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Exemplarische Vorgehensweise: Erstellen eines Bildverarbeitungsnetzwerks

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In diesem Dokument wird veranschaulicht, wie Sie ein Netzwerk asynchroner Nachrichtenblöcke erstellen, die Bildverarbeitung ausführen.

Das Netzwerk bestimmt, welche Vorgänge auf der Grundlage ihrer Merkmale auf einem Image ausgeführt werden sollen. In diesem Beispiel wird das Datenflussmodell verwendet, um Bilder über das Netzwerk weiterzuleiten. Im Datenflussmodell kommunizieren unabhängige Komponenten eines Programms durch Senden von Nachrichten miteinander. Wenn eine Komponente eine Nachricht empfängt, kann sie eine Aktion ausführen und dann das Ergebnis dieser Aktion an eine andere Komponente übergeben. Vergleichen Sie dies mit dem Steuerungsflussmodell , in dem eine Anwendung Kontrollstrukturen verwendet, z. B. bedingte Anweisungen, Schleifen usw., um die Reihenfolge der Vorgänge in einem Programm zu steuern.

Ein Netzwerk, das auf dem Datenfluss basiert, erstellt eine Pipeline von Aufgaben. Jede Phase der Pipeline führt gleichzeitig einen Teil des Gesamtvorgangs aus. Eine Analogie hierzu ist eine Fertigungsstraße eines Fahrzeugherstellers. Wenn jedes Fahrzeug durch die Montagelinie geht, montiert eine Station den Rahmen, ein anderes installiert den Motor usw. Durch die gleichzeitige Montage mehrerer Fahrzeuge bietet die Montagelinie einen besseren Durchsatz als die Montage kompletter Fahrzeuge gleichzeitig.

Voraussetzungen

Lesen Sie die folgenden Dokumente, bevor Sie mit dieser exemplarischen Vorgehensweise beginnen:

Außerdem wird empfohlen, die Grundlagen von GDI+ zu verstehen, bevor Sie mit dieser exemplarischen Vorgehensweise beginnen.

Abschnitte

Diese exemplarische Vorgehensweise enthält folgende Abschnitte:

Definieren der Bildverarbeitungsfunktionalität

In diesem Abschnitt werden die Unterstützungsfunktionen gezeigt, die das Bildverarbeitungsnetzwerk verwendet, um mit Bildern zu arbeiten, die vom Datenträger gelesen werden.

Die folgenden Funktionen GetRGB und MakeColor, extrahieren und kombinieren die einzelnen Komponenten der angegebenen Farbe, bzw. kombinieren.

// Retrieves the red, green, and blue components from the given
// color value.
void GetRGB(DWORD color, BYTE& r, BYTE& g, BYTE& b)
{
   r = static_cast<BYTE>((color & 0x00ff0000) >> 16);
   g = static_cast<BYTE>((color & 0x0000ff00) >> 8);
   b = static_cast<BYTE>((color & 0x000000ff));
}

// Creates a single color value from the provided red, green, 
// and blue components.
DWORD MakeColor(BYTE r, BYTE g, BYTE b)
{
   return (r<<16) | (g<<8) | (b);
}

Die folgende Funktion ruft das angegebene std::function-Objekt auf, ProcessImageum den Farbwert jedes Pixels in einem GDI+ Bitmap-Objekt zu transformieren. Die ProcessImage Funktion verwendet die Parallelität::p arallel_for-Algorithmus , um jede Zeile der Bitmap parallel zu verarbeiten.

// Calls the provided function for each pixel in a Bitmap object.
void ProcessImage(Bitmap* bmp, const function<void (DWORD&)>& f)
{
   int width = bmp->GetWidth();
   int height = bmp->GetHeight();

   // Lock the bitmap.
   BitmapData bitmapData;
   Rect rect(0, 0, bmp->GetWidth(), bmp->GetHeight());
   bmp->LockBits(&rect, ImageLockModeWrite, PixelFormat32bppRGB, &bitmapData);

   // Get a pointer to the bitmap data.
   DWORD* image_bits = (DWORD*)bitmapData.Scan0;

   // Call the function for each pixel in the image.
   parallel_for (0, height, [&, width](int y)
   {      
      for (int x = 0; x < width; ++x)
      {
         // Get the current pixel value.
         DWORD* curr_pixel = image_bits + (y * width) + x;

         // Call the function.
         f(*curr_pixel);
      }
   });

   // Unlock the bitmap.
   bmp->UnlockBits(&bitmapData);
}

Die folgenden Funktionen, Grayscale, , Sepiatoneund ColorMaskDarken, rufen die ProcessImage Funktion auf, um den Farbwert jedes Pixels in einem Bitmap Objekt zu transformieren. Jede dieser Funktionen verwendet einen Lambda-Ausdruck, um die Farbtransformation eines Pixels zu definieren.

