用VB写高效的图像处理程序doc资料.doc

用VB写高效的图像处理程序用VB写高效的图像处理程序自盘古开天地以来（好像夸张了点），一直有人抱怨VB程序速度慢。特别是图像处理，被认为是VB的禁区。说起来也是，市面上的关于VB的图像处理的数据都是先讲计算公式，再直接用PSet（或API函数SetPixel）逐点画（至少我见过的书都是这样）。效果是办到了，但速度慢得离谱：对一幅640*480的图像进行半透明合并就需要10秒钟；而在PhotoShop中，只要一设置图层的透明度，半透明效果立即呈现。难怪有人说VB的闲话。但这并不表示VB不能写高速的图像处理程序，速度慢是因为没有使用正确的方法。从VB5开始，能以本机代码编译成exe文件，所以不存在代码执行速度的问题。那么，是什么拖慢了速度呢？就是PSet和SetPixel！PSet把浮点形式的坐标转为像素单位，再交给SetPixel处理。而SetPixel呢，坐标系转化、剪裁区域判断、将颜色匹配为设备支持的最接近的，最后还要根据不同的颜色格式寻址、为将颜色写入其所在位进行位运算。经过这么多层处理，速度不慢才怪。那么，怎样才能提高处理速度呢？使用DIB，直接对位图所在内存进行操作，速度可以大大提高。现在看看，这只是一个简单的色彩演示程序。CPU:赛扬333；内存:PC100（很老的概念了）的SDRAM，128MB；单位:毫秒Windows 98Windows XP说明VB_PSet1,199.4553786.1885在VB使用 PSet 画的VB_SetPixel872.3621451.3712在VB使用 SetPixelV 画的VB_DIB8.22188.2226在VB使用 DIB 画的VB_DIB_Ptr9.67839.4420在VB使用 DIBSection + 模拟指针 画的VC(Debug)6.68966.6503VC写的（Debug版）VC(Release)3.27363.6247VC写的（Release版）从这个表中可看出：1.VC比VB_DIB、VB_DIB_Ptr快两倍，这是因为SafeArray结构的数组比真正的指针慢，但也不是某些人所说的70100倍；2.VB_DIB_Ptr比VB_DIB慢一点，这是因为模拟指针本来就是靠SafeArray结构的数组，而且模拟指针需要对两个数组进行操作，所以速度慢一点；3.真正差了70100倍是VB_PSet和VB_SetPixel，特别是VB_PSet在Windows98下与VB_DIB差了145倍。以上可证，速度慢的原因是SetPixel非常低效，而并不是VB的问题。虽然VC的的确比较快，但是我写这篇文章不是为了讨论速度极限（否则这篇文章会改名为如何用汇编写高速的图像处理程序），而是为了告诉大家如何在VB中写能够实时处理的图像处理程序。在 Windows 3.0 以前，Windows系统用的是DDB（设备有关位图）。DDB没有调色板，显示的颜色依赖硬件，处理色彩很不方便。所以 Microsoft 在 Windows 3.0中 重新定义了BMP文件格式（BMP 3.0），使其支持设备无关位图也就是DIB。时至今日，BMP的版本号已升至5.0（Windows NT 4.0、Windows95 定义了 BMP 4.0，Windows 98、Windows 2000 定义了 BMP 5.0），但基本结构没有变仍是 BMP文件头 和 DIB 组成：BMP文件BITMAPFILEHEADERBMP文件头DIBBITMAPINFOHEADER位图信息头BITMAPINFORGBQUAD调色板位图数据（#代表可以不填(=0)的项目）BMP文件头BITMAPFILEHEADER原型定义：typedef struct tagBITMAPFILEHEADER / bmfh WORD bfType; DWORD bfSize; WORD bfReserved1; WORD bfReserved2; DWORD bfOffBits; BITMAPFILEHEADER;VB声明：Type BITMAPFILEHEADER bfType(0 to 1) As Byte bfSize As Long bfReserved1 As Integer bfReserved2 As Integer bfOffBits As Long End Type说明：bfType指示文件的类型，必须是“BM”bfSize#指示文件的大小，包括BITMAPFILEHEADERbfReserved1保留，=0bfReserved2保留，=0bfOffBits#从文件头到位图数据的偏移字节数文件信息头BITMAPINFOHEADER原型定义：typedef struct tagBITMAPINFOHEADER / bmih DWORD biSize; LONG biWidth; LONG biHeight; WORD biPlanes; WORD biBitCount; DWORD biCompression; DWORD biSizeImage; LONG biXPelsPerMeter; LONG biYPelsPerMeter; DWORD biClrUsed; DWORD biClrImportant; BITMAPINFOHEADER;VB声明：Type BITMAPINFOHEADER biSize As Long biWidth As Long biHeight As Long biPlanes As Integer biBitCount As Integer biCompression As Long biSizeImage As Long biXPelsPerMeter As Long biYPelsPerMeter As Long biClrUsed As Long biClrImportant As Long End Type说明：biSizeBITMAPINFOHEADER结构的大小。