iOS中的图像处理（一）——基础滤镜

最近在稍微做一些整理，翻起这部分的代码，发现是两个多月前的了。

这里讨论的是基于RGBA模型下的图像处理，即将变换作用在每个像素上。

代码是以UIImage的category形式存在的：

[cpp] view plaincopy

1. typedef struct _singleRGBA
2. {
3. unsigned char red;
4. unsigned char green;
5. unsigned char blue;
6. unsigned char alpha;
7. } RGBA;
8. @interface UIImage (ImageFilter)

首先，我们需要获得目标图像的位图信息；然后对每个像素进行变换；最后再生成图像。

[cpp] view plaincopy

1. - (UIImage*)applyFilter:(FilterFunction)filter context:(void*)context
2. {
3. CGImageRef inImage = self.CGImage;
4. CFDataRef m_DataRef = CGDataProviderCopyData(CGImageGetDataProvider(inImage));
5. UInt8 *m_PixelBuf = (UInt8 *)CFDataGetBytePtr(m_DataRef);
6. int length = CFDataGetLength(m_DataRef);
7. for (int i=0; i<length; i+=4) {
8. filter(m_PixelBuf, i, context);
9. }
10. CGContextRef ctx = CGBitmapContextCreate(m_PixelBuf,
11. CGImageGetWidth(inImage),
12. CGImageGetHeight(inImage),
13. CGImageGetBitsPerComponent(inImage),
14. CGImageGetBytesPerRow(inImage),
15. CGImageGetColorSpace(inImage),
16. CGImageGetBitmapInfo(inImage)
17. );
18. CGImageRef imageRef = CGBitmapContextCreateImage(ctx);
19. CGContextRelease(ctx);
20. UIImage *finalImage = [UIImage imageWithCGImage:imageRef];
21. CGImageRelease(imageRef);
22. CFRelease(m_DataRef);
23. return finalImage;
24. }

其中，FilterFunction声明如下：

[cpp] view plaincopy

1. typedef void (*FilterFunction)(UInt8 *pixelBuf, UInt32 offset, void *context);

