr[8];
		tmp5 = inptr[24]*quantptr[24];
		tmp6 = inptr[40]*quantptr[40];
		tmp7 = inptr[56]*quantptr[56];

		z13 = tmp6 + tmp5;
		z10 = tmp6 - tmp5;
		z11 = tmp4 + tmp7;
		z12 = tmp4 - tmp7;

		tmp7 = z11 + z13;
		tmp11= (z11 - z13) * 1.414213562f;

		z5 = (z10 + z12) * 1.847759065f; 
		tmp10 = 1.082392200f * z12 - z5; 
		tmp12 = -2.613125930f * z10 + z5;

		tmp6 = tmp12 - tmp7;
		tmp5 = tmp11 - tmp6;
		tmp4 = tmp10 + tmp5;

		wsptr[0]  = tmp0 + tmp7;
		wsptr[56] = tmp0 - tmp7;
		wsptr[8]  = tmp1 + tmp6;
		wsptr[48] = tmp1 - tmp6;
		wsptr[16] = tmp2 + tmp5;
		wsptr[40] = tmp2 - tmp5;
		wsptr[32] = tmp3 + tmp4;
		wsptr[24] = tmp3 - tmp4;
		inptr++;
		quantptr++;
		wsptr++;//将指针指向下一列
	}

	// 处理来自工作数组的ROWS信息并将结果存入输出数组中
	outptr=outcoeff;
	wsptr=workspace;
	for (x=0;x<=7;x++)
	{
		// 偶数部分
		tmp10 = wsptr[0] + wsptr[4];
		tmp11 = wsptr[0] - wsptr[4];

		tmp13 = wsptr[2] + wsptr[6];
		tmp12 =(wsptr[2] - wsptr[6]) * 1.414213562f - tmp13;

		tmp0 = tmp10 + tmp13;
		tmp3 = tmp10 - tmp13;
		tmp1 = tmp11 + tmp12;
		tmp2 = tmp11 - tmp12;

		// 奇数部分
		z13 = wsptr[5] + wsptr[3];
		z10 = wsptr[5] - wsptr[3];
		z11 = wsptr[1] + wsptr[7];
		z12 = wsptr[1] - wsptr[7];

		tmp7 = z11 + z13;
		tmp11= (z11 - z13) * 1.414213562f;

		z5 = (z10 + z12) * 1.847759065f;
		tmp10 = 1.082392200f * z12 - z5;
		tmp12 = -2.613125930f * z10 + z5;

		tmp6 = tmp12 - tmp7;
		tmp5 = tmp11 - tmp6;
		tmp4 = tmp10 + tmp5;

		// 最终输出: 按比例缩小
		outptr[0] = range_limit[(DESCALE((int) (tmp0 + tmp7), 3)) & 1023L];
		outptr[7] = range_limit[(DESCALE((int) (tmp0 - tmp7), 3)) & 1023L];
		outptr[1] = range_limit[(DESCALE((int) (tmp1 + tmp6), 3)) & 1023L];
		outptr[6] = range_limit[(DESCALE((int) (tmp1 - tmp6), 3)) & 1023L];
		outptr[2] = range_limit[(DESCALE((int) (tmp2 + tmp5), 3)) & 1023L];
		outptr[5] = range_limit[(DESCALE((int) (tmp2 - tmp5), 3)) & 1023L];
		outptr[4] = range_limit[(DESCALE((int) (tmp3 + tmp4), 3)) & 1023L];
		outptr[3] = range_limit[(DESCALE((int) (tmp3 - tmp4), 3)) & 1023L];

		wsptr+=8;//将指针指向下一行
		outptr+=8;
	}
}
/***************************************************************************为色彩空间转换进行预处理,参见3.3.4中的公式
**************************************************************************/
void JpegDecoder::Precalculate_Cr_Cb_Tables()
{
	WORD k;
	WORD Cr_v,Cb_v;
	for (k=0;k<=255;k++) Cr_tab[k]=(SWORD)((k-128.0)*1.402);
	for (k=0;k<=255;k++) Cb_tab[k]=(SWORD)((k-128.0)*1.772);