BMP有多个版本，就靠biSize来区别：BMP3.0：BITMAPINFOHEADER（=40）BMP4.0：BITMAPV4HEADER（=108）BMP5.0：BITMAPV5HEADER（=124）biWidth位图的高度，单位是像素biHeight位图的宽度，单位是像素biPlanes设备的位平面数。现在都是1biBitCount图像的颜色位数 0：当biCompression=BI_JPEG时必须为0（BMP 5.0） 1：单色位图 4：16色位图 8：256色位图16：增强色位图，默认为555格式24：真彩色位图32：32位位图，默认情况下Windows不会处理最高8位，可以将它作为自己的Alpha通道biCompression压缩方式BI_RGB：无压缩BI_RLE8：行程编码压缩，biBitCount必须等于8BI_RLE4：行程编码压缩，biBitCount必须等于4BI_BITFIELDS：指定RGB掩码，biBitCount必须等于16、32BI_JPEG：JPEG压缩（BMP 5.0）BI_PNG：PNG压缩（BMP 5.0）biSizeImage#实际的位图数据所占字节（biCompression=BI_RGB时可以省略）biXPelsPerMeter#目标设备的水平分辨率，单位是每米的像素个数biYPelsPerMeter#目标设备的垂直分辨率，单位是每米的像素个数biClrUsed#使用的颜色数（当biBitCount等于1、4、8时才有效）。如果该项为0，表示颜色数为2biBitCountbiClrImportant#重要的颜色数。如果该项为0，表示所有颜色都是重要的调色板只有biBitCount等于1、4、8时才有调色板。调色板实际上是一个数组，元素的个数由biBitCount和biClrUsed决定。原型定义：typedef struct tagRGBQUAD / rgbq BYTE rgbBlue; BYTE rgbGreen; BYTE rgbRed; BYTE rgbReserved; RGBQUAD;VB声明：Private Type RGBQUAD rgbBlue As Byte rgbGreen As Byte rgbRed As Byte rgbReserved As Byte End Type说明：rgbBlue蓝色分量rgbGreen绿色分量rgbRed红色分量rgbReserved#保留，=0位图数据扫描行：一行的图像数据叫做一个扫描行。一个扫描行的长度必须是4的倍数（字节），如果不是，则需要补齐。计算公式：LineBytes=(biWidth*biBitCount+31)And &HFFFFFFE0)8由于BMP设定者认为数学坐标系更总要，所以DIB的扫描行是逆序存储的（相对于屏幕坐标系而言），即屏幕上的第一行是DIB位图数据的最后一行。1位色：用1位表示一个像素，所以一个字节可以表示8个像素。坐标是从最左边（最高位）开始的，而不是一般情况下的最低位。在内存的摆放形式如下：字节0.位76543210像素012345674位色：用4位表示一个像素，所以一个字节可以表示2个像素。坐标是从最左边（最高位）开始的，而不是一般情况下的最低位。在内存的摆放形式如下：字节0.位76543210像素01像素位321032108位色：用8位表示一个像素，所以一个字节刚好只能表示一个像素。在内存的摆放形式如下：字节01.像素0116位色：用16位表示一个像素，所以两个字节可以表示1个像素。默认情况下16位DIB是555格式，最高位无效（这对VB是个福音，因为VB没有16位无符号型）。在内存的摆放形式如下（PC机是低字节在前）：字节0123.位76543210765432107654321076543210像素01RGBGBxRGGBxRGRGB位2104321004321043210432100432104324位色：用24位表示一个像素，所以三个字节可以表示1个像素。注意它的顺序是BGR，而不是传统的RGB。在内存的摆放形式如下：字节012345.像素01RGBBGRBGR32位色：用32位表示一个像素，所以四个字节可以表示1个像素。注意绝大多数的GDI函数不会处理Alpha通道（只有AlphaBlend支持）。在内存的摆放形式如下：字节01234567.