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一、引言
图像处理与分析软件都涉及到图像文件的读写与绘制，以及位图信息的获取与设置等基本操作，需要编写相应的函数来实现这些功能。然而，图像文件类型的多样性以及文件格式的复杂性，导致图像读写函数的实现费时费力，且易出错。事实上，没有必要去重复这些基础工作。相反，可以借助于现有的图像处理库，如FreeImage、ImageLoad、CImage、ImageJ、IPL等来实现这些基本功能，简化图像处理与分析软件的开发工作，从而把更多的精力放在更高级、面向具体问题的图像处理与分析算法的设计上，以提高开发效率。本文将以单文档应用程序为例，简要介绍利用Visual C++ 6.0下开发基于FreeImage的图像处理软件的基本方法。
二、FreeImage简介
FreeImage是一款免费的、开源的、跨平台（Windows、Linux和Mac OS X）的，支持20多种图像类型的（如BMP、JPEG、GIF、PNG、TIFF等）图像处理库。其最大优点就是采用插件驱动型架构，具有快速、灵活、简单易用的特点，得到了广泛使用。相关的源码、库文件及帮助文档可以从http://freeimage.sourceforge.net/免费下载使用。
FreeImage的主要功能有多格式位图的读写；方便的位图信息获取；位深度转换；位图页面访问；基本的几何变换和点处理；通道合并与混合等。FreeImage暂时不支持矢量图形和高级图像处理，位图绘制需要由用户来完成。
FreeImage中的所有函数都以FreeImage_开头，如图像文件的读写函数分别为FreeImage_Load和FreeImage_Save。FIBITMAP数据结构保存着位图信息和像素数据，是FreeImage的核心。
三、初始化FreeImage
FreeImage主要包含头文件FreeImage.h、静态链接库FreeImage.lib、FreeImaged.lib，动态链接库FreeImage.dll和FreeImaged.dll。其中，以d结尾的库文件用于调试版，其余用于发行版。为了在VC中使用FreeImage，需要将上述文件复制到相应目录下。将FreeImage.h复制到VC98\Include\中，FreeImaged.lib和FreeImage.lib复制到VC98\Lib\中，FreeImaged.dll和FreeImage.dll复制到system32目录下。
建立一个单文档应用程序DIP，在工程的stdafx.h文件中包含FreeImage.h，并在工程设置对话框的Link标签中分别为调试版和发行版添加FreeImaged.lib和FreeImage.lib。也可以在stdafx.h中自动链接FreeImage库，代码如下：
#ifdef _DEBUG
#pragma comment(lib, "FreeImaged.lib")
#else
#pragma comment(lib, "FreeImage.lib")
#endif
默认情况下，FreeImage被当作动态链接库。若需用作静态链接库，则在应用程序类的InitInstance中调用FreeImage_Initialise(0)加载FreeImage库，重载ExitInstance并在其中调用FreeImage_DeInitialise()释放FreeImage库。
四、读取图像
FreeImage是插件驱动的，每种位图的读写函数实际上就是一个插件模块。采用插件驱动型构架便于功能扩展，通过创建或引入新的插件，可以支持新的图像类型。
为便于维护打开的位图，在文档类添加FIBITMAP型指针m_pFI，用以指向打开的位图。在构造函数中将其置为空，在析构函数中调用FreeDIB将其释放。FreeDIB定义如下：
void CDIPDoc:: FreeDIB ()
{
if(m_pFI) {
FreeImage_Unload(m_pFI);//释放位图
m_pFI = NULL;
}
}
在OnNewDocument()和OnFileOpen()函数中也应调用FreeDIB，以确保建立或打开新图像时先释放以前的位图。
读取图像的基本步骤如下：
调用库函数FreeImage_GetFileType由文件头分析文件类型，若不能识别，则调用库函数FreeImage_GetFIFFromFilename从文件扩展名判断文件类型。
若是支持的图像文件类型，则调用库函数FreeImage_FIFSupportsReading判断是否支持该位图类型的读操作，若支持则调用库函数FreeImage_Load加载位图。
在文档类中添加成员函数LoadDIB，实现位图读入功能，代码如下：
FIBITMAP* CDIPDoc::LoadDIB(LPCTSTR lpszPathName, int flag){
FREE_IMAGE_FORMAT fif = FIF_UNKNOWN;
fif = FreeImage_GetFileType(lpszPathName);
if(fif == FIF_UNKNOWN) fif =
FreeImage_GetFIFFromFilename(lpszPathName);
if((fif != FIF_UNKNOWN) &&
