C# - GDI+编程教程

更新时间：2023-10-08 19:45:01 阅读量：综合文库文档下载

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C#图形图像编程基础

本次课程主要介绍使用C#进行图形图像编程基础，其中包括GDI+绘图基础、C#图像处理基础以及简单的图像处理技术。

1 GDI+绘图基础

编写图形程序时需要使用GDI（Graphics Device Interface，图形设备接口），从程序设计的角度看，GDI包括两部分：一部分是GDI对象，另一部分是GDI函数。GDI对象定义了GDI函数使用的工具和环境变量，而GDI函数使用GDI对象绘制各种图形，在C#中，进行图形程序编写时用到的是GDI+（Graphice Device Interface Plus图形设备接口）版本，GDI+是GDI的进一步扩展，它使我们编程更加方便。

1.1 GDI+概述

GDI+是微软在Windows 2000以后操作系统中提供的新的图形设备接口，其通过一套部署为托管代码的类来展现，这套类被称为GDI+的“托管类接口”，GDI+主要提供了以下三类服务:

(1) 二维矢量图形：GDI+提供了存储图形基元自身信息的类(或结构体)、存储图形基元绘制方式信息的类以及实际进行绘制的类。

(2) 图像处理：大多数图片都难以划定为直线和曲线的集合，无法使用二维矢量图形方式进行处理。因此，GDI+为我们提供了Bitmap、Image等类,它们可用于显示、操作和保存BMP、JPG、GIF等图像格式。

(3) 文字显示：GDI+支持使用各种字体、字号和样式来显示文本。我们要进行图形编程，就必须先讲解Graphics类，同时我们还必须掌握Pen、Brush和Rectangle这几种类。

GDI+比GDI优越主要表现在两个方面：第（一）GDI+通过提供新功能（例如：渐变画笔和alpha混合）扩展了GDI的功能；第（二）修订了编程模型，使图形编程更加简易灵活。

1.2 Graphics类

Graphics类封装一个GDI+绘图图面，提供将对象绘制到显示设备的方法，Graphics与特定的设备上下文关联。画图方法都被包括在Graphics类中，在画任何对象（例如：

Circle,Rectangle）时，我们首先要创建一个Graphics类实例，这个实例相当于建立了一块画布，有了画布才可以用各种画图方法进行绘图。

绘图程序的设计过程一般分为两个步骤：（一）创建Graphics对象；（二）使用Graphics对象的方法绘图、显示文本或处理图像。

通常我们使用下述三种方法来创建一个Graphics对象。方法一、利用控件或窗体的Paint事件中的PainEventArgs

在窗体或控件的Paint事件中接收对图形对象的引用，作为PaintEventArgs

（PaintEventArgs指定绘制控件所用的Graphics）的一部分，在为控件创建绘制代码时，通常会使用此方法来获取对图形对象的引用。例如：

//窗体的Paint事件的响应方法

private void form1_Paint(object sender, PaintEventArgs e) {

Graphics g = e.Graphics; }

也可以直接重载控件或窗体的OnPaint方法，具体代码如下所示：

protected override void OnPaint(PaintEventArgs e) {

Graphics g = e.Graphics; }

Paint事件在重绘控件时发生。

方法二、调用某控件或窗体的CreateGraphics方法

调用某控件或窗体的CreateGraphics方法以获取对Graphics对象的引用，该对象表示该控件或窗体的绘图图面。如果想在已存在的窗体或控件上绘图，通常会使用此方法。

例如：

Graphics g = this.CreateGraphics();

方法三、调用Graphics类的FromImage静态方法

由从Image继承的任何对象创建Graphics对象。在需要更改已存在的图像时，通常会使用此方法。

例如：

//名为“g1.jpg”的图片位于当前路径下

Image img = Image.FromFile(\);//建立Image对象 Graphics g = Graphics.FromImage(img);//创建Graphics对象