像素01RGBBGRABGRASetDIBitsToDevice原型定义：int SetDIBitsToDevice( HDC hDC, / handle to device context int XDest, / x-coordinate of upper-left corner of dest. rect. int YDest, / y-coordinate of upper-left corner of dest. rect. DWORD dwWidth, / source rectangle width DWORD dwHeight, / source rectangle height int XSrc, / x-coordinate of lower-left corner of source rect. int YSrc, / y-coordinate of lower-left corner of source rect. UINT uStartScan, / first scan line in array UINT cScanLines, / number of scan lines CONST VOID *lpvBits, / address of array with DIB bits CONST BITMAPINFO *lpbmi, / address of structure with bitmap info. UINT fuColorUse / RGB or palette indexes );VB声明：Declare Function SetDIBitsToDevice Lib gdi32.dll (ByVal hDC As Long, ByVal XDest As Long, ByVal YDest As Long, ByVal dwWidth As Long, ByVal dwHeight As Long, ByVal XSrc As Long, ByVal YSrc As Long, ByVal uStartScan As Long, ByVal cScanLines As Long, lpvBits As Any, lpbmi As Any, ByVal fuColorUse As Long) As Long说明：将一幅与设备无关位图的全部或部分数据直接复制到一个设备。这个函数在设备中定义了一个目标矩形，以便接收位图数据。它也在DIB中定义了一个源矩形，以便从中提取数据返回值：如函数执行成功，返回欲复制的扫描线的数量；如返回常数GDI_ERROR，表示出错参数：hDC一个设备场景的句柄。该场景用于接收位图数据XDest指定绘制区域的左上角X坐标YDest指定绘制区域的左上角Y坐标dwWidth指定绘制区域的高度dwHeight指定绘制区域的宽度XSrc矩形在DIB中的起点X坐标YSrc矩形在DIB中的起点Y坐标uStartScanlpvBits中第一条扫描线的编号。如lpbmi之BITMAPINFOHEADER部分的biHeight字段是正数，那么这条扫描线就会从位图的底部开始计算；如果是负数，就从顶部开始计算cScanLines欲复制的扫描线数量lpvBits指向一个缓冲区的指针。这个缓冲区包含了以DIB格式描述的位图数据；这种格式是由lpbmi指定的lpbmi指向BITMAPINFO（为兼容BMP4/5而声明成Any），对DIB的格式和颜色进行描述的一个结构fuColorUseDIB_PAL_COLORS颜色表是一个整数数组，其中包含了与目前选入hDC设备场景的调色板相关的索引DIB_RGB_COLORS颜色表包含了RGB颜色StretchDIBits原型定义：int StretchDIBits( HDC hDC, / handle to device context int XDest, / x-coordinate of upper-left corner of dest. rectangle int YDest, / y-coordinate of upper-left corner of dest. rectangle int nDestWidth, / width of destination rectangle int nDestHeight, / height of destination rectangle int XSrc, / x-coordinate of upper-left corner of source rectangle int YSrc, / y-coordinate of upper-left corner of source rectangle int nSrcWidth, / width of source rectangle int nSrcHeight, / height of source rectangle CONST VOID *lpBits, / address of bitmap bits CONST BITMAPINFO *lpBitsInfo, / address of bitmap data UINT iUsage, / usage flags DWORD dwRop / raster operation code );VB声明：Declare Function StretchDIBits Lib gdi32 (ByVal hDC As Long, ByVal XDest As Long, ByVal YDest As Long, ByVal nDestWidth As Long, ByVal nDestHeight As Long, ByVal XSrc As Long, ByVal YSrc As Long, ByVal nSrcWidth As