// Converts the given image to grayscale.
Bitmap* Grayscale(Bitmap* bmp) 
{
   ProcessImage(bmp, 
      [](DWORD& color) {
         BYTE r, g, b;
         GetRGB(color, r, g, b);

         // Set each color component to the average of 
         // the original components.
         BYTE c = (static_cast<WORD>(r) + g + b) / 3;
         color = MakeColor(c, c, c);
      }
   );
   return bmp;
}

// Applies sepia toning to the provided image.
Bitmap* Sepiatone(Bitmap* bmp) 
{
   ProcessImage(bmp, 
      [](DWORD& color) {
         BYTE r0, g0, b0;
         GetRGB(color, r0, g0, b0);

         WORD r1 = static_cast<WORD>((r0 * .393) + (g0 *.769) + (b0 * .189));
         WORD g1 = static_cast<WORD>((r0 * .349) + (g0 *.686) + (b0 * .168));
         WORD b1 = static_cast<WORD>((r0 * .272) + (g0 *.534) + (b0 * .131));

         color = MakeColor(min(0xff, r1), min(0xff, g1), min(0xff, b1));
      }
   );
   return bmp;
}

// Applies the given color mask to each pixel in the provided image.
Bitmap* ColorMask(Bitmap* bmp, DWORD mask)
{
   ProcessImage(bmp, 
      [mask](DWORD& color) {
         color = color & mask;
      }
   );
   return bmp;
}

// Darkens the provided image by the given amount.
Bitmap* Darken(Bitmap* bmp, unsigned int percent)
{
   if (percent > 100)
      throw invalid_argument("Darken: percent must less than 100.");

   double factor = percent / 100.0;

   ProcessImage(bmp, 
      [factor](DWORD& color) {
         BYTE r, g, b;
         GetRGB(color, r, g, b);
         r = static_cast<BYTE>(factor*r);
         g = static_cast<BYTE>(factor*g);
         b = static_cast<BYTE>(factor*b);
         color = MakeColor(r, g, b);
      }
   );
   return bmp;
}

Die folgende Funktion GetColorDominanceruft auch die ProcessImage Funktion auf. Anstatt jedoch den Wert jeder Farbe zu ändern, verwendet diese Funktion parallele Objekte::kombinationsfähige Objekte, um zu berechnen, ob die Rot-, Grün- oder Blaufarbenkomponente das Bild dominiert.

// Determines which color component (red, green, or blue) is most dominant
// in the given image and returns a corresponding color mask.
DWORD GetColorDominance(Bitmap* bmp)
{
   // The ProcessImage function processes the image in parallel.
   // The following combinable objects enable the callback function
   // to increment the color counts without using a lock.
   combinable<unsigned int> reds;
   combinable<unsigned int> greens;
   combinable<unsigned int> blues;

   ProcessImage(bmp, 
      [&](DWORD& color) {
         BYTE r, g, b;
         GetRGB(color, r, g, b);
         if (r >= g && r >= b)
            reds.local()++;
         else if (g >= r && g >= b)
            greens.local()++;
         else
            blues.local()++;
      }
   );
   
   // Determine which color is dominant and return the corresponding
   // color mask.

   unsigned int r = reds.combine(plus<unsigned int>());
   unsigned int g = greens.combine(plus<unsigned int>());
   unsigned int b = blues.combine(plus<unsigned int>());

   if (r + r >= g + b)
      return 0x00ff0000;
   else if (g + g >= r + b)
      return 0x0000ff00;
   else
      return 0x000000ff;
}

Die folgende Funktion GetEncoderClsidruft den Klassenbezeichner für den angegebenen MIME-Typ eines Encoders ab. Die Anwendung verwendet diese Funktion, um den Encoder für eine Bitmap abzurufen.

