旋转、改变颜色并从 NSImage 获取 RGB565 数据
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【中文标题】旋转、改变颜色并从 NSImage 获取 RGB565 数据【英文标题】：Rotate, Change Colors and Get RGB565 data from NSImage 【发布时间】：2013-04-22 03:50:05 【问题描述】：我发现自己有几个 NSImage 对象需要旋转 90 度，将一种颜色的像素的颜色更改为另一种颜色，然后将 RGB565 数据表示为 NSData 对象.
我在 Accelerate 框架中找到了 vImageConvert_ARGB8888toRGB565 函数，所以它应该能够进行 RGB565 输出。
我在 *** 上找到了一些 UIImage 旋转，但我无法将它们转换为 NSImage，因为我似乎必须使用 NSGraphicsContext 而不是 CGContextRef？
理想情况下，我希望这些在 NSImage 类别中，这样我就可以调用了。
NSImage *rotated = [inputImage rotateByDegrees:90];
NSImage *colored = [rotated changeColorFrom:[NSColor redColor] toColor:[NSColor blackColor]];
NSData *rgb565 = [colored rgb565Data];
我只是不知道从哪里开始，因为图像处理对我来说是新的。
感谢我能得到的任何帮助。
编辑 (22/04/2013)
我已经设法将这段代码拼凑在一起以生成 RGB565 数据，它会颠倒生成它并带有一些小伪像，我认为第一个是由于使用了不同的坐标系，第二个可能是因为我来自 PNG到 BMP。我将使用 BMP 和非透明 PNG 进行更多测试。
- (NSData *)RGB565Data
CGContextRef cgctx = CreateARGBBitmapContext(self.CGImage);
if (cgctx == NULL)
return nil;
size_t w = CGImageGetWidth(self.CGImage);
size_t h = CGImageGetHeight(self.CGImage);
CGRect rect = 0,0,w,h;
CGContextDrawImage(cgctx, rect, self.CGImage);
void *data = CGBitmapContextGetData (cgctx);
CGContextRelease(cgctx);
if (!data)
return nil;
vImage_Buffer src;
src.data = data;
src.width = w;
src.height = h;
src.rowBytes = (w * 4);
void* destData = malloc((w * 2) * h);
vImage_Buffer dst;
dst.data = destData;
dst.width = w;
dst.height = h;
dst.rowBytes = (w * 2);
vImageConvert_ARGB8888toRGB565(&src, &dst, 0);
size_t dataSize = 2 * w * h; // RGB565 = 2 5-bit components and 1 6-bit (16 bits/2 bytes)
NSData *RGB565Data = [NSData dataWithBytes:dst.data length:dataSize];
free(destData);
return RGB565Data;
- (CGImageRef)CGImage
return [self CGImageForProposedRect:NULL context:[NSGraphicsContext currentContext] hints:nil];
CGContextRef CreateARGBBitmapContext (CGImageRef inImage)
CGContextRef context = NULL;
CGColorSpaceRef colorSpace;
void * bitmapData;
int bitmapByteCount;
int bitmapBytesPerRow;
size_t pixelsWide = CGImageGetWidth(inImage);
size_t pixelsHigh = CGImageGetHeight(inImage);
bitmapBytesPerRow = (int)(pixelsWide * 4);
bitmapByteCount = (int)(bitmapBytesPerRow * pixelsHigh);
colorSpace = CGColorSpaceCreateDeviceRGB();
if (colorSpace == NULL)
return nil;
bitmapData = malloc( bitmapByteCount );
if (bitmapData == NULL)
CGColorSpaceRelease( colorSpace );
return nil;
context = CGBitmapContextCreate (bitmapData,
pixelsWide,
pixelsHigh,
8,
bitmapBytesPerRow,
colorSpace,
kCGImageAlphaPremultipliedFirst);
if (context == NULL)
free (bitmapData);
fprintf (stderr, "Context not created!");
CGColorSpaceRelease( colorSpace );
return context;
【问题讨论】：
您通常根本不需要直接使用 NSGraphicsContext。您需要做一些事情，例如 gstate 或获取 CGContext，但 AppKit 的绘图方法只是自己获取当前上下文，您甚至可以从整块布料创建图像，而无需自己创建上下文。 “将一种颜色的像素颜色更改为另一种颜色”到底是什么意思？ @PeterHosey 我的意思是，我想将图像中具有某个 RGB 值的所有像素更改为另一个 RGB 值。例如。所有红色像素都变成绿色。 棘手。颜色循环通常假设一个索引颜色空间（使用转换表将一些颜色转换为其他颜色）。您可能需要编写自定义过滤器。 【参考方案1】：在大多数情况下，您需要使用 Core Image。
