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1、算法叙述
算法参考自：【RGBA alpha 透明度混合算法】 ，下面的叙述和实现中有一些个人修改在里面。
1.1、透明度混合算法1
R1、G1、B1、Alpha1 为前景颜色值，R2、G2、B2、Alpha2 为背景颜色值，则：
Alpha = 1 - (1 - Alpha1) * ( 1 - Alpha2)
R = (R1 * Alpha1 + R2 * Alpha2 * (1-Alpha1))/Alpha
G = (G1 * Alpha1 + G2 * Alpha2 * (1-Alpha1))/Alpha
B = (B1 * Alpha1 + B2 * Alpha2 * (1-Alpha1))/Alpha
这里的Alpha取值范围是[0,1]，需要使用到浮点计算（实数计算）。对于我们常见的8位图像，我们可以将其值域改为[0,255]进行计算，具体的见下面测试代码。
1.2、AlphaBlend算法介绍
混合算法目前在常用到的算法是AlphaBlend。
计算公式如下:假设一幅图像是A，另一幅透明的图像是B，那么透过B去看A，看上去的图像C就是B和A的混合图像，
设B图像的透明度为alpha(取值为0-1，1为完全透明，0为完全不透明).
Alpha混合公式如下：
R(C)=(1-alpha)*R(B) + alpha*R(A)
G(C)=(1-alpha)*G(B) + alpha*G(A)
B(C)=(1-alpha)*B(B) + alpha*B(A)
R(x)、G(x)、B(x)分别指颜色x的RGB分量原色值。从上面的公式可以知道，Alpha其实是一个决定混合透明度的数值。
这里只对B图的Alpha进行了处理，但A图本身如果也有透明通道的，也需要进行一样的处理，即
A(C)=(1-alpha)*A(B) + alpha*A(A)
1.3、简易Alpha混合算法
首先，要能取得上层与下层颜色的 RGB三基色，然后用r,g,b 为最后取得的颜色值；r1、g1、b1是上层的颜色值；r2、g2、b2是下层颜色值，若Alpha=上层透明度，则：
-
当Alpha=50%时
r = r1/2 + r2/2; g = g1/2 + g2/2; b = b1/2 + b2/2; -
当Alpha<50%时
r = r1 - r1/Alpha + r2/Alpha; g = g1 - g1/Alpha + g2/Alpha; b = b1 - b1/Alpha + b2/Alpha; -
当Alpha>50%时
r = r1/Alpha + r2 - r2/Alpha; g = g1/Alpha + g2 - g2/Alpha; b = b1/Alpha + b2 - b2/Alpha;
这个算法比较简单，我也没有去做实现。简单来说这里就是看透明度高是否超过50%，来决定是上下层图像谁占主导地位。
2、算法实现代码和测试
实现其实是很简单的，只是注意下面没有实数的计算，都是使用的整数计算，要注意移位与抹零的操作别出错。
下面的rgba1表示前景图（我的代码里是水印图）的一个像素值，是RGBA8888格式的。rgba2表示背景图的一个像素值。a1表示rgba1中的Alpha分量值，a2表示rgba2中的Alpha分量值。
2.1、透明度混合算法1实现代码
// 如果alpha的值域是[0,1]，这里相当于将其拉伸为[0,255]
// 所以相当于是 Alpha = 1 - (1 - Alpha1) * ( 1 - Alpha2)乘以了两次255
// 当a1和a2都接近于0的时候，会导致计算得到的A值不为0，导致叠加不正常
uint32_t A = (0xffff - (0xff - a1)*(0xff - a2));
// 下面左边部分少左移8位，相当于乘以了255
uint32_t R = (((rgba1 << 8 &0xff00U) * a1 + (rgba2 >> 0 &0xffU) * a2 *(0xff - a1))/A)&0xffU;
uint32_t G = (((rgba1 >> 0 &0xff00U) * a1 + (rgba2 >> 8 &0xffU) * a2 *(0xff - a1))/A)&0xffU;
uint32_t B = (((rgba1 >> 8 &0xff00U) * a1 + (rgba2 >> 16&0xffU) * a2 *(0xff - a1))/A)&0xffU;
2.1、AlphaBlend算法实现代码
uint32_t A = a1;
uint32_t R = (((rgba1 >> 0 &0xffU) * A + (rgba2 >> 0 &0xffU) *(0xff - A)) >> 8)&0xffU;
uint32_t G = (((rgba1 >> 8 &0xffU) * A + (rgba2 >> 8 &0xffU) *(0xff - A)) >> 8)&0xffU;
uint32_t B = (((rgba1 >> 16&0xffU) * A + (rgba2 >> 16&0xffU) *(0xff - A)) >> 8)&0xffU;
A = ((a1 * A + a2 *(0xff - A)) >> 8)&0xffU; // 必须对Alpha波段也处理
2.3、测试截图
2.4、完整测试程序代码
#include <QApplication>
#include <QWidget>