// Retrieves the class identifier for the given MIME type of an encoder.
int GetEncoderClsid(const WCHAR* format, CLSID* pClsid)
{
   UINT  num = 0;          // number of image encoders
   UINT  size = 0;         // size of the image encoder array in bytes

   ImageCodecInfo* pImageCodecInfo = nullptr;

   GetImageEncodersSize(&num, &size);
   if(size == 0)
      return -1;  // Failure

   pImageCodecInfo = (ImageCodecInfo*)(malloc(size));
   if(pImageCodecInfo == nullptr)
      return -1;  // Failure

   GetImageEncoders(num, size, pImageCodecInfo);

   for(UINT j = 0; j < num; ++j)
   {
      if( wcscmp(pImageCodecInfo[j].MimeType, format) == 0 )
      {
         *pClsid = pImageCodecInfo[j].Clsid;
         free(pImageCodecInfo);
         return j;  // Success
      }    
   }

   free(pImageCodecInfo);
   return -1;  // Failure
}

[Nach oben]

Erstellen des Bildverarbeitungsnetzwerks

In diesem Abschnitt wird beschrieben, wie Sie ein Netzwerk asynchroner Nachrichtenblöcke erstellen, die eine Bildverarbeitung für jedes JPEG-Bild (.jpg) in einem bestimmten Verzeichnis durchführen. Das Netzwerk führt die folgenden Bildverarbeitungsvorgänge aus:

  1. Konvertieren Sie für jedes Bild, das von Tom erstellt wurde, in Graustufen.

  2. Entfernen Sie für jedes Bild, das rot als dominante Farbe hat, die grünen und blauen Komponenten, und dunklen sie dann ab.

  3. Wenden Sie für jedes andere Bild sepia toning an.

Das Netzwerk wendet nur den ersten Bildverarbeitungsvorgang an, der einer dieser Bedingungen entspricht. Wenn beispielsweise ein Bild von Tom erstellt wird und rot als dominante Farbe aufweist, wird das Bild nur in Graustufen konvertiert.

Nachdem das Netzwerk jeden Bildverarbeitungsvorgang ausgeführt hat, speichert es das Bild als Bitmapdatei (.bmp).

Die folgenden Schritte zeigen, wie Sie eine Funktion erstellen, die dieses Bildverarbeitungsnetzwerk implementiert, und wendet dieses Netzwerk auf jedes JPEG-Bild in einem bestimmten Verzeichnis an.

So erstellen Sie das Bildverarbeitungsnetzwerk

  1. Erstellen Sie eine Funktion, ProcessImagesdie den Namen eines Verzeichnisses auf dem Datenträger verwendet.

    void ProcessImages(const wstring& directory)
{
}

  2. Erstellen Sie in der ProcessImages Funktion eine countdown_event Variable. Die countdown_event Klasse wird später in dieser exemplarischen Vorgehensweise gezeigt.

    // Holds the number of active image processing operations and 
// signals to the main thread that processing is complete.
countdown_event active(0);

  3. Erstellen Sie ein std::map-Objekt , das einem Bitmap Objekt seinen ursprünglichen Dateinamen zuordnet.

    // Maps Bitmap objects to their original file names.
map<Bitmap*, wstring> bitmap_file_names;

  4. Fügen Sie den folgenden Code hinzu, um die Member des Bildverarbeitungsnetzwerks zu definieren.

     //
 // Create the nodes of the network.
 //

 // Loads Bitmap objects from disk.
 transformer<wstring, Bitmap*> load_bitmap(
    [&](wstring file_name) -> Bitmap* {
       Bitmap* bmp = new Bitmap(file_name.c_str());
       if (bmp != nullptr)
          bitmap_file_names.insert(make_pair(bmp, file_name));
       return bmp;
    }
 );

 // Holds loaded Bitmap objects.
 unbounded_buffer<Bitmap*> loaded_bitmaps;

 // Converts images that are authored by Tom to grayscale.
 transformer<Bitmap*, Bitmap*> grayscale(
    [](Bitmap* bmp) {
       return Grayscale(bmp);
    },
    nullptr,
    [](Bitmap* bmp) -> bool {
       if (bmp == nullptr)
          return false;

       // Retrieve the artist name from metadata.
       UINT size = bmp->GetPropertyItemSize(PropertyTagArtist);
       if (size == 0)
          // Image does not have the Artist property.
          return false;

       PropertyItem* artistProperty = (PropertyItem*) malloc(size);
       bmp->GetPropertyItem(PropertyTagArtist, size, artistProperty);
       string artist(reinterpret_cast<char*>(artistProperty->value));
       free(artistProperty);
       
       return (artist.find("Tom ") == 0);
    }
 );
 
 // Removes the green and blue color components from images that have red as
 // their dominant color.
 transformer<Bitmap*, Bitmap*> colormask(
    [](Bitmap* bmp) {
       return ColorMask(bmp, 0x00ff0000);
    },
    nullptr,
    [](Bitmap* bmp) -> bool { 
       if (bmp == nullptr)
          return false;
       return (GetColorDominance(bmp) == 0x00ff0000);
    }
 );