１．Graphics类的方法成员

有了一个Graphics的对象引用后，就可以利用该对象的成员进行各种各样图形的绘制，表7.1列出了Graphics类的常用方法成员。

表7.1 Graphics类常用方法

名称说明 DrawArc DrawBezier DrawBeziers DrawClosedCurve DrawCurve DrawEllipse DrawImage DrawLine DrawPath DrawPie DrawPolygon DrawRectangle DrawString FillEllipse FillPath FillPie FillPolygon FillRectangle FillRectangles FillRegion 画弧。画立体的贝尔塞曲线。画连续立体的贝尔塞曲线。画闭合曲线。画曲线。画椭圆。画图像。画线。通过路径画线和曲线。画饼形。画多边形。画矩形。绘制文字。填充椭圆。填充路径。填充饼图。填充多边形。填充矩形。填充矩形组。填充区域。在.NET中，GDI+的所有绘图功能都包括在System、System.Drawing、System.Drawing.Imaging、System.Drawing.Darwing2D和System.Drawing.Text等命名空间中，因此在开始用GDI+类之前，需要先引用相应的命名空间。

2．引用命名空间

在C#应用程序中使用using命令已用给定的命名空间或类，下面是一个C#应用程序引用命名空间的例子：

using System;

using System.Collections.Generic; using System.Data;

using System.ComponentModel; using System.Drawing;

using System.Drawing.Drawing2D; using System.Drawing.Imaging;

1.3 常用画图对象

在创建了Graphics对象后，就可以用它开始绘图了，可以画线、填充图形、显示

文本等等，其中主要用到的对象还有：

? Pen：用来用patterns、colors或者bitmaps进行填充。 ? Color：用来画线和多边形，包括矩形、圆和饼形。 ? Font：用来给文字设置字体格式。 ? Brush：用来描述颜色。

? Rectangle：矩形结构通常用来在窗体上画矩形。 ? Point：描述一对有序的x,y两个坐标值。

1．Pen类

Pen用来绘制指定宽度和样式的直线。使用DashStyle属性绘制几种虚线，可以使用各种填充样式（包括纯色和纹理）来填充Pen绘制的直线，填充模式取决于画笔或用作填充对象的纹理。

使用画笔时，需要先实例化一个画笔对象，主要有以下几种方法。用指定的颜色实例化一只画笔的方法如下：

public Pen(Color);

用指定的画刷实例化一只画笔的方法如下：

public Pen(Brush);

用指定的画刷和宽度实例化一只画笔的方法如下：

public Pen(Brush, float);

用指定的颜色和宽度实例化一只画笔的方法如下：

public Pen(Color, float);

实例化画笔的语句格式如下：

Pen pn=new Pen(Color.Blue);

或者Pen pn=new Pen(Color.Blue,100);

Pen常用的属性有以下几个，如表7.2所示：

表7.2 Pen常用属性

名称 Alignment Brush Color Width 2．Color结构

说明获得或者设置画笔的对齐方式。获得或者设置画笔的属性。获得或者设置画笔的颜色。获得或者设置画笔的宽度。在自然界中，颜色大都由透明度（A）和三基色（R,G,B）所组成。在GDI+中，通过Color结构封装对颜色的定义，Color结构中，除了提供（A,R,G,B）以外，还提供许多系统定义的颜色，如Pink（粉颜色），另外，还提供许多静态成员，用于对颜色进行操作。Color结构的基本属性如表7.3所示。

表7.3 颜色的基本属性

名称说明 A B G R Name 获取此Color结构的alpha分量值，取值（0～255）。获取此Color结构的蓝色分量值，取值（0～255）。获取此Color结构的绿色分量值，取值（0～255）。获取此Color结构的红色分量值，取值（0～255）。获取此Color结构的名称，这将返回用户定义的颜色的名称或已知颜色的名称（如果该颜色是从某个名称创建的），对于自定义的颜色，将返回RGB值。表7.4 颜色的基本方法

