设置16位灰度QImage的像素值

Question

我有一个宽度（“ imagewidth”）和高度（“ imageheight”）的16位图像。 数据当前存储在长度为（“ imagewidth” *“ imageheight”）的无符号short int数组中

我想从我的数据集中创建一个16位灰度级QImage（使用Qt 5.14），称为“数据”。

这是我正在使用的代码：

QImage image = Qimage(imagewidth,imageheight,QImage::Format_Grayscale16);

for(int i=0;i<imagewidth;i++)
{
   for(int j=0;j<imageheight;j++)
   {

    uint pixelval = data[i+j*imagewidth];
    QRgb color = qRgb(pixelval, pixelval, pixelval);
    image.setPixel(i,j, color);

   }
}

代码正在工作，并且我正在获取图像，但是我只能以255为增量获取值...所以0、255，...

如何设置从0到65535的每个像素的实际像素值？

Answer 1

QRgba64是16位（每个组件）颜色的正确选择。

另一个选择是使用QImage::pixelColor() （以及使用QImage::setPixelColor()设置QImage::pixelColor()检索颜色，该颜色应与深度无关。

函数qRgb()是一个不好的选择，因为它有意处理8位（每个组件）的颜色。

从Qt文档：

QRgb QColor :: qRgb（int r，int g，int b）

返回ARGB四元组（255，r，g，b）。

alpha的值255提供了第一个提示，但是检查结果类型QRgb可以使这一点显而易见：

typedef QColor :: QRgb

格式为#AARRGGBB的ARGB四元组，等效于unsigned int。

在woboq.org上查看源代码可以支持此功能：

inline Q_DECL_CONSTEXPR QRgb qRgb(int r, int g, int b)// set RGB value
{ return (0xffu << 24) | ((r & 0xffu) << 16) | ((g & 0xffu) << 8) | (b & 0xffu); }

一个小样本来说明这一点：

#include <QtWidgets>

int main(int argc, char **argv)
{
  qDebug() << "Qt Version:" << QT_VERSION_STR;
  qDebug() << "qRgb(1 << 12, 1 << 12, 1 << 12):"
    << hex << qRgb(1 << 12, 1 << 12, 1 << 12);
  qDebug() << "QColor(qRgb(1 << 12, 1 << 12, 1 << 12)):"
    << QColor(qRgb(1 << 12, 1 << 12, 1 << 12));
  qDebug() << "QColor().fromRgba64(1 << 12, 1 << 12, 1 << 12):"
    << QColor().fromRgba64(1 << 12, 1 << 12, 1 << 12);
  // done
  return 0;
}

输出：

Qt Version: 5.11.2
qRgb(1 << 12, 1 << 12, 1 << 12): ff000000
QColor(qRgb(1 << 12, 1 << 12, 1 << 12)): QColor(ARGB 1, 0, 0, 0)
QColor().fromRgba64(1 << 12, 1 << 12, 1 << 12): QColor(ARGB 1, 0.062501, 0.062501, 0.062501)

---

使用QColor和同伴的替代方法是将data值直接写入图像：

QImage image = Qimage(imagewidth, imageheight, QImage::Format_Grayscale16);
for (int j = 0; j < imageheight; ++j) {
  quint16 *dst = (quint16*)(image.bits() + j * image.bytesPerLine());
  for (int i = 0; i < imagewidth; ++i) {
    dst[i] = data[i + j * imagewidth];
  }
}

这肯定比将data值转换为再次转换为灰度的颜色更快，更准确。

请注意，我将循环替换为行和列。 处理源（ data ）和目标（ dst ）中的连续字节将改善缓存的局部性并提高速度。

---

在撰写本文时，Qt中16位深度的图像是相当新的。

Qt 5.12中添加了每个组件16位深度的新颜色格式：

• QImage::Format_RGBX64 = 25
  使用64位半字排序的RGB（x）格式（16-16-16-16）存储图像。 这与Format_RGBX64相同，除了alpha必须始终为65535。（在Qt 5.12中添加）
• QImage::Format_RGBA64 = 26
  图像使用64位半字排序RGBA格式（16-16-16-16）存储。 （在Qt 5.12中添加）
• QImage::Format_RGBA64_Premultiplied = 27
  使用预乘的64位半字排序RGBA格式（16-16-16-16）存储图像。 （在Qt 5.12中添加）