	for (Cr_v=0;Cr_v<=255;Cr_v++)
		for (Cb_v=0;Cb_v<=255;Cb_v++)
			Cr_Cb_green_tab[((WORD)(Cr_v)<<8)+Cb_v]=(int)(-0.34414*(Cb_v-
			128.0)-0.71414*(Cr_v-128.0));
}
/***************************************************************************将YCbCr空间转换到RGB空间
**************************************************************************/
void JpegDecoder::Convert8x8YCbCrToRGB(BYTE *Y, BYTE *Cb, BYTE *Cr, DWORD im_loc, DWORD X_image_bytes, BYTE *im_buffer)
{
	DWORD x,y;
	BYTE im_nr;
	BYTE *Y_val = Y, *Cb_val = Cb, *Cr_val = Cr;
	BYTE *ibuffer = im_buffer + im_loc;

	for (y=0;y<8;y++)
	{
		im_nr=0;
		for (x=0;x<8;x++)
		{
			ibuffer[im_nr++] = rlimit_table[*Y_val + Cb_tab[*Cb_val]]; //B
			ibuffer[im_nr++] = rlimit_table[*Y_val + 
				Cr_Cb_green_tab[WORD_hi_lo(*Cr_val,*Cb_val)]]; //G
			ibuffer[im_nr++] = rlimit_table[*Y_val + Cr_tab[*Cr_val]]; // R
			Y_val++; Cb_val++; Cr_val++; im_nr++;
		}
		ibuffer+=X_image_bytes;
	}
}
/***************************************************************************将YCbCr空间转换到RGB空间
*与Convert8x8YCbCrToRGB()函数的区别在于对应的YCbCr标准不同
**************************************************************************/
void JpegDecoder::Convert8x8YCbCrToRGBTab(BYTE *Y, BYTE *Cb, BYTE *Cr, BYTE *tab, DWORD im_loc, DWORD X_image_bytes, BYTE *im_buffer)
{
	DWORD x,y;
	BYTE nr, im_nr;
	BYTE Y_val,Cb_val,Cr_val;
	BYTE *ibuffer = im_buffer + im_loc;

	nr=0;
	for (y=0;y<8;y++)
	{
		im_nr=0;
		for (x=0;x<8;x++)
		{
			Y_val=Y[nr];
			Cb_val=Cb[tab[nr]]; Cr_val=Cr[tab[nr]]; 
			ibuffer[im_nr++] = rlimit_table[Y_val + Cb_tab[Cb_val]]; //B
			ibuffer[im_nr++] = rlimit_table[Y_val + 
				Cr_Cb_green_tab[WORD_hi_lo(Cr_val,Cb_val)]]; //G
			ibuffer[im_nr++] = rlimit_table[Y_val + Cr_tab[Cr_val]]; // R
			nr++; im_nr++;
		}
		ibuffer+=X_image_bytes;
	}
}
/*************************************************************************** 分块操作
**************************************************************************/
void JpegDecoder::CalculateTabs()
{
	BYTE tab_temp[256];
	BYTE x,y;

	//将线性存放的数组变成16x16的二维矩阵
	for (y=0;y<16;y++)
		for (x=0;x<16;x++)
			tab_temp[y*16+x] = (y/YV)* 8 + x/YH;