Color结构的基本(静态)方法如表7.4所示

名称 FromArgb 说明从四个8位ARGB分量（alpha、红色、绿色和蓝色）值创建Color结构。从预定义颜色的指定名称创建一个Color结构。 FromKnowColor 从指定的预定义颜色创建一个Color结构。 FromName Color结构变量可以通过已有颜色构造，也可以通过RGB建立，例如： Color clr1 = Color.FromArgb(122,25,255);

Color clr2 = Color.FromKnowColor(KnowColor.Brown);//KnownColor为枚举类型 Color clr3 = Color.FromName(\

在图像处理中一般需要获取或设置像素的颜色值，获取一幅图像的某个像素颜色值的具体步骤如下：

（1）定义Bitmap Bitmap myBitmap = new Bitmap(\

（2）定义一个颜色变量把在指定位置所取得的像素值存入颜色变量中 Color c = new Color();

c = myBitmap.GetPixel(10,10);//获取此Bitmap中指定像素的颜色。

（3）将颜色值分解出单色分量值

int r,g,b; r= c.R; g=c.G; b=c.B;

3．Font类

Font类定义特定文本格式，包括字体、字号和字形属性。Font类的常用构造函数是public Font(string 字体名,float 字号，FontStyle 字形)，其中字号和字体为可选项和public Font(string 字体名,float 字号)，其中“字体名”为Font的FontFamily的字符串表示形式。下面是定义一个Font对象的例子代码：

FontFamily fontFamily = new FontFamily(\

Font font = new Font(fontFamily,16,FontStyle.Regular,GraphicsUnit.Pixel);

字体常用属性如表7.5所示。

表7.5 字体的常用属性

名称 Bold FontFamily Height Italic Name Size SizeInPoints Strikeout Style Underline Unit 4．Brush类

说明是否为粗体。字体成员。字体高。是否为斜体。字体名称。字体尺寸。获取此 Font对象的字号，以磅为单位。是否有删除线。字体类型。是否有下划线。字体尺寸单位。 Brush类是一个抽象的基类，因此它不能被实例化，我们总是用它的派生类进行实例化一个画刷对象，当我们对图形内部进行填充操作时就会用到画刷，关于画刷在7.1.5中有详细讲解。

5．Rectangle结构

存储一组整数，共四个，表示一个矩形的位置和大小。矩形结构通常用来在窗体上画矩形，除了利用它的构造函数构造矩形对象外，还可以使用Rectangle结构的属性成员，其属性成员如表7.6所示。

表7.6 Rectangle结构属性

名称 Bottom Height IsEmpty Left Location Right Size Top Width X Y 说明底端坐标矩形高测试矩形宽和高是否为0 矩形左边坐标矩形的位置矩形右边坐标矩形尺寸. 矩形顶端坐标矩形宽矩形左上角顶点X坐标矩形左上角顶点Y坐标 Retangle结构的构造函数有以下两个：

//用指定的位置和大小初始化Rectangle类的新实例。

public Retangle(Point,Size);//Size结构存储一个有序整数对，通常为矩形的宽度和高度。

和

public Rectangle(int,int,int,int);

6．Point结构

用指定坐标初始化Point类的新实例。这个结构很像C++中的Point结构，它描述了一对有序的x,y两个坐标值，其构造函数为：public Point(int x,int y)；其中x为该点的水平位置；y为该点的水垂直位置。下面是构造Point对象的例子代码：

Point pt1=new Point(30,30); Point pt2=new Point(110,100);

71.4 基本图形绘制举例

1．画一个矩形

【例1】建立一个项目，在窗体上画一个矩形，通过直接在Form1类中重载OnPaint函数的方法来实现。

图1 画一个矩形

protected override void OnPaint(PaintEventArgs e) {

Graphics g = e.Graphics ;

Rectangle rect = new Rectangle(50, 30, 100, 100);

LinearGradientBrush lBrush = new LinearGradientBrush(rect, Color.Red,Color.Yellow,LinearGradientMode.BackwardDiagonal); g.FillRectangle(lBrush, rect);