#include <QLineEdit>
#include <QPushButton>
#include <QVBoxLayout>
#include <QHBoxLayout>
#include <QFileDialog>
#include <QWebEngineView>
#include <QXmlStreamWriter>
#include <QBuffer>
int main(int argc, char *argv[])
{
QApplication a(argc, argv);
QImage bkImage,wmImage;
QImage mixImage1,mixImage2;
// 创建窗口
QWidget widget;
// 添加控件
QWebEngineView *wevView = new QWebEngineView(&widget);
QLineEdit* leBkImagePath = new QLineEdit(&widget);
QLineEdit* leWmImagePath = new QLineEdit(&widget);
QPushButton* pbSelectBkFile = new QPushButton(QStringLiteral("选择背景图"),&widget);
QPushButton* pbSelectWmFile = new QPushButton(QStringLiteral("选择水印图"),&widget);
QPushButton* pbRunMix = new QPushButton(QStringLiteral("执行叠加"),&widget);
//pbRunDetect->setEnabled(false);
QHBoxLayout* hbLayout = new QHBoxLayout;
// 设置布局
hbLayout->addWidget(leBkImagePath);
hbLayout->addWidget(pbSelectBkFile);
hbLayout->addWidget(leWmImagePath);
hbLayout->addWidget(pbSelectWmFile);
hbLayout->addWidget(pbRunMix);
QVBoxLayout* vbLayout = new QVBoxLayout(&widget);
vbLayout->addLayout(hbLayout);
vbLayout->addWidget(wevView);
// 添加处理操作
std::function<void()> updateHtmlView =
[wevView,&bkImage,&wmImage,&mixImage1,&mixImage2]()
{
QByteArray html;
{
QXmlStreamWriter writer(&html);
writer.setAutoFormatting(true);
writer.writeStartDocument();
writer.writeStartElement("html");
writer.writeStartElement("body");
writer.writeAttribute("bgcolor","gray");
QStringList imgName =
{
QStringLiteral("背景图"),
QStringLiteral("水印图"),
QStringLiteral("算法1结果图"),
QStringLiteral("算法2结果图")
};
QList<QImage*> imgRef =
{
&bkImage,&wmImage,&mixImage1,&mixImage2
};
for(int i=0;i<imgName.size();++i){
if(imgRef[i]->isNull()){continue;}
writer.writeTextElement("h2",imgName[i]);
writer.writeStartElement("img");
QBuffer buffer;
imgRef[i]->save(&buffer,"PNG");
writer.writeAttribute("src","data:image/png;base64," + buffer.data().toBase64());
writer.writeEndElement();
}
writer.writeEndElement();
writer.writeEndElement();
}
wevView->setHtml(QString::fromUtf8(html));
};
QObject::connect(pbSelectBkFile,&QPushButton::clicked,
[leBkImagePath,&bkImage,&widget,&updateHtmlView]()
{
static QString path(".");
path = QFileDialog::getOpenFileName(&widget,
QStringLiteral("选择背景图"),
path,
QString("Images (*.png *.jpg *.jpeg *.jfif)"));
if(path.isEmpty()){return;}
QImage image;
if(!image.load(path)){return;}
bkImage = image.convertToFormat(QImage::Format_RGBA8888);