	// 分成4个8x8子块
	for (y=0;y<8;y++)
	{
		for (x=0;x<8;x++)
			tab_1[y*8+x]=tab_temp[y*16+x];
		for (x=8;x<16;x++)
			tab_2[y*8+(x-8)]=tab_temp[y*16+x];
	}
	for (y=8;y<16;y++)
	{
		for (x=0;x<8;x++)
			tab_3[(y-8)*8+x]=tab_temp[y*16+x];
		for (x=8;x<16;x++)
			tab_4[(y-8)*8+(x-8)]=tab_temp[y*16+x];
	}
}
/*************************************************************************** 初始化JPEG解码
**************************************************************************/
int JpegDecoder::InitJPGDecoding()
{
	byte_pos=0;
	InitQT();
	CalculateMask();
	PrepareRangeLimitTable();
	Precalculate_Cr_Cb_Tables();
	return 1;
}
/*************************************************************************** 返回文件的大小
**************************************************************************/
DWORD JpegDecoder::GetFileSize(FILE *fp)
{
	DWORD pos;
	DWORD pos_cur;
	pos_cur=ftell(fp);
	fseek(fp,0,SEEK_END);
	pos=ftell(fp);
	fseek(fp,pos_cur,SEEK_SET);
	return pos;
}
/*************************************************************************** 解码子块前的准备工作,包括重定位等
**************************************************************************/
void JpegDecoder::Resync()
{
	byte_pos+=2;
	BYTE_p(byte_pos);
	if (bp==0xFF) byte_pos++; 
	w1=WORD_hi_lo(bp, 0);
	BYTE_p(byte_pos);
	if (bp==0xFF) byte_pos++; 
	w1+=bp;
	BYTE_p(byte_pos);
	if (bp==0xFF) byte_pos++; 
	w2=WORD_hi_lo(bp, 0);
	BYTE_p(byte_pos);
	if (bp==0xFF) byte_pos++; 
	w2+=bp;
	wordval=w1; d_k=0;
	DCY=0; DCCb=0; DCCr=0; // 初始 DC 系数
}
/*************************************************************************** 当MCU编码子块采用的是YCbCr 4:4:4模式的时候采用该函数进行MCU解码
* 这个处理函数中采用的色彩空间转换函数是Convert8x8YCbCrToRGB()
* 而后面的三个函数均采用Convert8x8YCbCrToRGBTab()
* 区别在于采用YCbCr 4:4:4模式时,CbCr的排列不再使用2×2的形式记录,
* 因此原始图像也不是16×16 的整数块,解码时无需分块处理
**************************************************************************/
void JpegDecoder::DecodeMCU1x1(DWORD im_loc)
{
	// Y
	ProcessHuffmanDataUnit(YDC_nr,YAC_nr,&DCY);
	IDCTTransform(DCT_coeff,Y,YQ_nr);
	// Cb
	ProcessHuffmanDataUnit(CbDC_nr,CbAC_nr,&DCCb);
	IDCTTransform(DCT_coeff,Cb,CbQ_nr);
	// Cr
	ProcessHuffmanDataUnit(CrDC_nr,CrAC_nr,&DCCr);
	IDCTTransform(DCT_coeff,Cr,CrQ_nr);

	Convert8x8YCbCrToRGB(Y,Cb,Cr,im_loc,X_image_bytes,im_buffer);
}
/*************************************************************************** 当MCU编码子块采用的是YCbCr 4:2:2模式的时候采用该函数进行MCU解码
**************************************************************************/
void JpegDecoder::DecodeMCU2x1(DWORD im_loc)
{
	// Y
	ProcessHuffmanDataUnit(YDC_nr,YAC_nr,&DCY);
	IDCTTransform(DCT_coeff,Y_1,YQ_nr);
	ProcessHuffmanDataUnit(YDC_nr,YAC_nr,&DCY);
	IDCTTransform(DCT_coeff,Y_2,YQ_nr);
	// Cb
	ProcessHuffmanDataUnit(CbDC_nr,CbAC_nr,&DCCb);
	IDCTTransform(DCT_coeff,Cb,CbQ_nr);
	// Cr
	ProcessHuffmanDataUnit(CrDC_nr,CrAC_nr,&DCCr);
	IDCTTransform(DCT_coeff,Cr,CrQ_nr);

	Convert8x8YCbCrToRGBTab(Y_1,Cb,Cr,tab_1,im_loc,X_image_bytes,im_buffer);
	Convert8x8YCbCrToRGBTab(Y_2,Cb,Cr,tab_2,im_loc+32,X_image_bytes,im_buffer);
}
/*************************************************************************** 当MCU编码子块采用的是YCbCr 4:2:0模式的时候采用该函数进行MCU解码
**************************************************************************/
void JpegDecoder::DecodeMCU2x2(DWORD im_loc)
{
	// Y
	ProcessHuffmanDataUnit(YDC_nr,YAC_nr,&DCY);
	IDCTTransform(DCT_coeff,Y_1,YQ_nr);
	ProcessHuffmanDataUnit(YDC_nr,YAC_nr,&DCY);
	IDCTTransform(DCT_coeff,Y_2,YQ_nr);
	ProcessHuffmanDataUnit(YDC_nr,YAC_nr,&DCY);
	IDCTTransform(DCT_coeff,Y_3,YQ_nr);
	ProcessHuffmanDataUnit(YDC_nr,YAC_nr,&DCY);
	IDCTTransform(DCT_coeff,Y_4,YQ_nr);
	// Cb
	ProcessHuffmanDataUnit(CbDC_nr,CbAC_nr,&DCCb);
	IDCTTransform(DCT_coeff,Cb,CbQ_nr);
	// Cr
	ProcessHuffmanDataUnit(CrDC_nr,CrAC_nr,&DCCr);
	IDCTTransform(DCT_coeff,Cr,CrQ_nr);