FreeImage_FIFSupportsReading(fif)) {
FIBITMAP *dib = FreeImage_Load(fif, lpszPathName, flag);
return dib;
}
return NULL;
}
若想在打开文件对话框中显示FreeImage所支持的图像文件类型，则可以在文档类中添加GetFilterString函数，用以创建FreeImage支持的图像类型过滤字符串。其基本过程为：调用FreeImage_GetFIFCount函数获取FreeImage库所支持的图像文件类型数；针对每种图像类型，调用FreeImage_GetFIFExtensionList获取其扩展名列表，调用FreeImage_GetFIFDescription函数获取其类型描述字符串；将各种图像类型信息依次连接成“BMP Files (bmp)|*.bmp|JPEG Files (jpg,jif,jpeg,jpe)|*.jpg;*.jif;*.jpeg;*.jpe||”形式的字符串，就形成了图像文件类型过滤字符串。
int CDIPDoc::GetFilterString(char *szFilter)
{
int i, iCount;
char Filter[1024], *token;
Filter[0] = '\0'; szFilter[0] = '\0';//空字符
for(i=0; i<FreeImage_GetFIFCount();i++){
strcat(Filter,FreeImage_GetFIFExtensionList((FREE_IMAGE_FORMAT)i));
strcat(Filter, ",");
}
Filter[strlen(Filter)-1] = '\0';
strcat(szFilter, "All image files|");
token = strtok(Filter, ",");
while(token != NULL) {
strcat(szFilter, "*."); strcat(szFilter, token);
strcat(szFilter, ";");token = strtok(NULL, ",");
}
szFilter[strlen(szFilter)-1] = '|';
Filter[0] = '\0'; iCount = 0;
for(i=0;i<FreeImage_GetFIFCount();i++){
sprintf(Filter, "%s (%s)|", FreeImage_GetFIFDescription((FREE_IMAGE_FORMAT)i),FreeImage_GetFIFExtensionList((FREE_IMAGE_FORMAT)i));
strcat(szFilter, Filter);
strcpy(Filter,FreeImage_GetFIFExtensionList((FREE_IMAGE_FORMAT)i));
token = strtok(Filter, ",");
while(token != NULL) {
strcat(szFilter, "*.");strcat(szFilter, token);
strcat(szFilter, ";");token=strtok(NULL, ",");
}
szFilter[strlen(szFilter)-1] = '|'; iCount++;
}
strcat(szFilter, "All Files (*.*)|*.*|");
strcat(szFilter, "|");
return iCount;
}
在文档类中重载OnFileOpen，调用GetFilterString创建文件类型过滤字符串，调用LoadDIB加载位图。
void CDIPDoc::OnFileOpen()
{
FIBITMAP* pFI = NULL;
char szFilter[2048];
GetFilterString(szFilter);
CFileDialog dlg(TRUE,NULL,NULL,
OFN_HIDEREADONLY, szFilter);
if(dlg.DoModal() == IDOK){
CString strPath = dlg.GetPathName();
pFI = LoadDIB(strPath, 0);
if(pFI){
FreeDIB();//释放以前的位图
m_pFI = pFI;//指向新位图
UpdateAllViews (NULL);
}
}
}
五、绘制图像
在视图类的OnDraw函数中绘制图像。当前源图像与客户区尺寸相同时，调用SetDIBitsToDevice绘制，这样可以加快绘制速度，否则调用StretchDIBits按比例缩放位图。
void CDIPView::OnDraw(CDC* pDC)
{
CDIPDoc* pDoc = GetDocument();
ASSERT_VALID(pDoc);
FIBITMAP *pFI = pDoc->m_pFI;
if(pFI){
BYTE* pBits = FreeImage_GetBits(pFI);
BITMAPINFO* pIf=FreeImage_GetInfo(pFI);
int W = FreeImage_GetWidth(pFI);