 // Darkens the color of the provided Bitmap object.
 transformer<Bitmap*, Bitmap*> darken([](Bitmap* bmp) {
    return Darken(bmp, 50);
 });

 // Applies sepia toning to the remaining images.
 transformer<Bitmap*, Bitmap*> sepiatone(
    [](Bitmap* bmp) {
       return Sepiatone(bmp);
    },
    nullptr,
    [](Bitmap* bmp) -> bool { return bmp != nullptr; }
 );

 // Saves Bitmap objects to disk.
 transformer<Bitmap*, Bitmap*> save_bitmap([&](Bitmap* bmp) -> Bitmap* {
    // Replace the file extension with .bmp.
    wstring file_name = bitmap_file_names[bmp];
    file_name.replace(file_name.rfind(L'.') + 1, 3, L"bmp");
    
    // Save the processed image.
    CLSID bmpClsid;
    GetEncoderClsid(L"image/bmp", &bmpClsid);      
    bmp->Save(file_name.c_str(), &bmpClsid);

    return bmp;
 });

 // Deletes Bitmap objects.
 transformer<Bitmap*, Bitmap*> delete_bitmap([](Bitmap* bmp) -> Bitmap* {      
    delete bmp;
    return nullptr;
 });

 // Decrements the event counter.
 call<Bitmap*> decrement([&](Bitmap* _) {      
    active.signal();
 });

  5. Fügen Sie den folgenden Code hinzu, um das Netzwerk zu verbinden.

    //
// Connect the network.
//   

load_bitmap.link_target(&loaded_bitmaps);

loaded_bitmaps.link_target(&grayscale);
loaded_bitmaps.link_target(&colormask);   
colormask.link_target(&darken);
loaded_bitmaps.link_target(&sepiatone);
loaded_bitmaps.link_target(&decrement);

grayscale.link_target(&save_bitmap);
darken.link_target(&save_bitmap);
sepiatone.link_target(&save_bitmap);

save_bitmap.link_target(&delete_bitmap);
delete_bitmap.link_target(&decrement);

  6. Fügen Sie den folgenden Code hinzu, um an den Kopf des Netzwerks den vollständigen Pfad jeder JPEG-Datei im Verzeichnis zu senden.

    // Traverse all files in the directory.
wstring searchPattern = directory;
searchPattern.append(L"\\*");

WIN32_FIND_DATA fileFindData;
HANDLE hFind = FindFirstFile(searchPattern.c_str(), &fileFindData);
if (hFind == INVALID_HANDLE_VALUE) 
   return;
do
{
   if (!(fileFindData.dwFileAttributes & FILE_ATTRIBUTE_DIRECTORY))
   {
      wstring file = fileFindData.cFileName;

      // Process only JPEG files.
      if (file.rfind(L".jpg") == file.length() - 4)
      {
         // Form the full path to the file.
         wstring full_path(directory);
         full_path.append(L"\\");
         full_path.append(file);

         // Increment the count of work items.
         active.add_count();

         // Send the path name to the network.
         send(load_bitmap, full_path);
      }
   }
}
while (FindNextFile(hFind, &fileFindData) != 0); 
FindClose(hFind);

  7. Warten Sie, bis die countdown_event Variable null erreicht.

    // Wait for all operations to finish.
active.wait();

In der folgenden Tabelle werden die Member des Netzwerks beschrieben.

Member Beschreibung
load_bitmap Ein Parallelitätsobjekt::Transformer-Objekt , das ein Bitmap Objekt vom Datenträger lädt, und fügt dem Objekt einen Eintrag hinzu map , um das Bild dem ursprünglichen Dateinamen zuzuordnen.
loaded_bitmaps Eine Parallelität::unbounded_buffer Objekt, das die geladenen Bilder an die Bildverarbeitungsfilter sendet.
grayscale Ein transformer Objekt, das Bilder konvertiert, die von Tom erstellt werden, in Graustufen. Es verwendet die Metadaten des Bilds, um seinen Autor zu bestimmen.
colormask Ein transformer Objekt, das die Grün- und Blaufarbenkomponenten aus Bildern entfernt, die rot als dominante Farbe aufweisen.
darken Ein transformer Objekt, das Bilder abdunkelt, die rot als dominante Farbe aufweisen.
sepiatone Ein transformer Objekt, das Sepia-Toning auf Bilder anwendet, die nicht von Tom verfasst wurden und nicht überwiegend rot sind.
save_bitmap Ein transformer Objekt, das den verarbeiteten image Datenträger als Bitmap speichert. save_bitmap ruft den ursprünglichen Dateinamen aus dem map Objekt ab und ändert die Dateinamenerweiterung in .bmp.
delete_bitmap Ein transformer Objekt, das den Speicher für die Bilder freigibt.
decrement Ein Parallelitätsobjekt::call-Objekt , das als Terminalknoten im Netzwerk fungiert. Das Objekt wird erhöht countdown_event , um der Hauptanwendung zu signalisieren, dass ein Bild verarbeitet wurde.