Qt 5.13中添加了具有16位深度的灰度：

• QImage::Format_Grayscale16 = 28
  图像使用16位灰度格式存储。 （在Qt 5.13中添加）

（文档从enum QImage::Format复制）

为了解决这个问题，我制作了一个示例应用程序，用于将每分量16位RGB图像转换为16位灰度。

testQImageGray16.cc ：

#include <QtWidgets>

QImage imageToGray16(const QImage &qImg)
{
  QImage qImgGray(qImg.width(), qImg.height(), QImage::Format_Grayscale16);
  for (int y = 0; y < qImg.height(); ++y) {
    for (int x = 0; x < qImg.width(); ++x) {
      qImgGray.setPixelColor(x, y, qImg.pixelColor(x, y));
    }
  }
  return qImgGray;
}

class Canvas: public QWidget {
  private:
    QImage _qImg;
  public:
    std::function<void(QPoint)> sigMouseMove;

  public:
    Canvas(QWidget *pQParent = nullptr):
      QWidget(pQParent)
    {
      setMouseTracking(true);
    }
    Canvas(const QImage &qImg, QWidget *pQParent = nullptr):
      QWidget(pQParent), _qImg(qImg)
    {
      setMouseTracking(true);
    }
    virtual ~Canvas() = default;
    Canvas(const Canvas&) = delete;
    Canvas& operator=(const Canvas&) = delete;

  public:
    virtual QSize sizeHint() const { return _qImg.size(); }
    const QImage& image() const { return _qImg; }
    void setImage(const QImage &qImg) { _qImg = qImg; update(); }
  protected:
    virtual void paintEvent(QPaintEvent *pQEvent) override;
    virtual void mouseMoveEvent(QMouseEvent *pQEvent) override;
};

void Canvas::paintEvent(QPaintEvent *pQEvent)
{
  QWidget::paintEvent(pQEvent);
  QPainter qPainter(this);
  qPainter.drawImage(0, 0, _qImg);
}

void Canvas::mouseMoveEvent(QMouseEvent *pQEvent)
{
  if (sigMouseMove) sigMouseMove(pQEvent->pos());
}

QString getInfo(const QImage &qImg)
{
  QString qStr;
  QDebug(&qStr) << "Image Info:\n" << qImg;
  for (int i = 0, len = qStr.length(); i < qStr.length(); ++i) {
    if (qStr[i] == ',' && i + 1 < len && qStr[i + 1] != ' ') qStr[i] = '\n';
  }
  return qStr;
}

QString getPixelInfo(const QImage &qImg, QPoint pos)
{
  if (!QRect(QPoint(0, 0), qImg.size()).contains(pos)) return QString();
  const int bytes = (qImg.depth() + 7) / 8; assert(bytes > 0);
  const QByteArray data(
    (const char*)(qImg.bits()
      + pos.y() * qImg.bytesPerLine()
      + (pos.x() * qImg.depth() + 7) / 8),
    bytes);
  QString qStr;
  QDebug(&qStr) << pos << ":" << qImg.pixelColor(pos)
    << "raw:" << QString("#") + data.toHex();
  return qStr;
}

int main(int argc, char **argv)
{
  qDebug() << "Qt Version:" << QT_VERSION_STR;
  QApplication app(argc, argv);
  // load sample data
  const QImage qImgRGB16("pnggrad16rgb.png"/*, QImage::Format_RGBX64*/);
  // setup GUI
  QWidget winMain;
  QGridLayout qGrid;
  int col = 0, row = 0;
  QLabel qLblRGBInfo(getInfo(qImgRGB16));
  qGrid.addWidget(&qLblRGBInfo, row++, col);
  Canvas qCanvasRGB(qImgRGB16);
  qGrid.addWidget(&qCanvasRGB, row++, col);
  QLabel qLblRGB;
  qGrid.addWidget(&qLblRGB, row++, col);
  row = 0; ++col;
  Canvas qCanvasGray(qImgRGB16.convertToFormat(QImage::Format_Grayscale16));
  QLabel qLblGrayInfo;
  qGrid.addWidget(&qLblGrayInfo, row++, col);
  qGrid.addWidget(&qCanvasGray, row++, col);
  QLabel qLblGray;
  qGrid.addWidget(&qLblGray, row++, col);
  QHBoxLayout qHBoxQImageConvert;
  QButtonGroup qBtnGrpQImageConvert;
  QRadioButton qTglQImageConvertBuiltIn("Use QImage::convertToFormat()");
  qBtnGrpQImageConvert.addButton(&qTglQImageConvertBuiltIn);
  qTglQImageConvertBuiltIn.setChecked(true);
  qHBoxQImageConvert.addWidget(&qTglQImageConvertBuiltIn);
  QRadioButton qTglQImageConvertCustom("Use imageToGray16()");
  qBtnGrpQImageConvert.addButton(&qTglQImageConvertCustom);
  qHBoxQImageConvert.addWidget(&qTglQImageConvertCustom);
  qGrid.addLayout(&qHBoxQImageConvert, row++, col);
  winMain.setLayout(&qGrid);
  winMain.show();
  // install signal handlers
  auto updatePixelInfo = [&](QPoint pos)
  {
    qLblRGB.setText (getPixelInfo(qCanvasRGB.image(), pos));
    qLblGray.setText(getPixelInfo(qCanvasGray.image(), pos));
  };
  qCanvasRGB.sigMouseMove = updatePixelInfo;
  qCanvasGray.sigMouseMove = updatePixelInfo;
  auto updateGrayImage = [&](bool customConvert)
  {
    qCanvasGray.setImage(customConvert
      ? qImgRGB16.convertToFormat(QImage::Format_Grayscale16)
      : imageToGray16(qImgRGB16));
    qLblGrayInfo.setText(getInfo(qCanvasGray.image()));
    qLblGray.setText(QString());
  };
  QObject::connect(&qTglQImageConvertBuiltIn, &QRadioButton::toggled,
    [&](bool checked) { if (checked) updateGrayImage(false); });
  QObject::connect(&qTglQImageConvertCustom, &QRadioButton::toggled,
    [&](bool checked) { if (checked) updateGrayImage(true); });
  // runtime loop
  updateGrayImage(false);
  return app.exec();
}