	Convert8x8YCbCrToRGBTab(Y_1,Cb,Cr,tab_1,im_loc,X_image_bytes,im_buffer);
	Convert8x8YCbCrToRGBTab(Y_2,Cb,Cr,tab_2,im_loc+32,X_image_bytes,im_buffer);
	Convert8x8YCbCrToRGBTab(Y_3,Cb,Cr,tab_3,im_loc+y_inc_value,X_image_bytes,im_buffer);
	Convert8x8YCbCrToRGBTab(Y_4,Cb,Cr,tab_4,im_loc+y_inc_value+32,X_image_bytes,im_buffer);
}
/*************************************************************************** 当MCU编码子块采用的是YCbCr 4:1:1模式的时候采用该函数进行MCU解码
**************************************************************************/
void JpegDecoder::DecodeMCU1x2(DWORD im_loc)
{
	// Y
	ProcessHuffmanDataUnit(YDC_nr,YAC_nr,&DCY);
	IDCTTransform(DCT_coeff,Y_1,YQ_nr);
	ProcessHuffmanDataUnit(YDC_nr,YAC_nr,&DCY);
	IDCTTransform(DCT_coeff,Y_2,YQ_nr);
	// Cb
	ProcessHuffmanDataUnit(CbDC_nr,CbAC_nr,&DCCb);
	IDCTTransform(DCT_coeff,Cb,CbQ_nr);
	// Cr
	ProcessHuffmanDataUnit(CrDC_nr,CrAC_nr,&DCCr);
	IDCTTransform(DCT_coeff,Cr,CrQ_nr);

	Convert8x8YCbCrToRGBTab(Y_1,Cb,Cr,tab_1,im_loc,X_image_bytes,im_buffer);
	Convert8x8YCbCrToRGBTab(Y_2,Cb,Cr,tab_3,im_loc+y_inc_value,X_image_bytes,im_buffer);
}
/***************************************************************************解码JPEG中的MCU子块
**************************************************************************/
void JpegDecoder::DecodeJPEGImage()
{
	decode_MCU_func decode_MCU;

	WORD x_mcu_cnt,y_mcu_cnt;
	DWORD nr_mcu;
	WORD X_MCU_nr,Y_MCU_nr; 
	DWORD MCU_dim_x; //dimensiunea in bufferul imagine a unui MCU pe axa x
	DWORD im_loc_inc; // = 7 * X_round * 4 sau 15*X_round*4;
	DWORD im_loc; //locatia in bufferul imagine

	byte_pos-=2;
	// 步一:解码子块前的准备工作,包括重定位等
	Resync();

	y_inc_value = 32*X_round;
	// 步二: 进行分块操作,计算 YH 和 YV 的值
	CalculateTabs(); 
	// 步三:通过判定MCU子块采用的颜色空间模式来选择适当的处理函数
	if ((YH==1)&&(YV==1)) decode_MCU=&JpegDecoder::DecodeMCU1x1;
	else {
		if (YH==2)
		{
			if (YV==2) decode_MCU=&JpegDecoder::DecodeMCU2x2;
			else decode_MCU=&JpegDecoder::DecodeMCU2x1;
		}
		else decode_MCU=&JpegDecoder::DecodeMCU1x2;
	}
	// 步四:获取MCU子块在水平、垂直方向上的数目
	MCU_dim_x=Hmax*8*4;

	Y_MCU_nr=Y_round/(Vmax*8); // MCU子块在垂直方向上的数目
	X_MCU_nr=X_round/(Hmax*8); // MCU子块在水平方向上的数目