您可以使用 CIAffineTransform 过滤器进行旋转。这需要一个 NSAffineTransform 对象。您之前可能已经使用过该课程。 （您可以使用 NSImage 本身进行旋转，但使用 Core Image 更容易，而且您可能需要在下一步使用它。）
我不知道您所说的“将一种颜色的像素颜色更改为另一种颜色”是什么意思；这可能意味着很多不同的事情。不过，有可能有一个过滤器。
我也不知道您为什么特别需要 565 数据，但假设您确实需要它，那么您将涉及该功能是正确的。使用CIContext's lowest-level rendering method to get 8-bit-per-component ARGB output，然后使用 vImage 函数将其转换为 565 RGB。
【讨论】：
谢谢彼得。我正在编写的程序需要接收各种图像文件（由用户选择），即 PNG、BMP、GIF，更改“背景”颜色，旋转它，然后将其保存为 RGB565。该程序准备这些图像以在嵌入式图形平台上使用（因此使用 RGB565）。【参考方案2】：我已经设法通过使用 NSBitmapImageRep 获得了我想要的东西（通过一些技巧来访问它）。如果有人知道这样做的更好方法，请分享。
- (NSBitmapImageRep)bitmap 方法是我的 hack。 NSImage 开始时只有一个 NSBitmapImageRep，但是在旋转方法之后添加了一个 CIImageRep，它优先于破坏颜色代码的 NSBitmapImageRep（因为 NSImage 呈现不着色的 CIImageRep）。
BitmapImage.m（NSImage 的子类）
CGContextRef CreateARGBBitmapContext (CGImageRef inImage)
CGContextRef context = NULL;
CGColorSpaceRef colorSpace;
void * bitmapData;
int bitmapByteCount;
int bitmapBytesPerRow;
size_t pixelsWide = CGImageGetWidth(inImage);
size_t pixelsHigh = CGImageGetHeight(inImage);
bitmapBytesPerRow = (int)(pixelsWide * 4);
bitmapByteCount = (int)(bitmapBytesPerRow * pixelsHigh);
colorSpace = CGColorSpaceCreateDeviceRGB();
if (colorSpace == NULL)
return nil;
bitmapData = malloc( bitmapByteCount );
if (bitmapData == NULL)
CGColorSpaceRelease( colorSpace );
return nil;
context = CGBitmapContextCreate (bitmapData,
pixelsWide,
pixelsHigh,
8,
bitmapBytesPerRow,
colorSpace,
kCGImageAlphaPremultipliedFirst);
if (context == NULL)
free (bitmapData);
fprintf (stderr, "Context not created!");
CGColorSpaceRelease( colorSpace );
return context;
- (NSData *)RGB565Data
CGContextRef cgctx = CreateARGBBitmapContext(self.CGImage);
if (cgctx == NULL)
return nil;
size_t w = CGImageGetWidth(self.CGImage);
size_t h = CGImageGetHeight(self.CGImage);
CGRect rect = 0,0,w,h;
CGContextDrawImage(cgctx, rect, self.CGImage);
void *data = CGBitmapContextGetData (cgctx);
CGContextRelease(cgctx);
if (!data)
return nil;
vImage_Buffer src;
src.data = data;
src.width = w;
src.height = h;
src.rowBytes = (w * 4);
void* destData = malloc((w * 2) * h);
vImage_Buffer dst;
dst.data = destData;
dst.width = w;
dst.height = h;
dst.rowBytes = (w * 2);
vImageConvert_ARGB8888toRGB565(&src, &dst, 0);
size_t dataSize = 2 * w * h; // RGB565 = 2 5-bit components and 1 6-bit (16 bits/2 bytes)
NSData *RGB565Data = [NSData dataWithBytes:dst.data length:dataSize];
free(destData);
return RGB565Data;
- (NSBitmapImageRep*)bitmap
NSBitmapImageRep *bitmap = nil;
NSMutableArray *repsToRemove = [NSMutableArray array];
// Iterate through the representations that back the NSImage
for (NSImageRep *rep in self.representations)
// If the representation is a bitmap
