寫(xiě)作背景

寫(xiě)這篇文章主要是因?yàn)楣I(yè)相機(jī)（?？?、大恒等）提供的.NET開(kāi)發(fā)文檔和示例程序都是用WinForm項(xiàng)目來(lái)說(shuō)明的，而在WPF項(xiàng)目中對(duì)圖像的使用和處理與在WinForm項(xiàng)目中有很大不同。在WinForm中用System.Drawing.Bitmap來(lái)處理圖像，而在WPF中是用System.Windows.Media.Imaging.WriteableBitmap來(lái)處理圖像的。

本文的主要內(nèi)容也是對(duì)WriteableBitmap類使用的介紹以及與使用Drawing.Bitmap的比較。

從相機(jī)中接收?qǐng)D像

首先當(dāng)然要?jiǎng)?chuàng)建一個(gè)WriteableBitmap，這里以PixelFormats.Bgr24像素格式舉例說(shuō)明

PropertyInfo dpiXProperty = typeof(SystemParameters).GetProperty("DpiX", BindingFlags.NonPublic | BindingFlags.Static);
PropertyInfo dpiYProperty = typeof(SystemParameters).GetProperty("Dpi", BindingFlags.NonPublic | BindingFlags.Static);
int dpiX = (int)dpiXProperty.GetValue(null);
int dpiY = (int)dpiYProperty.GetValue(null);
WriteableBitmap WBitmap = new WriteableBitmap(PhotoWidth, PhotoHeight, dpiX, dpiY, PixelFormats.Bgr24, null);

雖然工業(yè)相機(jī)有多個(gè)品牌，但是獲取位圖像素?cái)?shù)據(jù)的方式基本有兩種：

1、代表位圖像素地址的IntPtr作為相機(jī)SDK方法的參數(shù)，由SDK方法向該地址寫(xiě)入像素?cái)?shù)據(jù)。

2、相機(jī)SDK方法返回代表位圖像素地址的IntPtr。

針對(duì)第一種，將WBitmap.BackBuffer傳給SDK方法，BackBuffer代表的就是WriteableBitmap對(duì)象像素?cái)?shù)據(jù)的地址。

針對(duì)第二種，使用

Int32Rect rect = new Int32Rect(0, 0, wbBitmap.PixelWidth, wbBitmap.PixelHeight);
wbBitmap.WritePixels(rect, ppixel, wbBitmap.PixelWidth * wbBitmap.PixelHeight * 3, wbBitmap.PixelWidth * 3);

WritePixels方法是專門用來(lái)修改一個(gè)矩形區(qū)域中像素?cái)?shù)據(jù)的方法，其中參數(shù)rect代表修改的區(qū)域，ppixel代表相機(jī)SDK方法返回的代表像素?cái)?shù)據(jù)的地址。

與Bitmap比較

在WinForm中使用Bitmap則有兩種方式接收?qǐng)D像。

針對(duì)第一種，使用Bitmap(int width, int height, PixelFormat format)創(chuàng)建Bitmap，然后調(diào)用LockBits方法獲得BitmapData對(duì)象，BitmapData的scan0屬性表示圖像像素?cái)?shù)據(jù)地址。

針對(duì)第二種，在創(chuàng)建Bitmap時(shí)使用Bitmap(int width, int height, int stride, PixelFormat format, IntPtr scan0)構(gòu)造函數(shù)，將ppixel作為scan0的值傳入。

圖像的顯示

WriteableBitmap使用兩個(gè)緩沖區(qū)，一個(gè)后端緩沖區(qū)和一個(gè)前端緩沖區(qū)（后端緩沖區(qū)用來(lái)處理圖像像素?cái)?shù)據(jù)，前端緩沖區(qū)用來(lái)顯示圖像），所以一個(gè)WriteableBitmap對(duì)象存著圖像的兩份數(shù)據(jù)。

如果在【從相機(jī)中接收?qǐng)D像】中使用第一種方式創(chuàng)建WriteableBitmap，那么圖像數(shù)據(jù)存在后端緩沖區(qū)中（BackBuffer），而界面上Image控件顯示圖像用的是前端緩沖區(qū)中的圖像。

所以現(xiàn)在我們需要把后端緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)更新到前端緩沖區(qū)中去，然后傳給Image的Source屬性即可。

WBitmap.Lock();
WBitmap.AddDirtyRect(new Int32Rect(0, 0, PhotoWidth, PhotoHeight));
WBitmap.Unlock();
MyImage.Source = WBitmap;

Lock鎖定后端緩沖區(qū)，AddDirtyRect將后端緩沖區(qū)數(shù)據(jù)更新到前端緩沖區(qū)，Unlock解鎖后端緩沖區(qū)。AddDirtyRect的使用模式是固定的，都是先Lock然后Unlock。