在此基础上，我们可以把每个变换操作独立出来，比如调整亮度、对比度、色调、透明度等：

[cpp] view plaincopy

1. void filterOpacity(UInt8 *pixelBuf, UInt32 offset, void *context)
2. {
3. double val = *((double*)context);
4. int a = offset+3;
5. int alpha = pixelBuf[a];
6. pixelBuf[a] = SAFECOLOR(alpha * val);
7. }
8. void filterBrightness(UInt8 *pixelBuf, UInt32 offset, void *context)
9. {
10. double t = *((double*)context);
11. int r = offset;
12. int g = offset+1;
13. int b = offset+2;
14. int red = pixelBuf[r];
15. int green = pixelBuf[g];
16. int blue = pixelBuf[b];
17. pixelBuf[r] = SAFECOLOR(red * t);
18. pixelBuf[g] = SAFECOLOR(green * t);
19. pixelBuf[b] = SAFECOLOR(blue * t);
20. }
21. void filterSaturation(UInt8 *pixelBuf, UInt32 offset, void *context)
22. {
23. double t = *((double*)context); // t (- [0, 2]
24. int r = offset;
25. int g = offset+1;
26. int b = offset+2;
27. int red = pixelBuf[r];
28. int green = pixelBuf[g];
29. int blue = pixelBuf[b];
30. red = red * (0.3086 * (1-t) + t) + green * (0.6094 * (1-t)) + blue * (0.0820 * (1-t));
31. green = red * (0.3086 * (1-t)) + green * ((0.6094 * (1-t)) + t) + blue * (0.0820 * (1-t));
32. blue = red * (0.3086 * (1-t)) + green * (0.6094 * (1-t)) + blue * ((0.0820 * (1-t)) + t);
33. pixelBuf[r] = SAFECOLOR(red);
34. pixelBuf[g] = SAFECOLOR(green);
35. pixelBuf[b] = SAFECOLOR(blue);
36. }
37. void filterContrast(UInt8 *pixelBuf, UInt32 offset, void *context)
38. {
39. double t = *((double*)context); // t (- [0, 10]
40. int r = offset;
41. int g = offset+1;
42. int b = offset+2;
43. int red = pixelBuf[r];
44. int green = pixelBuf[g];
45. int blue = pixelBuf[b];
46. red = red * t + 128 * (1-t);
47. green = green * t + 128 * (1-t);
48. blue = blue * t + 128 * (1-t);
49. pixelBuf[r] = SAFECOLOR(red);
50. pixelBuf[g] = SAFECOLOR(green);
51. pixelBuf[b] = SAFECOLOR(blue);
52. }
53. void filterPosterize(UInt8 *pixelBuf, UInt32 offset, void *context)
54. {
55. double levels = *((double*)context);
56. if (levels == 0) levels = 1; // avoid divide by zero
57. int step = 255 / levels;
58. int r = offset;
59. int g = offset+1;
60. int b = offset+2;
61. int red = pixelBuf[r];
62. int green = pixelBuf[g];
63. int blue = pixelBuf[b];
64. pixelBuf[r] = SAFECOLOR((red / step) * step);
65. pixelBuf[g] = SAFECOLOR((green / step) * step);
66. pixelBuf[b] = SAFECOLOR((blue / step) * step);
67. }
68. void filterDesaturate(UInt8 *pixelBuf, UInt32 offset, void *context)
69. {
70. int r = offset;
71. int g = offset+1;
72. int b = offset+2;
73. int red = pixelBuf[r];
74. int green = pixelBuf[g];
75. int blue = pixelBuf[b];
76. red = red * 0.3086 + green * 0.6094 + blue * 0.0820;
77. green = red * 0.3086 + green * 0.6094 + blue * 0.0820;
78. blue = red * 0.3086 + green * 0.6094 + blue * 0.0820;
79. pixelBuf[r] = SAFECOLOR(red);
80. pixelBuf[g] = SAFECOLOR(green);
81. pixelBuf[b] = SAFECOLOR(blue);
82. }
83. void filterInvert(UInt8 *pixelBuf, UInt32 offset, void *context)
84. {
85. int r = offset;
86. int g = offset+1;
87. int b = offset+2;
88. int red = pixelBuf[r];
89. int green = pixelBuf[g];
90. int blue = pixelBuf[b];
91. pixelBuf[r] = SAFECOLOR(255-red);
92. pixelBuf[g] = SAFECOLOR(255-green);
93. pixelBuf[b] = SAFECOLOR(255-blue);
94. }
95. void filterTint(UInt8 *pixelBuf, UInt32 offset, void *context)
96. {
97. RGBA *rgbaArray = (RGBA*)context;
98. RGBA maxRGBA = rgbaArray[0];
99. RGBA minRGBA = rgbaArray[1];
100. int r = offset;
101. int g = offset+1;
102. int b = offset+2;
103. int red = pixelBuf[r];
104. int green = pixelBuf[g];
105. int blue = pixelBuf[b];
106. pixelBuf[r] = SAFECOLOR((red - minRGBA.red) * (255.0 / (maxRGBA.red - minRGBA.red)));
107. pixelBuf[g] = SAFECOLOR((green - minRGBA.green) * (255.0 / (maxRGBA.green - minRGBA.green)));
108. pixelBuf[b] = SAFECOLOR((blue - minRGBA.blue) * (255.0 / (maxRGBA.blue - minRGBA.blue)));
109. }

其中SAFECOLOR宏如下：

[cpp] view plaincopy

1. #define SAFECOLOR(color) MIN(255,MAX(0,color))

最后，拿一张帅气的Andy照片来实践下，希望没有侵犯到肖像权。
原图如下：

通过以下四种变换，可以分别得到四张处理过的图片：

[cpp] view plaincopy

1. return [originImage changeOpacityByFactor:0.5];

[cpp] view plaincopy

1. return [originImage changeBrightnessByFactor:1.2];

[cpp] view plaincopy

1. return [originImage changeSaturationByFactor:2.0];

[cpp] view plaincopy

1. return [originImage tintWithMaxRGBA:(RGBA){190, 190, 230} minRGBA:(RGBA){50, 35, 10}];

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