彩色图像的曲线灰度变化（伽马变换）

前言

做的数字媒体实验课作业程序，学到不少的新东西，先说题，再细讲。
题目要求：参照PhotoShop中的“曲线调整”功能，运用所学知识实现彩色图像的曲线灰度变换。

当然我写的没有PS的功能那么强大，只做了简单的伽马变换，先放程序的效果图吧。

程序分析

处理流程

首先图像处理使用的是OpenCV，图形界面显示使用的C#。
程序为什么使用C#而不用C++写图形界面呢？MFC或Qt写起来肯定更方便，但因为我自己目前在学习WPF，所以正好用来写点这些小程序练练手。
这个程序主要有两部分组成（C#所做的图形界面，C++做的图像处理），首先在WPF中设定伽马值，然后将参数传递给C++程序，完成图像处理，最后C#程序再取回处理之后的图像进行显示。

难点

1. 程序右上角曲线图表
2. C#与C++程序之间的“通信”

解决了以上两点，这个程序剩下的部分就非常简单了，以下主要说明这两个问题。

曲线图表

流程图

Tips

对于WPF程序，实现这个功能还是不难的。
1. 使用什么控件？主要用到Canvas+Thumb控件，Thumb用起来简直不要太爽…（Thumb控件网上资料很多也很全，本文不多说，主要使用到它的三个事件DragStarted、DragDelta、DragCompleted）。

2. 如何画曲线？
线是由点构成的，两点就可以构成直线，而曲线呢，只是稍微点多一些（越多越平滑），然后再将点连接起来，就是一条曲线了。所以通过伽马转换的公式（Y=C*X^γ，C是常数，设定为1），我们就可以得到很多个曲线上的点，再将它们连接起来就是一条曲线了。要注意的是取点的个数，要是太多了，势必会影响到程序运行的效率，太少了又显得曲线不够平滑，所以自己找到一个合适的数量就好了。

3. 如何防止目标点越界？
方法有两种：①判断Thumb控件的坐标（相对于Canvas）②判断鼠标的坐标值（相对于Canvas）。我采用了第二种，优点是实现起来比较简单，缺点是鼠标只能够图表中移动目标点，移除图表后，点不能够跟着鼠标继续在图表边缘移动。不过没多大影响，只是交互性差点。

4. 滑动条如何控制原图与效果图的显示？
这个非常简单，顺带说一说。其实就是两个重叠的Image元素，其中显示效果图的那个Image元素由滑动条控制透明度就可以了，最方便的做法是用元素绑定，将Image的Opacity属性绑定到Slider的值上。

Opacity="{Binding ElementName=TransparentSlider, Path=Value, Mode=OneWay}"

C#与C++程序“通信”

严格意义上将不能称之为通信，主要是一种调用程序的关系，单向的信息传递。过程是C#程序将需要处理的图片路径、gamm值、处理结果图片路径三个参数传递给C++程序，处理完成后C#程序再去取图片。

那么如何把这些参数传递给C++程序呢？
这个就涉及到进程通信相关内容了（管道通信、共享内存、Socket等），而我没有用那么复杂的技术，有个非常简单的方式，那就是使用命令行参数！经常在C++程序中看到的int main(int argc,char *argv[])其中的int argc代表参数个数，char *argv[]代表参数。然后在C#中使用Process类就可以做到调用应用程序并向其传递参数了。
看一下C#这部分的代码：

private void TransformImage(double gamm, string imagePath)
{
    //参数 1输入路径 2伽马值 3输出路径
    string argu_srcPath = imagePath;
    string argu_gamm = gamm.ToString();
    string argu_resPath = resImageFilePath;

    Process process = new Process();
    //C++程序所在路径
    process.StartInfo.FileName = currFilePath + "\\Project1.exe";
    process.StartInfo.Arguments = argu_srcPath + " " + argu_gamm + " " + argu_resPath;
    process.StartInfo.UseShellExecute = false;
    process.StartInfo.CreateNoWindow = true;
    process.Start();
    //等待程序执行结束，再继续执行代码
    process.WaitForExit();
    process.Close();
}

而在C++代码中只需要顺序取argv数组中的值即可，得到相应的参数。

写在最后

写过WinForm之后，再用WPF还是非常爽的，尤其是布局用起来太方便了。目前这个程序还是有缺点的，比如现在只做了JPG图片的处理；只做了伽马曲线变换，没有像ps一样支持多点调整（拟合函数）。还需要多多努力啊！

项目下载地址

下载地址。