	X_image_bytes=X_round*4; im_loc_inc = (Vmax*8-1) * X_image_bytes;
	nr_mcu=0; im_loc=0; 
	// 步五:对MCU子块进行逐个解码直到所有的子块解码完成
	for (y_mcu_cnt=0;y_mcu_cnt*decode_MCU)(im_loc);
			if ((Restart_markers)&&((nr_mcu+1)%MCU_restart==0)) Resync();
			nr_mcu++;
			im_loc+=MCU_dim_x;
		}
		im_loc+=im_loc_inc;
	}
}
/*************************************************************************** 返回被填充后的像素数组
**************************************************************************/
int JpegDecoder::GetJPEGBuffer(WORD X_image,WORD Y_image, BYTE **address_dest_buffer)
{
	WORD y;
	DWORD dest_loc=0;
	BYTE *src_buffer=im_buffer;
	BYTE *dest_buffer_start, *dest_buffer;

	DWORD src_bytes_per_line=X_round*4;
	DWORD dest_bytes_per_line=X_image*4;
	//填充像素数组
	if ((X_round==X_image)&&(Y_round==Y_image))
		*address_dest_buffer=im_buffer;
	//当不满足上面的条件时,图像将会发生扭曲
	//为了克服图像的扭曲问题,将采取下面的操作重新为每一行像素分配空间
	else
	{
		dest_buffer_start = (BYTE *)malloc(X_image*Y_image*4);
		if (dest_buffer_start==NULL) exit_func("Not enough memory for storing image");
		dest_buffer = dest_buffer_start;
		for (y=0;y


 

 

2、雕刻效果

先看一下效果吧:

 

2、1  基本原理

(1)要实现图像的雕刻处理非常简单,只需把图像上的一个像素和其右下45度方向上最监控的像素求差运算

为了保证图像呈现灰色,处理过程中还需为这个差值加上一个常数128,然后将其为新的像素值。

(2)最终颜色分量取值介于0-255之间,如果超出范围应做相应的处理。

(3)此外考虑到图像的底边及右侧的两组像素无法取得新像素值,帮将其置为灰色。

(4)为了避免使用用已经设置过的像素,应该从图像的左上方像素开始处理。

编程实现:

//-----------------------------------------
//	作用:			实现图像的浮雕效果
//	参数:		
//		pixel		原始图像的像素数组
//		tempPixel	输出图像的像素数组
//		width		原始图像宽度
//		height		原始图像高度
//-----------------------------------------
void Emboss(BYTE* pixel, BYTE* tempPixel, int width, int height)
{
	//计算像素数组的长度
	int sum = width * height *4;
	memcpy(tempPixel, pixel, sum);		

	int r = 0, g = 0, b = 0;
	for(int i = 0; i < height-1; i++) 
	{
		for (int j = 0; j < (width-1)*4; j+=4) 
		{
			//处理像素值
			b = abs(tempPixel[i*width*4+j] 
					-tempPixel[(i+1)*width*4+j+4]+128);
			g = abs(tempPixel[i*width*4+j+1]
					-tempPixel[(i+1)*width*4+j+5]+128);
			r = abs(tempPixel[i*width*4+j+2]
					-tempPixel[(i+1)*width*4+j+6]+128);

			//对于越界的像素值进行处理
			if (r>255)
				r=255;

			if (g>255)
				g=255;

			if (b>255)
				b=255;

			tempPixel[i*width*4 + j]		= b;//blue
			tempPixel[i*width*4 + j + 1]	= g;//green
			tempPixel[i*width*4 + j + 2]	= r;//red
		}
	}

	for (int k = width * 4 * (height-1); k < width*4*height; k += 4) 
	{
		tempPixel[k]=128;
		tempPixel[k+1]=128;
		tempPixel[k+2]=128;
	}

	for (int l = (width-1) * 4; l < width*4*height; l += width*4) 
	{
		tempPixel[l]=128;
		tempPixel[l+1]=128;
		tempPixel[l+2]=128;
	}
}

3、黑白效果

先看一下效果图:

3、1  基本原理

RGB颜色模型对应笛卡儿坐标中的一个立方体,R、G、B分别代码3个坐标轴。当R、G、B对应数据都取0时,即坐标原点,则表示黑色;

