Halcon HImage 与 Qt QImage 的相互转换
以前一直是用 OpenCV 开发机器视觉算法，最近由于某些机缘开始接触学习 Halcon。Halcon 确实是功能强大，用 Halcon 写算法比 OpenCV 方便了太多。但是 Halcon 与OpenCV一样，专注于视觉算法，如果要开发软件界面或者与其他程序交互，Halcon 就不是很擅长了。所以我还是决定用 C++ Qt 做我的程序，只在需要视觉算法的地方用Halcon 提供的算子。今天花了半天时间研究了如何在 Halcon 和 Qt 间传递图像数据。
原理讲解
Qt 中用 QImage 来存放图像数据，Halcon 中则是 HImage。对于灰度图像，这两个类的存储方式类似，都是一个大数组。但是对于彩色图像，存储方式就有很大不同了。
QImage 中彩色图像的各个分量是交替存储的。比如 RGB32 格式，RGB 三个颜色分量打包成一个 32 bits 的dword，然后像素点按照 row major 的方式依次存储在内存中。QImage 支持的彩色图像的种类很多，比如 RGB888、RGB555、RGB565、RGB32 等。我的代码实现中只支持 RGB888 和 RGB32 这两种。其余的因为很少能用到，所以暂时先不考虑。
HImage 中彩色图像的各个分量是单独存储的，简单的说就是 RGB 分别存到 3 个数组中。而且 HImage 不支持 Alpha 通道。由于 HImage 与 QImage 在内存中存储彩色图像时的巨大区别，因此这两个类之间很难共享同一个图像数据。所以在下面的代码中都对图像数据进行了拷贝操作。当然如果只是灰度图像的话，是可以共享数据的。在本文的最后我也会简单介绍一下如何共享数据。
HImage -> QImage
我的实现方式是先给 QImage 分配合适的数据空间。然后把 HImage 里面的数据拷贝到 QImage 中。如果是 灰度图像可以用 HImage::GetImagePointer1 获得图像数据的首地址。
void* HImage::GetImagePointer1(HString* Type, Hlong* Width, Hlong* Height)
如果是彩色图像则是用 HImage::GetImagePointer3 来获得图像数据各个颜色分量的首地址。
void HImage::GetImagePointer3(void** PointerRed, void** PointerGreen, void** PointerBlue, HString* Type, Hlong* Width, Hlong* Height)
得到了HImage 中数据的地址之后拷贝就很简单了。获得 QImage 中图像数据的地址可以用下面两个函数：
1 uchar *QImage::bits()
2 uchar *QImage::scanLine(int i)
下面直接贴出实现代码：
1 /**
2 * @brief HImage2QImage 将 Halcon 的 HImage 转换为 Qt 的 QImage
3 * @param from HImage ，暂时只支持 8bits 灰度图像和 8bits 的 3 通道彩色图像
4 * @param to QImage ，这里 from 和 to 不共享内存。如果 to 的内存大小合适，那么就不用重新分配内存。所以可以加快速度。
5 * @return true 表示转换成功，false 表示转换失败
6 */
7 bool HImage2QImage(HalconCpp::HImage &from, QImage &to)
8 {
9 Hlong width;
10 Hlong height;
11 from.GetImageSize(&width, &height);
12
13 HTuple channels = from.CountChannels();
14 HTuple type = from.GetImageType();
15
16 if( strcmp(type[0].S(), "byte" )) // 如果不是 byte 类型，则失败
17 {
18 return false;
19 }
20
21 QImage::Format format;
22 switch(channels[0].I())
23 {
24 case 1:
25 format = QImage::Format_Grayscale8;
26 break;
27 case 3:
28 format = QImage::Format_RGB32;
29 break;
30 default:
31 return false;
32 }
33
34 if(to.width() != width || to.height() != height || to.format() != format)
35 {
36 to = QImage(static_cast<int>(width),
37 static_cast<int>(height),
38 format);
39 }
40 HString Type;
41 if(channels[0].I() == 1)
42 {
43 unsigned char * pSrc = reinterpret_cast<unsigned char *>( from.GetImagePointer1(&Type, &width, &height) );
44 memcpy( to.bits(), pSrc, static_cast<size_t>(width) * static_cast<size_t>(height) );
45 return true;
46 }
47 else if(channels[0].I() == 3)
48 {
49 uchar *R, *G, *B;
50 from.GetImagePointer3(reinterpret_cast<void **>(&R),
51 reinterpret_cast<void **>(&G),
52 reinterpret_cast<void **>(&B), &Type, &width, &height);
53
