第6章 图像的局部放大技术及实现

6.1 实用价值

目前，有许多流行的图像观察软件和图像处理软件，为人们在电脑屏幕上浏览和加工美丽的图像提供了方便。然而遗憾的是，这些软件在图像放大方面却不尽如人意。它们往往只能对整幅图像进行放大，而不能随意地放大图像的局部，就连微软公司随Windows提供的画图软件也不例外。

对图像局部进行放大，具有极高的实用价值。产品推销商可以将此项技术应用于新产品的展示和推广之中，让用户能够对其产品的不同部位，如汽车的表面镀铬工艺和新型的挡风玻璃等进行放大观看。通过电脑网络上动物解剖课的学生，亦可用其放大小白鼠或是青蛙的不同部位，以便更清晰地观察血管和各种器官。就象在日常生活中，人们手持放大镜，在地图或照片上移动的情景。

本章介绍实现图像局部、平滑和无闪烁放大的算法原理，以及在Delphi中实现的技术。

6.2 算法原理

在Delphi中，可利用类Tcanvas的CopyRect方法实现图像的放大和缩小。其功能是将源画布上的一个指定矩形区域（简称源矩形）内的象素，拷贝到目的画布上的一个指定矩形区域（简称目的矩形）中。亦可称之为象素块复制。由CopyMode属性确定拷贝的模式。在直接拷贝模式（cmSrcCopy）下，当源矩形与目的矩形相等时，图像不变；若源矩形大于目的矩形，图像则缩小；而当源矩形小于目的矩形时，图像便被放大（在目的矩形中扩展）。源矩形与目的矩形大小之比，决定图像的缩放倍数。CopyRect方法声明如下：

Procedure CopyRect(const Dest: TRect; Canvas: TCanvas; const Source: Trect);其中参数，Dest为目的矩形，Canvas是源画布，Source为源矩形。

6.3 实现步骤

新建应用程序主目录C:\Magnifier及其子目录Images，将事先制作好的位图图像Picture.bmp存入Images目录。本例中，Picture.bmp的大小为260*310象素。

启动Delphi IDE，新建项目Magnifier.dpr，主窗体单元命名为Main.pas，存入C:\Magnifier目录。在主窗体上放置一个TPanel组件，并在其中加入两个TImage组件。两个TImage组件分别命名为ForeImage和BackImage，前者重叠于后者之上，并且都装入Picture.bmp位图。

表6-1主窗体和各组件属性设置

在主单元Main.pas的implementation段声明常量和变量：

const

sSide=30;

dSide=45;

var

msHide: Boolean;

OldX, OldY, NewX, NewY: Integer;

DestRect, SourceRect : TRect;

其中，常量sSide和dSide用以控制“放大镜”的大小和放大倍数；变量msHide控制光标（鼠标）的隐藏和打开；其它变量用以确定放大部位。

建立主窗体MainForm的OnCreate事件，加入下列语句，以初始化变量及设置复制模式：

msHide:=True;

Canvas.CopyMode:=cmSrcCopy;

创建主窗体MainForm的OnKeyPress事件处理程序，在其begin与end之间输入语句“Close;”，当按任意键时结束程序运行。

定义过程ImageCopy，用于处理图像的放大和恢复，当移动鼠标时调用。这是实现图像局部放大最重要的过程，源代码如下。

procedure TMainForm.ImageCopy(BoxCenterX, BoxCenterY, BoxSide: Integer);

begin

with SourceRect do

begin

Left:=BoxCenterX-BoxSide;

Top:=BoxCenterY-BoxSide;

Right:=BoxCenterX+BoxSide;

Bottom:=BoxCenterY+BoxSide;

end;

with DestRect do

begin

Left:=BoxCenterX-dSide;

Top:=BoxCenterY-dSide;

Right:=BoxCenterX+dSide;

Bottom:=BoxCenterY+dSide;

end;

ForeImage.Canvas.CopyRect(DestRect, BackImage.Canvas, SourceRect);

end;

注意，在Main.pas的“type”中声明过程ImageCopy。

创建ForeImage的OnMouseMove事件处理程序，当鼠标在图像上移动时，获取其位置，并作为过程调用的实参。此时，光标隐藏，“放大镜”出现。随着“放大镜”的移动，图像新的部位被放大，滑过的部位又恢复原状。以下为begin与end之间的代码：

NewX:=X;

NewY:=Y;

if msHide then

begin

OldX:=NewX;

OldY:=NewY;

msHide:=False;

ShowCursor(False);

end else

begin

ImageCopy(OldX, OldY, dSide);

end;

ImageCopy(NewX, NewY, sSide);

OldX:=NewX;

OldY:=NewY;

建立主窗体MainForm的OnMouseMove事件处理程序，当鼠标移开图像时，“放大镜”隐藏，光标重新出现。源代码片段如下：

if not msHide then

begin

msHide:=True;

ShowCursor(True);

ImageCopy(OldX, OldY, dSide);

end;

6.4 技术剖析

以上介绍了利用了画布的CopyRect方法，将图像以像素块从后台隐藏的TImage组件画布上向前台TImage组件的画布上拷贝，以实现图像的放大与恢复的技术。由于这一技术的采用，在图像放大前不需要存储象素，此后直接从后台TImage组件画布上恢复图像。不仅节省了内存资源，也确保了对图像的局部进行平滑、无闪烁地放大。同时，程序源代码也简洁了。

“放大镜”的中心便是鼠标的位置，这样处理的好处是使得图像在“放大镜”中均匀展开，并确保图像边缘也能同样放大。

要改变“放大镜”的大小和图像的放大倍数，只需修改常量sSide和dSide的值。实际应用中，亦可灵活处置，如将它们设置成变量，由程序菜单控制。本章“放大镜”的大小为90*90个象素，放大倍数为1.5。这里的“放大镜”比真正的玻璃放大镜的效果要好得多。玻璃放大镜是用凸透镜制成的，中间与边缘的放大倍数不一致，导致图像发生形变。而且，当一边移动一边观察时，很容易使人眼花缭乱。利用TCanvas的StretchDraw方法或其它方法，也可以实现图像的局部放大。另外，虽然本章介绍的算法已经相当令人满意，但还是可以作进一步修改的。例如在“放大镜”移动时，只放大和恢复必要的部分。

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