int H = FreeImage_GetHeight(pFI);
CRect rectClient;GetClientRect(rectClient);
int dstW = rectClient.Width();
int dstH = rectClient.Height();
::SetStretchBltMode(pDC->GetSafeHdc(),COLORONCOLOR);
if(dstW == W && dstH == H){
::SetDIBitsToDevice(pDC->GetSafeHdc(),0,0, W, H,0,0,0, H,pBits,pIf,DIB_RGB_COLORS);
}
else {//按比例缩放
float fScale=(float)(W*dstH)/(float)(H*dstW);
if(fScale > 1.0f)
dstH = (int) (dstH / fScale);
else
dstW = (int) (dstW * fScale);
::StretchDIBits(pDC->GetSafeHdc(),0,0,dstW,dstH,0,0,W,H,pBits,pIf,DIB_RGB_COLORS,SRCCOPY);
}
}
}
六、保存图像
（1）调用FreeImage_GetFIFFromFilename函数从文件名判断期望保存的图像类型，如果不支持则返回；否则转（2）。
（2）调用FreeImage_GetImageType判断当前位图数据类型，若为标准位图，则测试是否支持该种图像类型的写操作以及位深度转换，否则调用FreeImage_FIFSupportsExportType检查是否能够输出当前位图。若测试成功，则调用FreeImage_Save保存位图。
在文档类中定义成员函数SaveDIB实现上述功能，代码如下：
BOOL CDIPDOC::SaveDIB(FIBITMAP *dib, LPCTSTR *lpszPath, int flag){
FREE_IMAGE_FORMAT fif=FIF_UNKNOWN;
BOOL bSuccess = FALSE;
fif=FreeImage_GetFIFFromFilename(lpszPath);
if(fif != FIF_UNKNOWN ) {
BOOL bCanSave;
FREE_IMAGE_TYPE image_type = FreeImage_GetImageType(dib);
if(image_type == FIT_BITMAP) {
WORD bpp = FreeImage_GetBPP(dib);
bCanSave=(FreeImage_FIFSupportsWriting(fif) &&FreeImage_FIFSupportsExportBPP(fif, bpp));
}
else {
bCanSave=FreeImage_FIFSupportsExportType(fif, image_type);
}
if(bCanSave) bSuccess=
FreeImage_Save(fif,dib,lpszPath,flag);
}
return bSuccess;
}
在文档类中重载OnFileSaveAs，调用GetFilterString创建文件类型过滤字符串，调用SaveDIB按指定格式保存位图，代码如下。
void CDIPDoc::OnFileSaveAs()
{
char szFilter[2048];
int nFileFormats = 0;
nFileFormats = GetFilterString(szFilter);
CFileDialog dlg(FALSE,NULL,NULL,OFN_HIDEREADONLY | OFN_OVERWRITEPROMPT,szFilter);
if(dlg.DoModal() == IDOK) {
CString strPathName, strExtList;
int nPos = 0, nFilterIndex;
nFilterIndex = dlg.m_ofn.nFilterIndex;
strPathName = dlg.GetPathName();
if(nFilterIndex > 1 && nFilterIndex <= FreeImage_GetFIFCount()){
strExtList = FreeImage_GetFIFExtensionList(
(FREE_IMAGE_FORMAT)(nFilterIndex-2));
nPos = strExtList.Find(',');
if(nPos == -1)
strPathName += "."+strExtList;
else
strPathName += "."+strExtList.Left(nPos);
}
SaveDIB(m_pFI, strPathName);
}
}
七、结语
FreeImage是一款简单易用，能够读写多种图像类型，以及图像类型之间的相互转换和位深度转换，其位图信息和位图数据由FIBITMAP数据结构维护，可以在此基础上实现高级的图像处理与分析算法，提高了软件开发效率。
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