以及CMake CMakeLists.txt的构建脚本：

project(QImageGray16)

cmake_minimum_required(VERSION 3.10.0)

set_property(GLOBAL PROPERTY USE_FOLDERS ON)
set(CMAKE_CXX_STANDARD 17)
set(CMAKE_CXX_STANDARD_REQUIRED ON)
set(CMAKE_CXX_EXTENSIONS OFF)

find_package(Qt5Widgets CONFIG REQUIRED)

include_directories("${CMAKE_SOURCE_DIR}")

add_executable(testQImageGray16
  testQImageGray16.cc)

target_link_libraries(testQImageGray16
  Qt5::Widgets)

# define QT_NO_KEYWORDS to prevent confusion between of Qt signal-slots and
# other signal-slot APIs
target_compile_definitions(testQImageGray16 PUBLIC QT_NO_KEYWORDS)

我下载了一个样本图像pnggrad16rgb.png从www.fnordware.com/superpng/samples.html 。 （其他示例图像可以在PNG的“官方”测试套件中找到 。）

在VS2017中构建并运行后，我得到了以下快照：

将鼠标移到显示的图像上时，底部标签将在图像中显示当前位置，并将相应像素显示为QColor和原始十六进制值。

出于好奇，我使用两个嵌套循环（修复了qRgb()问题）实现了OP的方法：

QImage imageToGray16(const QImage &qImg)
{
  QImage qImgGray(qImg.width(), qImg.height(), QImage::Format_Grayscale16);
  for (int y = 0; y < qImg.height(); ++y) {
    for (int x = 0; x < qImg.width(); ++x) {
      qImgGray.setPixelColor(x, y, qImg.pixelColor(x, y));
    }
  }
  return qImgGray;
}

将结果与我在Qt文档中找到的QImage::convertToFormat()进行比较。

QImage QImage :: convertToFormat（QImage :: Format format，Qt :: ImageConversionFlags flags = Qt :: AutoColor）const＆

QImage QImage :: convertToFormat（QImage :: Format格式，Qt :: ImageConversionFlags标志= Qt :: AutoColor）&&

以给定的格式返回图像的副本。

指定的图像转换标志控制在转换过程中如何处理图像数据。

那很有意思：

没有明显的区别。 不过，考虑到显示器可能会将色深减小到8或10，这可能不足为奇（除了人类可能无法区分2 ¹⁶个灰色阴影或2 ^{16 3} RGB值的事实之外）。

但是擦拭图像，我意识到使用QImage::convertToFormat() ，每个像素的第一个字节和第二个字节始终是相同的（例如b2b2 ），使用imageToGray16()自定义转换时并非如此。

我没有更深入地研究，但是值得进一步研究这些方法中的哪一个实际上更准确。

Answer 2

@Scheff，谢谢您的投入！ 我现在正在使用以下代码：

Qimage = QImage(imagewidth,imageheight,QImage::Format_Grayscale16);


    for (int j = 0; j < imageheight; ++j)
    {
       quint16 *dst =  reinterpret_cast<quint16*>(Qimage.bits() + j * Qimage.bytesPerLine());

       for (int i = 0; i < imagewidth; ++i)
       {

            unsigned short pixelval =  static_cast<unsigned short>(image[i + j * imagewidth]);

            dst[i] = pixelval;

       }

    }