如果在前面【從相機(jī)中接收?qǐng)D像】使用的是方式二WritePixels方法，則在圖像顯示時(shí)只需要MyImage.Source = WBitmap即可，因?yàn)閃ritePixels的內(nèi)部已經(jīng)調(diào)用了AddDirtyRect方法。

與Bitmap比較

WinForm中使用PictureBox控件顯示圖像。使用方法是：

Image showImage= Image.FromHbitmap(bitmap.GetHbitmap());

MyPictureBox.Image = showImage;

像素操作

WriteableBitmap中的像素操作有兩種方式

1、使用像素地址

該方式涉及到代表像素地址的指針。在前面【從相機(jī)中接收?qǐng)D像】中方式一提到用一個(gè)指針地址去接受圖像，

所以圖像的所有像素?cái)?shù)據(jù)都保存在這個(gè)起始地址的內(nèi)存中，也就是后端緩沖區(qū)中。WBitmap.BackBuffer指向的就是坐標(biāo)(0,0)點(diǎn)的像素?cái)?shù)據(jù)。

下面以讀取(100,200)坐標(biāo)點(diǎn)的像素?cái)?shù)據(jù)舉例說(shuō)明，先介紹要用到的兩個(gè)屬性：WBitmap.BackBufferStride表示一行圖像數(shù)據(jù)的字節(jié)數(shù)，WBitmap.Format.BitsPerPixel表示一個(gè)像素的位數(shù)。

首先計(jì)算(100,200)處的偏移量應(yīng)該是WBitmap.BackBufferStride*200 + WBitmap.Format.BitsPerPixel / 8*100，那么BackBuffer加上偏移量就是(100,200)處的地址 ，所以完整的讀取像素值的代碼如下：

int offset = WBitmap.BackBufferStride * 200 + PixelFormats.Bgr24.BitsPerPixel / 8 * 100;
unsafe {
    byte* pb = (byte*)WBitmap.BackBuffer.ToPointer();
    byte cB = pb[offset];
    byte cG = pb[offset + 1];
    byte cR = pb[offset + 2];
}

或者使用System.Runtime.InteropServices.Marshal.ReadByte，不需要unsafe模式

byte cB = Marshal.ReadByte(WBitmap.BackBuffer, offset);
byte cG = Marshal.ReadByte(WBitmap.BackBuffer, offset+1);
byte cR = Marshal.ReadByte(WBitmap.BackBuffer, offset+2);

像素修改也是同樣的方法，把讀取變成賦值即可，或者用Marshal.WriteByte寫(xiě)值。

2、使用WritePixels

WritePixels方法適合修改一個(gè)特定矩形內(nèi)的像素。源像素?cái)?shù)據(jù)通常來(lái)自另一個(gè)已生成的圖像的數(shù)據(jù)。WritePixels方法接受IntPtr類型（數(shù)據(jù)地址）或byte[]類型（數(shù)據(jù)內(nèi)容）的值?？蓞⒖记懊妗緩南鄼C(jī)中接收?qǐng)D像】的例子。

與Bitmap比較

使用Bitmap也有兩種方式操作像素。1：Bitmap提供GetPixel和SetPixel方法操作單個(gè)像素。2：調(diào)用LockBits方法獲得BitmapData對(duì)象，BitmapData對(duì)象的Scan0即像素?cái)?shù)據(jù)地址。

圖像的保存

與Bitmap使用Save不同，WriteableBitmap需要使用Encoder編碼后才能保存成文件。

using(FileStream stream = new FileStream(@"C:\newu8.bmp", FileMode.Create)) {
    BmpBitmapEncoder encoder = new BmpBitmapEncoder();
    encoder.Frames.Add(BitmapFrame.Create(WBitmap));
    encoder.Save(stream);
}

這里使用BmpBitmapEncoder編碼器來(lái)保存bmp圖像，要保存成其他格式則使用對(duì)應(yīng)的編碼器即可，如JpegBitmapEncoder等。

與Bitmap比較

調(diào)用Save方法即可。

注意事項(xiàng)

1：工業(yè)相機(jī)的開(kāi)發(fā)也可以查看C/C++版本的開(kāi)發(fā)文檔，C#可以使用DllImport調(diào)用C/C++版SDK中的函數(shù)。

2：使用工業(yè)相機(jī)采圖一般都是使用回調(diào)函數(shù)的形式，所以在回調(diào)函數(shù)的多線程環(huán)境中要注意跨線程訪問(wèn)資源的問(wèn)題。

3：圖像保存用的是后端緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)（再次證明前端緩沖區(qū)只是用來(lái)在界面上展示的）。

作者：左眼水星

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