if ([rep isKindOfClass:[NSBitmapImageRep class]])
bitmap = [(NSBitmapImageRep*)rep retain];
break;
else
[repsToRemove addObject:rep];
// If no bitmap representation was found, we create one (this shouldn't occur)
if (bitmap == nil)
bitmap = [[[NSBitmapImageRep alloc] initWithCGImage:self.CGImage] retain];
[self addRepresentation:bitmap];
for (NSImageRep *rep2 in repsToRemove)
[self removeRepresentation:rep2];
return [bitmap autorelease];
- (NSColor*)colorAtX:(NSInteger)x y:(NSInteger)y
return [self.bitmap colorAtX:x y:y];
- (void)setColor:(NSColor*)color atX:(NSInteger)x y:(NSInteger)y
[self.bitmap setColor:color atX:x y:y];
NSImage+Extra.m（NSImage 类别）
- (CGImageRef)CGImage
return [self CGImageForProposedRect:NULL context:[NSGraphicsContext currentContext] hints:nil];
用法
- (IBAction)load:(id)sender
NSOpenPanel* openDlg = [NSOpenPanel openPanel];
[openDlg setCanChooseFiles:YES];
[openDlg setCanChooseDirectories:YES];
if ( [openDlg runModalForDirectory:nil file:nil] == NSOKButton )
NSArray* files = [openDlg filenames];
for( int i = 0; i < [files count]; i++ )
NSString* fileName = [files objectAtIndex:i];
BitmapImage *image = [[BitmapImage alloc] initWithContentsOfFile:fileName];
imageView.image = image;
- (IBAction)colorize:(id)sender
float width = imageView.image.size.width;
float height = imageView.image.size.height;
BitmapImage *img = (BitmapImage*)imageView.image;
NSColor *newColor = [img colorAtX:1 y:1];
for (int x = 0; x <= width; x++)
for (int y = 0; y <= height; y++)
if ([img colorAtX:x y:y] == newColor)
[img setColor:[NSColor redColor] atX:x y:y];
[imageView setNeedsDisplay:YES];
- (IBAction)rotate:(id)sender
BitmapImage *img = (BitmapImage*)imageView.image;
BitmapImage *newImg = [img rotate90DegreesClockwise:NO];
imageView.image = newImg;
编辑（2013 年 4 月 24 日）
我更改了以下代码：
- (RGBColor)colorAtX:(NSInteger)x y:(NSInteger)y
NSUInteger components[4];
[self.bitmap getPixel:components atX:x y:y];
//NSLog(@"R: %ld, G:%ld, B:%ld", components[0], components[1], components[2]);
RGBColor color = components[0], components[1], components[2];
return color;
- (BOOL)color:(RGBColor)a isEqualToColor:(RGBColor)b
return ((a.red == b.red) && (a.green == b.green) && (a.blue == b.blue));
- (void)setColor:(RGBColor)color atX:(NSUInteger)x y:(NSUInteger)y
NSUInteger components[4] = (NSUInteger)color.red, (NSUInteger)color.green, (NSUInteger)color.blue, 255;
//NSLog(@"R: %ld, G: %ld, B: %ld", components[0], components[1], components[2]);
[self.bitmap setPixel:components atX:x y:y];
- (IBAction)colorize:(id)sender
float width = imageView.image.size.width;
float height = imageView.image.size.height;
BitmapImage *img = (BitmapImage*)imageView.image;
RGBColor oldColor = [img colorAtX:0 y:0];
RGBColor newColor;// = 255, 0, 0;
newColor.red = 255;
newColor.green = 0;