Der loaded_bitmaps Nachrichtenpuffer ist wichtig, da er als unbounded_buffer Objekt Objekte für mehrere Empfänger bietet Bitmap . Wenn ein Zielblock ein Bitmap Objekt akzeptiert, bietet Bitmap das Objekt dieses unbounded_buffer Objekt keinem anderen Ziel an. Daher ist die Reihenfolge, in der Sie Objekte mit einem unbounded_buffer Objekt verknüpfen, wichtig. Mit den grayscaleBlöcken , colormaskund sepiatone Nachrichten wird jeweils ein Filter verwendet, um nur bestimmte Bitmap Objekte zu akzeptieren. Der decrement Nachrichtenpuffer ist ein wichtiges Ziel des loaded_bitmaps Nachrichtenpuffers, da er alle Bitmap Objekte akzeptiert, die von den anderen Nachrichtenpuffern abgelehnt werden. Ein unbounded_buffer Objekt ist erforderlich, um Nachrichten in der reihenfolge zu verteilen. Daher blockiert ein unbounded_buffer Objekt, bis ein neuer Zielblock damit verknüpft ist, und akzeptiert die Nachricht, wenn keine aktuelle Zielsperre diese Nachricht akzeptiert.

Wenn Ihre Anwendung erfordert, dass mehrere Nachrichtenblöcke die Nachricht verarbeiten, anstatt nur den einen Nachrichtenblock, der die Nachricht zuerst akzeptiert, können Sie einen anderen Nachrichtenblocktyp verwenden, z overwrite_buffer. B. . . Die overwrite_buffer Klasse enthält jeweils eine Nachricht, aber sie verteilt diese Nachricht an jedes seiner Ziele.

Die folgende Abbildung zeigt das Bildverarbeitungsnetzwerk:

Bildverarbeitungsnetzwerk.

Das countdown_event Objekt in diesem Beispiel ermöglicht es dem Bildverarbeitungsnetzwerk, die Hauptanwendung darüber zu informieren, wann alle Bilder verarbeitet wurden. Die countdown_event Klasse verwendet ein Parallelitätsobjekt::event , um zu signalisieren, wenn ein Zählerwert null erreicht. Die Hauptanwendung erhöht den Zähler jedes Mal, wenn er einen Dateinamen an das Netzwerk sendet. Der Terminalknoten des Netzwerks erhöht den Zähler, nachdem jedes Bild verarbeitet wurde. Nachdem die Hauptanwendung das angegebene Verzeichnis durchläuft, wartet sie, bis das countdown_event Objekt signalisiert, dass der Zähler null erreicht hat.

Das folgende Beispiel zeigt die Klasse countdown_event:

// A synchronization primitive that is signaled when its 
// count reaches zero.
class countdown_event
{
public:
   countdown_event(unsigned int count = 0)
      : _current(static_cast<long>(count)) 
   {
      // Set the event if the initial count is zero.
      if (_current == 0L)
         _event.set();
   }
     
   // Decrements the event counter.
   void signal() {
      if(InterlockedDecrement(&_current) == 0L) {
         _event.set();
      }
   }

   // Increments the event counter.
   void add_count() {
      if(InterlockedIncrement(&_current) == 1L) {
         _event.reset();
      }
   }
   
   // Blocks the current context until the event is set.
   void wait() {
      _event.wait();
   }
 
private:
   // The current count.
   volatile long _current;
   // The event that is set when the counter reaches zero.
   event _event;

   // Disable copy constructor.
   countdown_event(const countdown_event&);
   // Disable assignment.
   countdown_event const & operator=(countdown_event const&);
};

[Nach oben]

Vollständiges Beispiel

Der folgende Code veranschaulicht das vollständige Beispiel. Die wmain Funktion verwaltet die GDI+-Bibliothek und ruft die ProcessImages Funktion auf, um die JPEG-Dateien im Sample Pictures Verzeichnis zu verarbeiten.