}

运行结果如图1所示。 2．画一个弧

【例2】画一个弧形。弧形函数格式如下：

public void DrawArc(Pen pen,Rectangle rect,Float startArgle,Float sweepAngle);

直接在Form1类中重载OnPaint函数

protected override void OnPaint(PaintEventArgs e) {

Graphics g = e.Graphics ; Pen pn = new Pen( Color.Blue);

Rectangle rect = new Rectangle(50, 50, 200,100); g.DrawArc(pn,rect,12,84); }

运行结果如图2所示。

图2 画一个弧

3．画线

【例3】画一条线。

protected override void OnPaint(PaintEventArgs e) {

Graphics g = e.Graphics ; Pen pn = new Pen(Color.Blue);

Point pt1 = new Point(30,30); Point pt2 = new Point(110,100); g.DrawLine(pn,pt1,pt2); }

运行结果如图3所示。

图3画一条线

4．画椭圆

【例4】画一个椭圆。

图4画一个椭圆

protected override void OnPaint(PaintEventArgs e) {

Graphics g = e.Graphics ;

Pen pn = new Pen( Color.Blue, 100 );

Rectangle rect = new Rectangle(50, 50, 200, 100); g.DrawEllipse( pn, rect ); }

运行结果如图4所示。 5．输出文本【例5】输出文本。

protected override void OnPaint(PaintEventArgs e) {

Font fnt = new Font(\Graphics g = e.Graphics;

g.DrawString(\}

运行结果如图5所示。

图5 输出文本

6．填充路径【例6】填充路径。

protected override void OnPaint(PaintEventArgs e) {

Graphics g = e.Graphics;

{

c = b.GetPixel(i,j); rr = c.R; gg = c.G; bb = c.B;

cc = (int)((rr + gg + bb) / 3); if (cc < 0) cc = 0;

if (cc > 255) cc = 255;

//用FromArgb把整型转换成颜色值

Color c1 = Color.FromArgb(cc, cc, cc); b1.SetPixel(i,j,c1);

}

pictureBox2.Refresh();//刷新

pictureBox2.Image = b1;//图片赋给图片框2 } }

（3）运行程序，程序运行结果如图24所示。

图24 灰度图像

3．灰度图像处理

【例12】改善对比度。

算法说明：本例根据特定的输入输出灰度转换关系，增强了图像灰度，处理后图像的中等灰度值增大，图像变亮。

注意：本例中描述对比度改善的输入、输出灰度值对应关系的程序段为：

lev= 80; wid =100;

for (x=0;x<256;x+=1) {

lut[x]=255; }

for (x=lev;x<(lev+wid);x++) {

dm =((double)(x-lev)/(double)wid)*255f; lut [x] =(int)(dm); }

（1）在窗体上添加一个“对比度”命令按钮。（2）双击“对比度”命令按钮，编辑代码如下：

private void button5_Click(object sender, EventArgs e) {

Color c = new Color();

Bitmap box1 = new Bitmap(pictureBox1.Image); Bitmap box2 = new Bitmap(pictureBox1.Image); int rr, x, m, lev, wid; int[] lut = new int[256];

int [,,]pic=new int[600,600,3]; double dm; lev = 80; wid = 100;

for (x = 0; x < 256; x += 1) {

lut[x] = 255; }

for (x = lev; x < (lev + wid); x++) {

dm = ((double)(x - lev) / (double)wid) * 255f; lut[x] = (int)dm; }

for (int i = 0; i < pictureBox1.Image.Width - 1; i++) {

for (int j = 0; j < pictureBox1.Image.Height; j++) {

c = box1.GetPixel(i, j); pic[i, j, 0] = c.R; pic[i, j, 1] = c.G; pic[i, j, 2] = c.B; } }

for (int i = 0; i < pictureBox1.Image.Width - 1; i++) {

for (int j = 0; j < pictureBox1.Image.Height; j++) {

m = pic[i, j, 0]; rr=lut[m];