newColor.blue = 0;
for (int x = 0; x <= width; x++)
for (int y = 0; y <= height; y++)
if ([img color:[img colorAtX:x y:y] isEqualToColor:oldColor])
[img setColor:newColor atX:x y:y];
[imageView setNeedsDisplay:YES];
但现在它在第一次调用 colorize 方法时将像素变为红色，然后变为蓝色。
编辑 2 (24/04/2013)
下面的代码修复了它。这是因为旋转代码为 NSBitmapImageRep 添加了一个 alpha 通道。
- (RGBColor)colorAtX:(NSInteger)x y:(NSInteger)y
if (self.bitmap.hasAlpha)
NSUInteger components[4];
[self.bitmap getPixel:components atX:x y:y];
RGBColor color = components[1], components[2], components[3];
return color;
else
NSUInteger components[3];
[self.bitmap getPixel:components atX:x y:y];
RGBColor color = components[0], components[1], components[2];
return color;
- (void)setColor:(RGBColor)color atX:(NSUInteger)x y:(NSUInteger)y
if (self.bitmap.hasAlpha)
NSUInteger components[4] = 255, (NSUInteger)color.red, (NSUInteger)color.green, (NSUInteger)color.blue;
[self.bitmap setPixel:components atX:x y:y];
else
NSUInteger components[3] = color.red, color.green, color.blue;
[self.bitmap setPixel:components atX:x y:y];
【讨论】：
colorAtX:y: 非常昂贵——创建所有这些 NSColor 并不便宜。如果== 在这里实际上不起作用，我也不会感到惊讶。你最好编写一个 Core Image 过滤器内核来执行此操作，或者至少直接访问缓冲区中的像素。
谢谢彼得。关于从哪里开始的任何建议？我应该能够使用返回 NSInteger 的 getPixel:x:y: 方法，然后提取 4 个通道（R、G、B、A）我不应该吗？然后以同样的方式使用 setPixel:x:y:。我看过基于 Apple 的“CromaKey”示例编写 CoreImage 过滤器，但不知道从哪里开始。
@PeterHosey 我已经编辑了上面的代码以使用直接访问像素值，这样就不会创建 NSImage 对象。 （我看不到我使用的小图像的性能有任何提高，但我可以看到这会如何导致更大的图像出现问题，并且总体上会使用更多的内存）。【参考方案3】：
好的，我决定花一天时间研究 Peter 关于使用 CoreImage 的建议。 我之前做过一些研究，认为这太难了，但经过一整天的研究，我终于找到了我需要做的事情，令人惊讶的是，这再简单不过了。
早些时候，我决定 Apple ChromaKey Core Image 示例将是一个很好的起点，但示例代码由于 3 维颜色立方体而吓坏了我。在观看了 Core Image 上的 WWDC 2012 视频并在 github (https://github.com/vhbit/ColorCubeSample) 上找到了一些示例代码后，我决定加入并尝试一下。
这里是工作代码的重要部分，我还没有包含 RGB565Data 方法，因为我还没有编写它，但是使用 Peter 建议的方法应该很容易：
CIImage+Extras.h
- (NSImage*) NSImage;
- (CIImage*) imageRotated90DegreesClockwise:(BOOL)clockwise;
- (CIImage*) imageWithChromaColor:(NSColor*)chromaColor BackgroundColor:(NSColor*)backColor;
- (NSColor*) colorAtX:(NSUInteger)x y:(NSUInteger)y;
CIImage+Extras.m
- (NSImage*) NSImage
CGContextRef cg = [[NSGraphicsContext currentContext] graphicsPort];
CIContext *context = [CIContext contextWithCGContext:cg options:nil];
CGImageRef cgImage = [context createCGImage:self fromRect:self.extent];
NSImage *image = [[NSImage alloc] initWithCGImage:cgImage size:NSZeroSize];
return [image autorelease];
- (CIImage*) imageRotated90DegreesClockwise:(BOOL)clockwise
CIImage *im = self;
CIFilter *f = [CIFilter filterWithName:@"CIAffineTransform"];
NSAffineTransform *t = [NSAffineTransform transform];
[t rotateByDegrees:clockwise ? -90 : 90];
[f setValue:t forKey:@"inputTransform"];
[f setValue:im forKey:@"inputImage"];
im = [f valueForKey:@"outputImage"];
CGRect extent = [im extent];