// image-processing-network.cpp
// compile with: /DUNICODE /EHsc image-processing-network.cpp /link gdiplus.lib
#include <windows.h>
#include <gdiplus.h>
#include <iostream>
#include <map>
#include <agents.h>
#include <ppl.h>

using namespace concurrency;
using namespace Gdiplus;
using namespace std;

// Retrieves the red, green, and blue components from the given
// color value.
void GetRGB(DWORD color, BYTE& r, BYTE& g, BYTE& b)
{
   r = static_cast<BYTE>((color & 0x00ff0000) >> 16);
   g = static_cast<BYTE>((color & 0x0000ff00) >> 8);
   b = static_cast<BYTE>((color & 0x000000ff));
}

// Creates a single color value from the provided red, green, 
// and blue components.
DWORD MakeColor(BYTE r, BYTE g, BYTE b)
{
   return (r<<16) | (g<<8) | (b);
}

// Calls the provided function for each pixel in a Bitmap object.
void ProcessImage(Bitmap* bmp, const function<void (DWORD&)>& f)
{
   int width = bmp->GetWidth();
   int height = bmp->GetHeight();

   // Lock the bitmap.
   BitmapData bitmapData;
   Rect rect(0, 0, bmp->GetWidth(), bmp->GetHeight());
   bmp->LockBits(&rect, ImageLockModeWrite, PixelFormat32bppRGB, &bitmapData);

   // Get a pointer to the bitmap data.
   DWORD* image_bits = (DWORD*)bitmapData.Scan0;

   // Call the function for each pixel in the image.
   parallel_for (0, height, [&, width](int y)
   {      
      for (int x = 0; x < width; ++x)
      {
         // Get the current pixel value.
         DWORD* curr_pixel = image_bits + (y * width) + x;

         // Call the function.
         f(*curr_pixel);
      }
   });

   // Unlock the bitmap.
   bmp->UnlockBits(&bitmapData);
}

// Converts the given image to grayscale.
Bitmap* Grayscale(Bitmap* bmp) 
{
   ProcessImage(bmp, 
      [](DWORD& color) {
         BYTE r, g, b;
         GetRGB(color, r, g, b);

         // Set each color component to the average of 
         // the original components.
         BYTE c = (static_cast<WORD>(r) + g + b) / 3;
         color = MakeColor(c, c, c);
      }
   );
   return bmp;
}

// Applies sepia toning to the provided image.
Bitmap* Sepiatone(Bitmap* bmp) 
{
   ProcessImage(bmp, 
      [](DWORD& color) {
         BYTE r0, g0, b0;
         GetRGB(color, r0, g0, b0);

         WORD r1 = static_cast<WORD>((r0 * .393) + (g0 *.769) + (b0 * .189));
         WORD g1 = static_cast<WORD>((r0 * .349) + (g0 *.686) + (b0 * .168));
         WORD b1 = static_cast<WORD>((r0 * .272) + (g0 *.534) + (b0 * .131));

         color = MakeColor(min(0xff, r1), min(0xff, g1), min(0xff, b1));
      }
   );
   return bmp;
}

// Applies the given color mask to each pixel in the provided image.
Bitmap* ColorMask(Bitmap* bmp, DWORD mask)
{
   ProcessImage(bmp, 
      [mask](DWORD& color) {
         color = color & mask;
      }
   );
   return bmp;
}

// Darkens the provided image by the given amount.
Bitmap* Darken(Bitmap* bmp, unsigned int percent)
{
   if (percent > 100)
      throw invalid_argument("Darken: percent must less than 100.");

   double factor = percent / 100.0;

   ProcessImage(bmp, 
      [factor](DWORD& color) {
         BYTE r, g, b;
         GetRGB(color, r, g, b);
         r = static_cast<BYTE>(factor*r);
         g = static_cast<BYTE>(factor*g);
         b = static_cast<BYTE>(factor*b);
         color = MakeColor(r, g, b);
      }
   );
   return bmp;
}

// Determines which color component (red, green, or blue) is most dominant
// in the given image and returns a corresponding color mask.
DWORD GetColorDominance(Bitmap* bmp)
{
   // The ProcessImage function processes the image in parallel.
   // The following combinable objects enable the callback function
   // to increment the color counts without using a lock.
   combinable<unsigned int> reds;
   combinable<unsigned int> greens;
   combinable<unsigned int> blues;

   ProcessImage(bmp, 
      [&](DWORD& color) {
         BYTE r, g, b;
         GetRGB(color, r, g, b);
         if (r >= g && r >= b)
            reds.local()++;
         else if (g >= r && g >= b)
            greens.local()++;
         else
            blues.local()++;
      }
   );
   
   // Determine which color is dominant and return the corresponding
   // color mask.