反之当R、R、B对应取最大值时,则表示白色。立方体空间中的主对角线,表示色彩灰度级,也就色彩沿这条线的方向将在黑白间变化

即当R、G、B三者的取值相同时,这个色彩表示黑白之间的一个灰度值

下面介绍彩色图像转为图像的方法:

(1) 最大值法,是使每个像素点的R、G、B值都等于原来像素点R、G、B的值的最值,即max(R、G、B)

(2) 平均值法,相对于最大值法,平均值法会形成比较柔和的黑白图像。即R=G=B=(R+G+B)/3

(3)加权平均法,根据指定每个像素点的R、G、B分量的权值,并取其加权平均值而得到。

即R=G=B=(R*x+G*y+B*z)/3。

 

3、2 编程实现
//-----------------------------------------
//	作用:			实现图像的浮雕效果
//	参数:		
//		pixel		原始图像的像素数组
//		tempPixel	输出图像的像素数组
//		width		原始图像宽度
//		height		原始图像高度
//-----------------------------------------
void Emboss(BYTE* pixel, BYTE* tempPixel, int width, int height)
{
	//计算像素数组的长度
	int sum = width * height *4;
	memcpy(tempPixel, pixel, sum);		

	int r = 0, g = 0, b = 0;
	for(int i = 0; i < height-1; i++) 
	{
		for (int j = 0; j < (width-1)*4; j+=4) 
		{
			//处理像素值
			b = abs(tempPixel[i*width*4+j] 
					-tempPixel[(i+1)*width*4+j+4]+128);
			g = abs(tempPixel[i*width*4+j+1]
					-tempPixel[(i+1)*width*4+j+5]+128);
			r = abs(tempPixel[i*width*4+j+2]
					-tempPixel[(i+1)*width*4+j+6]+128);

			//对于越界的像素值进行处理
			if (r>255)
				r=255;

			if (g>255)
				g=255;

			if (b>255)
				b=255;

			tempPixel[i*width*4 + j]		= b;//blue
			tempPixel[i*width*4 + j + 1]	= g;//green
			tempPixel[i*width*4 + j + 2]	= r;//red
		}
	}

	for (int k = width * 4 * (height-1); k < width*4*height; k += 4) 
	{
		tempPixel[k]=128;
		tempPixel[k+1]=128;
		tempPixel[k+2]=128;
	}

	for (int l = (width-1) * 4; l < width*4*height; l += width*4) 
	{
		tempPixel[l]=128;
		tempPixel[l+1]=128;
		tempPixel[l+2]=128;
	}
}

//-----------------------------------------
//	作用:			实现图像的黑白效果
//	参数:		
//		pixel		原始图像的像素数组
//		tempPixel	输出图像的像素数组
//		width		原始图像宽度
//		height		原始图像高度
//-----------------------------------------
void ColorToBW(BYTE* pixel, BYTE* tempPixel, int width, int height)
{
	//计算像素数组的长度
	int sum = width * height * 4;

	memcpy(tempPixel, pixel, sum);

	for(int i = 0; i < sum; i += 4)
	{
		//平均值法
		tempPixel[i]	 = (tempPixel[i] + tempPixel[i+1] + tempPixel[i+2]) / 3; //blue
		tempPixel[i + 1] = tempPixel[i];										 //green
		tempPixel[i + 2] = tempPixel[i];										 //red

		//最大值法
		/*
		tempPixel[i] = tempPixel[i] > tempPixel[i+1]? 
							  tempPixel[i] : tempPixel[i+1];
		tempPixel[i] = tempPixel[i] >tempPixel[i+2]?
							  tempPixel[i] : tempPixel[i+2];

		tempPixel[i+1] = tempPixel[i] ;
		tempPixel[i+2] = tempPixel[i];
		*/

		//加权平均值法
		/*
		tempPixel[i] =( ((int) (tempPixel[i]*0.5)) + 
							   ((int) (tempPixel[i+1]*0.3)) + 
							   ((int) (tempPixel[i+2]*0.2)) ;

		tempPixel[i + 1] = tempPixel[i];										 //green
		tempPixel[i + 2] = tempPixel[i];		
		*/
	}
}


 

 

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