leBkImagePath->setText(path);
updateHtmlView();
});
QObject::connect(pbSelectWmFile,&QPushButton::clicked,
[leWmImagePath,&bkImage,&wmImage,&widget,&updateHtmlView]()
{
static QString path(".");
path = QFileDialog::getOpenFileName(&widget,
QStringLiteral("选择水印图"),
path,
QString("Images (*.png)"));
if(path.isEmpty()){return;}
QImage image;
if(!image.load(path)){return;}
// 水印图不能比背景图大
int w = image.width() * 2 > bkImage.width() ? bkImage.width()/2:image.width();
int h = image.height() * w / image.width();
h = h > bkImage.height()?bkImage.height():h;
wmImage = image.scaledToHeight(h).convertToFormat(QImage::Format_RGBA8888);
leWmImagePath->setText(path);
updateHtmlView();
});
QObject::connect(pbRunMix,&QPushButton::clicked,
[&bkImage,&wmImage,&mixImage1,&mixImage2,&updateHtmlView]
{
mixImage1 = mixImage2 = bkImage;
for(int r = 0;r < wmImage.height();++r){
uint32_t* pBgLine = reinterpret_cast<uint32_t*>(bkImage.bits() + bkImage.bytesPerLine()*r);
uint32_t* pWmLine = reinterpret_cast<uint32_t*>(wmImage.bits() + wmImage.bytesPerLine()*r);
uint32_t* pM1Line = reinterpret_cast<uint32_t*>(mixImage1.bits() + mixImage1.bytesPerLine()*r);
uint32_t* pM2Line = reinterpret_cast<uint32_t*>(mixImage2.bits() + mixImage2.bytesPerLine()*r);
for(int c=0;c<wmImage.width();++c){
uint32_t rgba1 = pWmLine[c];
uint32_t rgba2 = pBgLine[c];
uint32_t a1 = rgba1 >> 24;
uint32_t a2 = rgba2 >> 24;
{
// 如果alpha的值域是[0,1]，这里相当于将其拉伸为[0,255]
// 所以相当于是 Alpha = 1 - (1 - Alpha1) * ( 1 - Alpha2)乘以了两次255
uint32_t A = (0xffff - (0xff - a1)*(0xff - a2));
// 下面左边部分少左移8位，相当于乘以了255
uint32_t R = (((rgba1 << 8 &0xff00U) * a1 + (rgba2 >> 0 &0xffU) * a2 *(0xff - a1))/A)&0xffU;
uint32_t G = (((rgba1 >> 0 &0xff00U) * a1 + (rgba2 >> 8 &0xffU) * a2 *(0xff - a1))/A)&0xffU;
uint32_t B = (((rgba1 >> 8 &0xff00U) * a1 + (rgba2 >> 16&0xffU) * a2 *(0xff - a1))/A)&0xffU;
pM1Line[c] = R|(G<<8)|(B<<16)|((A&0xff)<<24);
}
{
uint32_t A = a1;
uint32_t R = (((rgba1 >> 0 &0xffU) * A + (rgba2 >> 0 &0xffU) *(0xff - A)) >> 8)&0xffU;
uint32_t G = (((rgba1 >> 8 &0xffU) * A + (rgba2 >> 8 &0xffU) *(0xff - A)) >> 8)&0xffU;
uint32_t B = (((rgba1 >> 16&0xffU) * A + (rgba2 >> 16&0xffU) *(0xff - A)) >> 8)&0xffU;
A = ((a1 * A + a2 *(0xff - A)) >> 8)&0xffU; // 必须对Alpha波段也处理
pM2Line[c] = R|(G<<8)|(B<<16)|(A<<24);
}
}
}
updateHtmlView();
});
widget.resize(1024,768);
widget.show();
return a.exec();
}