Long, ByVal nSrcHeight As Long, lpBits As Any, lpBitsInfo As Any, ByVal wUsage As Long, ByVal dwRop As Long) As Long说明：根据一幅与设备无关的位图创建一幅与设备有关的位图返回值：执行成功返回位图句柄，零表示失败参数：hDC一个设备场景的句柄，该设备场景定义了要创建的与设备有关位图的配置信息XDest指定绘制区域的左上角X坐标YDest指定绘制区域的左上角Y坐标nDestWidth指定绘制区域的高度nDestHeight指定绘制区域的宽度XSrc矩形在DIB中的起点X坐标YSrc矩形在DIB中的起点Y坐标nSrcWidth指定原位图绘制区域的左上角X坐标nSrcHeight指定原位图绘制区域的左上角Y坐标lpBits指向一个缓冲区的指针。这个缓冲区包含了以DIB格式描述的位图数据；这种格式是由lpBitsInfo指定的lpBitsInfo指向BITMAPINFO（为兼容BMP4/5而声明成Any），对DIB的格式和颜色进行描述的一个结构iUsageDIB_PAL_COLORS颜色表是一个整数数组，其中包含了与目前选入hDC设备场景的调色板相关的索引DIB_RGB_COLORS颜色表包含了RGB颜色dwRop欲进行的光栅运算CreateDIBitmap原型定义：HBITMAP CreateDIBitmap( HDC hDC, / handle to device context CONST BITMAPINFOHEADER *lpbmih, / pointer to bitmap size and format data DWORD fdwInit, / initialization flag CONST VOID *lpbInit, / pointer to initialization data CONST BITMAPINFO *lpbmi, / pointer to bitmap color-format data UINT fuUsage / color-data usage );VB声明：Declare Function CreateDIBitmap Lib gdi32 (ByVal hDC As Long, lpbmih As Any, ByVal fdwInit As Long, lpbInit As Any, lpbmi As Any, ByVal fuUsage As Long) As Long说明：将一幅与设备无关位图的全部或部分数据直接复制到一个设备。这个函数在设备中定义了一个目标矩形，以便接收位图数据。它也在DIB中定义了一个源矩形，以便从中提取数据返回值：执行成功则返回扫描线的数量，零表示失败。会设置GetLastError参数：hDC一个设备场景的句柄。该场景用于接收位图数据lpbmihBITMAPINFOHEADER（为兼容BMP4/5而声明成Any），对DIB的格式进行描述的一个结构fdwInit如不应对位图数据进行初始化，那么设为零。如设为CBM_INIT，表示根据lpbInit和 lpbmi参数对位图进行初始化lpbInit指向一个缓冲区的指针。这个缓冲区包含了以DIB格式描述的位图数据；这种格式是由lpbmi指定的lpbmi指向BITMAPINFO（为兼容BMP4/5而声明成Any），对DIB的格式和颜色进行描述的一个结构fuUsageDIB_PAL_COLORS颜色表是一个整数数组，其中包含了与目前选入hDC设备场景的调色板相关的索引DIB_RGB_COLORS颜色表包含了RGB颜色CreateDIBSection原型定义：HBITMAP CreateDIBSection( HDC hDC, / handle to device context CONST BITMAPINFO *lpbmi, / pointer to structure containing bitmap size, format, and color data UINT iUsage, / color data type indicator: RGB values or palette indexes VOID *ppvBits, / pointer to variable to receive a pointer to the bitmaps bit values HANDLE hSection, / optional handle to a file mapping object DWORD dwOffset / offset to the bitmap bit values within the file mapping object );VB声明：Declare Function CreateDIBSection Lib gdi32 (ByVal hDC As Long, lpbmi As Any, ByVal iUsage As Long, ByRef ppvBits As Long, ByVal hSection As Long, ByVal dwOffset As Long) As Long说明：CreateDIBSection能创建一种特殊的DIB，称为DIB项（DIBSection），然后返回一个GDI位图的句柄。它提供了DIB和GDI位图的最好的特性。