54 for(int row = 0; row < height; row ++)
55 {
56 QRgb* line = reinterpret_cast<QRgb*>(to.scanLine(row));
57 for(int col = 0; col < width; col ++)
58 {
59 line[col] = qRgb(*R++, *G++, *B++);
60 }
61 }
62 return true;
63 }
64
65 return false;
66 }
QImage ->HImage
这里的知识点就是拿到 QImage 的数据后如何构造 HImage。对于彩色图像来说，可以用如下的函数：
void HImage::GenImageInterleaved(void* PixelPointer, const char* ColorFormat, Hlong OriginalWidth, Hlong OriginalHeight, Hlong Alignment, const char* Type, Hlong ImageWidth, Hlong ImageHeight, Hlong StartRow, Hlong StartColumn, Hlong BitsPerChannel, Hlong BitShift)
对于灰度图像，如下面的函数：
void HImage::GenImage1(const char* Type, Hlong Width, Hlong Height, void* PixelPointer)
对于彩色图像，用如下的函数：
void HImage::GenImageInterleaved(void* PixelPointer, const char* ColorFormat, Hlong OriginalWidth, Hlong OriginalHeight, Hlong Alignment, const char* Type, Hlong ImageWidth, Hlong ImageHeight, Hlong StartRow, Hlong StartColumn, Hlong BitsPerChannel, Hlong BitShift)
这里多说一句，如果我们的图像数据的各个颜色分量本来就是分离的，那么可以用下面的函数：
void HImage::GenImage3(const char* Type, Hlong Width, Hlong Height, void* PixelPointerRed, void* PixelPointerGreen, void* PixelPointerBlue)
有了这两个函数就够了，下面是我的实现代码：
1 /**
2 * @brief QImage2HImage 将 Qt QImage 转换为 Halcon 的 HImage
3 * @param from 输入的 QImage
4 * @param to 输出的 HImage ，from 和 to 不共享内存数据。 每次都会为 to 重新分配内存。
5 * @return true 表示转换成功，false 表示转换失败。
6 */
7 bool QImage2HImage(QImage &from, HalconCpp::HImage &to)
8 {
9 if(from.isNull()) return false;
10
11 int width = from.width(), height = from.height();
12 QImage::Format format = from.format();
13
14 if(format == QImage::Format_RGB32 ||
15 format == QImage::Format_ARGB32 ||
16 format == QImage::Format_ARGB32_Premultiplied)
17 {
18 to.GenImageInterleaved(from.bits(), "rgbx", width, height, 0, "byte", width, height, 0, 0, 8, 0);
19 return true;
20 }
21 else if(format == QImage::Format_RGB888)
22 {
23 to.GenImageInterleaved(from.bits(), "rgb", width, height, 0, "byte", width, height, 0, 0, 8, 0);
24 return true;
25 }
26 else if(format == QImage::Format_Grayscale8 || format == QImage::Format_Indexed8)
27 {
28 to.GenImage1("byte", width, height, from.bits());
29 return true;
30 }
31 return false;
32 }
灰度图像如何共享内存
这里需要我们知道两个函数，一个是 HImage 的：
void HImage::GenImage1Extern(const char* Type, Hlong Width, Hlong Height, void* PixelPointer, void* ClearProc)
利用这个函数生成的 HImage 不拷贝图像数据，在析构时通过 ClearProc 来删除图像数据，如果 ClearProc 传个 null 进去，那么就不负责删除了。
QImage 中也有类似的构造函数：
QImage::QImage(uchar *data, int width, int height, Format format, QImageCleanupFunction cleanupFunction = Q_NULLPTR, void *cleanupInfo = Q_NULLPTR)
用这个构造函数构造QImage 时不复制图像数据。
有这两个函数，就可以实现 QImage 与 HImage 灰度图像的数据共享了。具体的实现代码大家自己写吧。
但是彩色图像似乎是没有办法共享的。