Color c1 = Color.FromArgb(rr, rr, rr); box2.SetPixel(i,j,c1); }

pictureBox2.Refresh(); pictureBox2.Image = box2; } }

（3）运行程序，运行结果如图25所示。

图25 改善对比度

SetPropertyItem 将指定的属性项设置为指定的值。 SetResolution 设置此Bitmap的分辨率。 Bitmap类有多种构造函数，因此可以通过多种形式建立Bitmap对象，例如：从指定的现有图像建立Bitmap对象

Bitmap box1 =new Bitmap(pictureBox1.Image);

从指定的图像文件建立Bitmap对象，其中“C:\\MyImages\\TestImage.bmp”已存在的图像文件

Bitmap box2 =new Bitmap(\C:\\\\MyImages\\\\TestImage.bmp\);

从现有的Bitmap对象建立新的Bitmap对象

Bitmap box3 = new Bitmap(box1);

2.2 图像的输入和保存

1．图像的输入

在窗体或图形框内输入图像有两种方式：（一）在窗体设计时使用图形框对象的Image属性输入；（二）在程序中通过打开文件对话框输入。方法（一）、窗体设计时使用图形框对象的Image属性输入窗体设计时使用对象的Image属性输入图像的操作如下：（1）在窗体上，建立一个图形框对象（pictureBox1），选择图形框对象属性中的Image属性，如图12所示。

（2）单击Image属性右侧的【?】，弹出一个“选择资源”窗口，在该窗口中选择“本地资源”，单击【导入(M)...】将弹出一个“打开”对话框，如图13所示。

图12 Image属性

图13“打开”对话框

（3）选择图像文件后，单击【打开】按钮。方法（二）、使用“打开文件”对话框输入图像

在窗体上添加一个命令按钮（button1）和一个图形框对象（pictureBox1），双击命令按钮，在响应方法中输入如下代码：

private void button1_Click(object sender, EventArgs e)

{

OpenFileDialog ofdlg = new OpenFileDialog(); ofdlg.Filter = \ if (ofdlg.ShowDialog() == DialogResult.OK) {

Bitmap image = new Bitmap(ofdlg.FileName); pictureBox1.Image = image; } }

执行该程序时，使用“打开文件”对话框，选择图像文件，该图像将会被打开，并显示在pictureBox1图像框中。

【例7】图像输入。

采用方法（二）来实现图像的输入。设计步骤如下：

（1）建立如图14所示的项目界面，在窗体上加入【打开图像】命令按钮和一个PictureBox控件。

（2）双击【打开图像】命令按钮，编辑按钮的单击事件响应函数，其代码同方法（二）中所写代码，在此不再重复。

图14 图像输入

（3）运行后单击【打开图像】按钮，弹出一个“打开文件”对话框，选择图象文件名，运行结果如图15所示。

图15 运行结果

2．图像的保存

保存图像的步骤如下：

（1）当使用按钮和保存对话框保存文件时，加入保存按钮和PictureBox控件，窗体设计如图16所示。

（2）保存命令钮的单击事件的响应函数代码如下：

private void button2_Click(object sender, EventArgs e) {

string str;

Bitmap box1 = new Bitmap(pictureBox1.Image); SaveFileDialog sfdlg = new SaveFileDialog();

sfdlg.Filter = \文件(*.BMP)|*.BMP|All File(*.*)|*.*\ sfdlg.ShowDialog(); str = sfdlg.FileName; box1.Save(str); }

执行该过程时，将打开“另存为”对话框，如图17所示。

图16 保存图像

图17 “另存为”对话框

选择图像文件的保存路径。 3．图像格式的转换

使用Bitmap对象的Save方法，可以把打开的图像保存为不同的文件格式，从而实现图像格式的转换。在上述例子中添加一个命令按钮，双击该命令按钮，编辑其相应代码如下：

private void button3_Click(object sender, EventArgs e)