这样我们可以直接访问DIB的内存，可以利用位图句柄和内存设备环境，我们甚至还可以在DIB中调用GDI函数来绘图返回值：执行成功返回DIBSection位图的句柄，零表示失败。会设置GetLastError参数：hDC一个设备场景的句柄。如dw设为DIB_PAL_COLORS，那么DIB颜色表就会用来自逻辑调色板的颜色进行初始化lpbmi指向BITMAPINFO（为兼容BMP4/5而声明成Any），这个结构初始化成欲创建的那幅位图的配置数据iUsageDIB_PAL_COLORS颜色表是一个整数数组，其中包含了与目前选入hDC设备场景的调色板相关的索引DIB_RGB_COLORS颜色表包含了RGB颜色ppvBits用于得到DIBSection数据区的内存地址hSection指向一个文件映射对象的可选句柄，位图将在其中创建。如设为零，Windows会自动分配内存dwOffset如指定了句柄，就用这个参数指定位图数据在文件映射对象中的偏移量GetDIBits原型定义：int GetDIBits( HDC hDC, / handle to device context HBITMAP hbmp, / handle to bitmap UINT uStartScan, / first scan line to set in destination bitmap UINT cScanLines, / number of scan lines to copy LPVOID lpvBits, / address of array for bitmap bits LPBITMAPINFO lpbmi,/ address of structure with bitmap data UINT uUsage / RGB or palette index );VB声明：Declare Function GetDIBits Lib gdi32 (ByVal hDC As Long, ByVal hbmp As Long, ByVal uStartScan As Long, ByVal cScanLines As Long, lpvBits As Any, lpbmi As Any, ByVal uUsage As Long) As Long说明：该函数利用申请到的内存，由GDI位图得到DIB位图数据。通过该函数，可以对DIB的格式进行控制，可以制定颜色的位数，而且可以指定是否进行压缩。如果采用了压缩方式，则必须调用该函数两次，一次为了得到所需内存，另外一次为了得到位图数据返回值：执行成功则返回扫描线的数量，零表示失败。会设置GetLastError参数：hDC定义了与设备有关位图hBitmap的配置信息的一个设备场景的句柄hbmp源位图的句柄uStartScan欲复制到DIB中的第一条扫描线的编号cScanLines欲复制的扫描线数量lpvBits指向一个缓冲区的指针。这个缓冲区包含了以DIB格式描述的位图数据；这种格式是由lpbmi指定的lpbmi指向BITMAPINFO（为兼容BMP4/5而声明成Any）.对DIB的格式及颜色进行说明的一个结构。在BITMAPINFOHEADER结构中，从biSize到biCompression之间的所有字段都必须初始化uUsageDIB_PAL_COLORS颜色表是一个整数数组，其中包含了与目前选入hDC设备场景的调色板相关的索引DIB_RGB_COLORS颜色表包含了RGB颜色SetDIBits原型定义：int SetDIBits( HDC hDC, / handle to device context HBITMAP hbmp, / handle to bitmap UINT uStartScan, / starting scan line UINT cScanLines, / number of scan lines CONST VOID *lpvBits, / array of bitmap bits CONST BITMAPINFO *lpbmi, / address of structure with bitmap data UINT uUsage / type of color indexes to use );VB声明：Declare Function SetDIBits Lib gdi32 (ByVal hDC As Long, ByVal hbmp As Long, ByVal uStartScan As Long, ByVal cScanLines As Long, lpvBits As Any, lpbmi As Any, ByVal uUsage As Long) As Long说明：将来自与设备无关位图的二进制位复制到一幅与设备有关的位图里返回值：执行成功则返回扫描线的数量，零表示失败。会设置GetLastError参数：hDC定义了与设备有关位图hBitmap的配置信息的一个设备场景的句柄hbmp源位图的句柄uStartScan欲复制到DIB中的第一条扫描线的编号cScanLines欲复制的扫描线数量lpvBits指向一个缓冲区的指针。这个缓冲区包含了以DIB格式描述的位图数据；这种格式是由lpbmi指定的lpbmi指向BITMAPINFO（为兼容BMP4/5而声明成Any）.对DIB的格式及颜色进行说明的一个结构。