   unsigned int r = reds.combine(plus<unsigned int>());
   unsigned int g = greens.combine(plus<unsigned int>());
   unsigned int b = blues.combine(plus<unsigned int>());

   if (r + r >= g + b)
      return 0x00ff0000;
   else if (g + g >= r + b)
      return 0x0000ff00;
   else
      return 0x000000ff;
}

// Retrieves the class identifier for the given MIME type of an encoder.
int GetEncoderClsid(const WCHAR* format, CLSID* pClsid)
{
   UINT  num = 0;          // number of image encoders
   UINT  size = 0;         // size of the image encoder array in bytes

   ImageCodecInfo* pImageCodecInfo = nullptr;

   GetImageEncodersSize(&num, &size);
   if(size == 0)
      return -1;  // Failure

   pImageCodecInfo = (ImageCodecInfo*)(malloc(size));
   if(pImageCodecInfo == nullptr)
      return -1;  // Failure

   GetImageEncoders(num, size, pImageCodecInfo);

   for(UINT j = 0; j < num; ++j)
   {
      if( wcscmp(pImageCodecInfo[j].MimeType, format) == 0 )
      {
         *pClsid = pImageCodecInfo[j].Clsid;
         free(pImageCodecInfo);
         return j;  // Success
      }    
   }

   free(pImageCodecInfo);
   return -1;  // Failure
}

// A synchronization primitive that is signaled when its 
// count reaches zero.
class countdown_event
{
public:
   countdown_event(unsigned int count = 0)
      : _current(static_cast<long>(count)) 
   {
      // Set the event if the initial count is zero.
      if (_current == 0L)
         _event.set();
   }
     
   // Decrements the event counter.
   void signal() {
      if(InterlockedDecrement(&_current) == 0L) {
         _event.set();
      }
   }

   // Increments the event counter.
   void add_count() {
      if(InterlockedIncrement(&_current) == 1L) {
         _event.reset();
      }
   }
   
   // Blocks the current context until the event is set.
   void wait() {
      _event.wait();
   }
 
private:
   // The current count.
   volatile long _current;
   // The event that is set when the counter reaches zero.
   event _event;

   // Disable copy constructor.
   countdown_event(const countdown_event&);
   // Disable assignment.
   countdown_event const & operator=(countdown_event const&);
};

// Demonstrates how to set up a message network that performs a series of 
// image processing operations on each JPEG image in the given directory and
// saves each altered image as a Windows bitmap.
void ProcessImages(const wstring& directory)
{
   // Holds the number of active image processing operations and 
   // signals to the main thread that processing is complete.
   countdown_event active(0);

   // Maps Bitmap objects to their original file names.
   map<Bitmap*, wstring> bitmap_file_names;
      
   //
   // Create the nodes of the network.
   //

   // Loads Bitmap objects from disk.
   transformer<wstring, Bitmap*> load_bitmap(
      [&](wstring file_name) -> Bitmap* {
         Bitmap* bmp = new Bitmap(file_name.c_str());
         if (bmp != nullptr)
            bitmap_file_names.insert(make_pair(bmp, file_name));
         return bmp;
      }
   );

   // Holds loaded Bitmap objects.
   unbounded_buffer<Bitmap*> loaded_bitmaps;
  
   // Converts images that are authored by Tom to grayscale.
   transformer<Bitmap*, Bitmap*> grayscale(
      [](Bitmap* bmp) {
         return Grayscale(bmp);
      },
      nullptr,
      [](Bitmap* bmp) -> bool {
         if (bmp == nullptr)
            return false;

         // Retrieve the artist name from metadata.
         UINT size = bmp->GetPropertyItemSize(PropertyTagArtist);
         if (size == 0)
            // Image does not have the Artist property.
            return false;

         PropertyItem* artistProperty = (PropertyItem*) malloc(size);
         bmp->GetPropertyItem(PropertyTagArtist, size, artistProperty);
         string artist(reinterpret_cast<char*>(artistProperty->value));
         free(artistProperty);
         
         return (artist.find("Tom ") == 0);
      }
   );
   
   // Removes the green and blue color components from images that have red as
   // their dominant color.
   transformer<Bitmap*, Bitmap*> colormask(
      [](Bitmap* bmp) {
         return ColorMask(bmp, 0x00ff0000);
      },
      nullptr,
      [](Bitmap* bmp) -> bool { 
         if (bmp == nullptr)
            return false;
         return (GetColorDominance(bmp) == 0x00ff0000);
      }
   );