f = [CIFilter filterWithName:@"CIAffineTransform"];
t = [NSAffineTransform transform];
[t translateXBy:-extent.origin.x
yBy:-extent.origin.y];
[f setValue:t forKey:@"inputTransform"];
[f setValue:im forKey:@"inputImage"];
im = [f valueForKey:@"outputImage"];
return im;
- (CIImage*) imageWithChromaColor:(NSColor*)chromaColor BackgroundColor:(NSColor*)backColor
CIImage *im = self;
CIColor *backCIColor = [[CIColor alloc] initWithColor:backColor];
CIImage *backImage = [CIImage imageWithColor:backCIColor];
backImage = [backImage imageByCroppingToRect:self.extent];
[backCIColor release];
float chroma[3];
chroma[0] = chromaColor.redComponent;
chroma[1] = chromaColor.greenComponent;
chroma[2] = chromaColor.blueComponent;
// Allocate memory
const unsigned int size = 64;
const unsigned int cubeDataSize = size * size * size * sizeof (float) * 4;
float *cubeData = (float *)malloc (cubeDataSize);
float rgb[3];//, *c = cubeData;
// Populate cube with a simple gradient going from 0 to 1
size_t offset = 0;
for (int z = 0; z < size; z++)
rgb[2] = ((double)z)/(size-1); // Blue value
for (int y = 0; y < size; y++)
rgb[1] = ((double)y)/(size-1); // Green value
for (int x = 0; x < size; x ++)
rgb[0] = ((double)x)/(size-1); // Red value
float alpha = ((rgb[0] == chroma[0]) && (rgb[1] == chroma[1]) && (rgb[2] == chroma[2])) ? 0.0 : 1.0;
cubeData[offset] = rgb[0] * alpha;
cubeData[offset+1] = rgb[1] * alpha;
cubeData[offset+2] = rgb[2] * alpha;
cubeData[offset+3] = alpha;
offset += 4;
// Create memory with the cube data
NSData *data = [NSData dataWithBytesNoCopy:cubeData
length:cubeDataSize
freeWhenDone:YES];
CIFilter *colorCube = [CIFilter filterWithName:@"CIColorCube"];
[colorCube setValue:[NSNumber numberWithInt:size] forKey:@"inputCubeDimension"];
// Set data for cube
[colorCube setValue:data forKey:@"inputCubeData"];
[colorCube setValue:im forKey:@"inputImage"];
im = [colorCube valueForKey:@"outputImage"];
CIFilter *sourceOver = [CIFilter filterWithName:@"CISourceOverCompositing"];
[sourceOver setValue:im forKey:@"inputImage"];
[sourceOver setValue:backImage forKey:@"inputBackgroundImage"];
im = [sourceOver valueForKey:@"outputImage"];
return im;
- (NSColor*)colorAtX:(NSUInteger)x y:(NSUInteger)y
NSBitmapImageRep* bitmap = [[NSBitmapImageRep alloc] initWithCIImage:self];
NSColor *color = [bitmap colorAtX:x y:y];
[bitmap release];
return color;
【讨论】：
出于效率考虑，我将从构建 z/y/x 循环的多维数据集中移除 alpha 的计算。考虑一下：内部循环将被命中 262,144 次，但alpha = ... ? 0.0 : 1.0; 只有 一次 会产生 0.0。相反，在循环完成后设置该特定元素。
其他需要考虑的事项：您使用星标的文件的 RGB 值将是 0 到 255。立方体的索引是 0 到 64。仅适用于可被 85 整除的 R、G 和 B 值文件颜色是否会完全落在索引颜色上。所有其他值都将被插值，包括 alpha。取颜色（2,2,2）。从颜色转换为索引，它会非常接近 (.5,.5,.5)。 CIColorCube 将获取索引 (0,0,0)、(1,0,0)、... (1,1,1) 的 8 个立方体值，并在它们之间进行插值。如果只为 (0,0,0) 设置立方体值，则生成的 alpha 大约为 0.875。以上是关于旋转、改变颜色并从 NSImage 获取 RGB565 数据的主要内容，如果未能解决你的问题，请参考以下文章