在BITMAPINFOHEADER结构中，从biSize到biCompression之间的所有字段都必须初始化uUsageDIB_PAL_COLORS颜色表是一个整数数组，其中包含了与目前选入hDC设备场景的调色板相关的索引DIB_RGB_COLORS颜色表包含了RGB颜色GetDIBColorTable原型定义：UINT GetDIBColorTable( HDC hDC, / handle to device context whose DIB is of interest UINT uStartIndex, / color table index of first entry to retrieve UINT cEntries, / number of color table entries to retrieve RGBQUAD *pColors / pointer to buffer that receives color table entries );VB声明：Declare Function GetDIBColorTable Lib gdi32 (ByVal hDC As Long, ByVal uStartIndex As Long, ByVal cEntries As Long, pColors As RGBQUAD) As Long说明：从选入设备场景的DIBSection中取得颜色表信息返回值：取回的颜色条目数量，零表示失败。会设置GetLastError参数：hDC已选入了一个DIBSection对象的设备场景uStartIndex颜色表中欲取回的第一个条目的索引cEntries欲取回的条目数量pColors这个结构数组用于装载颜色表信息的第一个条目SetDIBColorTable原型定义：UINT SetDIBColorTable( HDC hDC, / handle to device context whose DIB is of interest UINT uStartIndex, / color table index of first entry to set UINT cEntries, / number of color table entries to set CONST RGBQUAD *pColors / pointer to array of color table entries );VB声明：Declare Function SetDIBColorTable Lib gdi32 (ByVal hDC As Long, ByVal uStartIndex As Long, ByVal cEntries As Long, pColors As RGBQUAD) As Long说明：从选入设备场景的DIBSection中取得颜色表信息返回值：取回的颜色条目数量，零表示失败。会设置GetLastError参数：hDC已选入了一个DIBSection对象的设备场景uStartIndex颜色表中欲取回的第一个条目的索引cEntries欲取回的条目数量pColors这个结构数组用于装载颜色表信息的第一个条目用DIB写图像处理程序的时候，首先要明确一点：DIB并不是图像处理算法，而是一种绘图方法。处理算法比DIB高一级，管理坐标和颜色的运算；而DIB只是为了绘制。所以此时处理算法的效率是速度的关键。利用DIB绘制图像并没有比用PSet/SetPixel绘制差多少，它只是把坐标运算改成地址运算而已。很多人知道指针是一个危险的东西，就是因为它能直接访问内存，如果指针不小心指错地方的话，Windows立即报告一般保护性错误。所以，在地址运算的时候一定要小心，同时要注意随时保存，因为此时的非法操作的发生率非常高，否则辛辛苦苦写的代码一瞬间没了可别怪我没提醒啊。好了，现在开始！由于处理算法起指导作用，所以现在先讲解VB_PSet。所有的代码都在FrmMain.frm中。其他的过程的代码可以不看，现在将注意力集中在“DrawIt”中，它就是管绘制的。其实我这个演示程序蛮简单的：R分量延着水平方向增加，G分量延着垂直方向增加，B分量则从右往左滚动。什么？！“And &HFF”是什么意思？！这可是基础啊（下略&HFFFF.字）。“&H”表示十六进制数，而And表示按位与。&HFF是二进制的“1111 1111”，正好覆盖了低8位，这时用And进行按位与，只会得到低8位，与RGB分量需要的8位正好符合（对于“(J + K) And &HFF”来说，可以实现滚动效果）。If Not 看明白了 Then Goto 前两段好！现在打开VB_DIB。（由于24位能直接指定RGB分量，所以这里是用的是24位DIB）看了前面的“DIB的结构”，是不是有点昏呢？其实DIB也没什么，就是 一个表述位图信息的BITMAPINFO结构 和 一个存储位图数据的数据缓冲区，顶多再用SetDIBitsToDevice绘制，所以VB_DIB与VB_PSet相比只是多了SetDIBitsToDevice、BITMAPINFOHEADER（24位DIB没有调色板，所以用BITMAPINFOHEADER就行）和一些常数的声明而已。由于这个演示程序不需要改变图像大小和色深，所以可以把有关变量作为窗体级变量，再在Form_Load中初始化。由于DIB并没有向系统申请资源（数组的内存是VB分配