   // Darkens the color of the provided Bitmap object.
   transformer<Bitmap*, Bitmap*> darken([](Bitmap* bmp) {
      return Darken(bmp, 50);
   });

   // Applies sepia toning to the remaining images.
   transformer<Bitmap*, Bitmap*> sepiatone(
      [](Bitmap* bmp) {
         return Sepiatone(bmp);
      },
      nullptr,
      [](Bitmap* bmp) -> bool { return bmp != nullptr; }
   );

   // Saves Bitmap objects to disk.
   transformer<Bitmap*, Bitmap*> save_bitmap([&](Bitmap* bmp) -> Bitmap* {
      // Replace the file extension with .bmp.
      wstring file_name = bitmap_file_names[bmp];
      file_name.replace(file_name.rfind(L'.') + 1, 3, L"bmp");
      
      // Save the processed image.
      CLSID bmpClsid;
      GetEncoderClsid(L"image/bmp", &bmpClsid);      
      bmp->Save(file_name.c_str(), &bmpClsid);

      return bmp;
   });

   // Deletes Bitmap objects.
   transformer<Bitmap*, Bitmap*> delete_bitmap([](Bitmap* bmp) -> Bitmap* {      
      delete bmp;
      return nullptr;
   });

   // Decrements the event counter.
   call<Bitmap*> decrement([&](Bitmap* _) {      
      active.signal();
   });

   //
   // Connect the network.
   //   
   
   load_bitmap.link_target(&loaded_bitmaps);
   
   loaded_bitmaps.link_target(&grayscale);
   loaded_bitmaps.link_target(&colormask);   
   colormask.link_target(&darken);
   loaded_bitmaps.link_target(&sepiatone);
   loaded_bitmaps.link_target(&decrement);
   
   grayscale.link_target(&save_bitmap);
   darken.link_target(&save_bitmap);
   sepiatone.link_target(&save_bitmap);
   
   save_bitmap.link_target(&delete_bitmap);
   delete_bitmap.link_target(&decrement);
   
   // Traverse all files in the directory.
   wstring searchPattern = directory;
   searchPattern.append(L"\\*");

   WIN32_FIND_DATA fileFindData;
   HANDLE hFind = FindFirstFile(searchPattern.c_str(), &fileFindData);
   if (hFind == INVALID_HANDLE_VALUE) 
      return;
   do
   {
      if (!(fileFindData.dwFileAttributes & FILE_ATTRIBUTE_DIRECTORY))
      {
         wstring file = fileFindData.cFileName;

         // Process only JPEG files.
         if (file.rfind(L".jpg") == file.length() - 4)
         {
            // Form the full path to the file.
            wstring full_path(directory);
            full_path.append(L"\\");
            full_path.append(file);

            // Increment the count of work items.
            active.add_count();

            // Send the path name to the network.
            send(load_bitmap, full_path);
         }
      }
   }
   while (FindNextFile(hFind, &fileFindData) != 0); 
   FindClose(hFind);
      
   // Wait for all operations to finish.
   active.wait();
}

int wmain()
{
   GdiplusStartupInput gdiplusStartupInput;
   ULONG_PTR           gdiplusToken;

   // Initialize GDI+.
   GdiplusStartup(&gdiplusToken, &gdiplusStartupInput, nullptr);

   // Perform image processing.
   // TODO: Change this path if necessary.
   ProcessImages(L"C:\\Users\\Public\\Pictures\\Sample Pictures");

   // Shutdown GDI+.
   GdiplusShutdown(gdiplusToken);
}

Die folgende Abbildung zeigt die Beispielausgabe. Jedes Quellbild befindet sich über dem entsprechenden geänderten Bild.

Beispielausgabe für das Beispiel.

Lighthouse wird von Tom Alphin verfasst und daher in Graustufen konvertiert. Chrysanthemum, Desert, Koalaund Tulips haben Rot als dominante Farbe und daher werden die blauen und grünen Farbkomponenten entfernt und abgedunkelt. Hydrangeas, Jellyfishund Penguins entsprechen sie den Standardkriterien und sind daher sepia toned.

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Kompilieren des Codes

Kopieren Sie den Beispielcode, fügen Sie ihn in ein Visual Studio-Projekt ein, oder fügen Sie ihn in eine Datei ein, die benannt image-processing-network.cpp ist, und führen Sie dann den folgenden Befehl in einem Visual Studio-Eingabeaufforderungsfenster aus.

cl.exe /DUNICODE /EHsc image-processing-network.cpp /link gdiplus.lib

Siehe auch

Exemplarische Vorgehensweisen für die Concurrency Runtime