（3）双击【复制与粘贴】命令按钮，输入如下代码，将图像复制到第二个图片框中。

private void button2_Click(object sender, EventArgs e)

{

//使用枚举访问方法

axPictureClip1.Picture = pictureBox1.Image; axPictureClip1.Cols = 6;//将图片分成6列 axPictureClip1.Rows = 3;//将图片分成3行 try {

pictureBox2.Image = axPictureClip1.get_GraphicCell(0);//取出第一个图像块 }

catch (Exception ex) {

MessageBox.Show(ex.ToString()); }

}

（4）运行程序，单击【打开】命令按钮，选择一个图像文件打开，如图21所示，然后单击【复制与粘贴】命令按钮，运行结果如图22所示。

图21 打开图片后效果

（5）使用随机访问方法。

也可以使用随机访问方法，只需将上述例子中的【复制与粘贴】命令按钮的响应方法改为如下代码即可：

private void button2_Click(object sender, EventArgs e)

{

//使用随机访问方法

axPictureClip1.Picture = pictureBox1.Image;

axPictureClip1.ClipX = 15; axPictureClip1.ClipY = 15; axPictureClip1.ClipHeight = 50; axPictureClip1.ClipWidth = 50;

pictureBox2.Image = axPictureClip1.Clip;//

}

图22 粘贴后效果

注意：如果没有PICCLP32.OCX控件，需要自行下载或复制PICCLP32.OCX到本机，并通过注册程序REGSVR32注册该组件。例如，如果该文件在C:\\WINDOWS\\system32\\路径下，可以通过如下命令行语句实现注册：REGSVR32 C:\\WINDOWS\\system32\\PICCLP32.OCX

2.4 彩色图像处理

1．图像的分辨率

所谓分辨率就是指画面的解析度，由多少像素构成，数值越大，图像也就越清晰。我们通常所看到的分辨率都以乘法形式表现的，例如800*600，其中“800”表示屏幕上水平方向显示的点数，“600”表示垂直方向的点数。图像分辨率越大，越能表现更丰富的细节。图像的分辨率决定了图像与原物的逼进

程度，对同一大小的图像，其像素数越多，即将图像分割的越细，图像越清晰，称之为分辨率高，反之为分辨率低，分辨率的高低取决于采样操作。例如，对于一幅256*256分辨率的图像，采用变换的方法可以实现不同分辨率显示。

【例10】将256*256分辨率的图像变换为64*64分辨率。

算法说明：将256*256分辨率的图像变换为64*64分辨率方法是将源图像分成4*4的子图像块，然后将该4*4子图像块的所有像素的颜色按F(i,j)的颜色值进行设定，达到降低分辨率的目的。

建立一个如图23所示界面的项目，【分辨率】命令按钮的响应方法的代码设计如下： private void button3_Click(object sender, EventArgs e)

{

Color c = new Color();

//把图片框中的图片给一个Bitmap类型

Bitmap box1 = new Bitmap(pictureBox1.Image); Bitmap box2 = new Bitmap(pictureBox1.Image); int r, g, b, size, k1, k2, xres, yres, i, j; xres = pictureBox1.Image.Width; yres = pictureBox1.Image.Height; size = 4;

for (i = 0; i <= xres - 1; i += size) {

for (j = 0; j <= yres - 1; j += size) {

c = box1.GetPixel(i, j); r = c.R; g = c.G; b = c.B;

//用FromArgb把整型转换成颜色值

Color cc = Color.FromArgb(r, g, b); for (k1 = 0; k1 <= size - 1; k1++) {

for (k2 = 0; k2 <= size - 1; k2++) {

if (i + k1 < pictureBox1.Image.Width) box2.SetPixel(i + k1, j + k2, cc); } } } }

pictureBox2.Refresh();//刷新

pictureBox2.Image = box2;//图片赋到图片框中 }

输入图像分辨率为256*256像素，转换为64*64分辨率图像如图23所示。

图23 分辨率

2．彩色图像变换灰度图像