Void Negative(unsigned char *Image, int m, int n)

{

int i;

for(i=0; i<m*n; i++) Image[i] = ~Image[i];

}

В качестве параметров в подпрограмму передается указатель на массив Image, содержащий изображение, а также размеры этого массива – количество строк m и столбцов n. Изображение является двумерным массивом, но в подпрограмму передается как одномерный массив и обрабатывается как одномерный массив, поэтому преобразования индексов не требуется.

Сама операция получения негативного изображения заключается в том, что прямой код числа, являющегося кодом яркости точки изображения, преобразуется в обратный код. Яркие точки в результате становятся темными и наоборот.

Операции отражения (слева направо и сверху вниз) и поворота (на 90 или 180) сводятся к перестановке элементов матрицы изображения, для чего требуется организовать два вложенных цикла – по строкам (внешний) и по столбцам (внутренний).

Так как для хранения изображений требуется большой объем оперативной памяти, при выполнении отражения или поворота на 180 можно (с целью экономии) записывать результат в область памяти, в которой хранилось исходное изображение. Составление соответствующих алгоритмов требует определенной аккуратности: как и в случае транспонирования матрицы, нужно следить за тем, чтобы не переставить дважды одну и ту же пару элементов.

При отражении слева направо левая половина изображения меняется местами с правой (рис. 8), поэтому цикл по столбцам продолжается до n/2: колонка с номером x меняется местами с колонкой с номером (n-x-1). Если изображение имеет нечетное количество колонок, колонку, лежащую на оси симметрии, переставлять не требуется.

Рис. 8. Перестановка столбцов при отражении изображения слева направо

Пример подпрограммы, которая выполняет отражение изображения слева направо:

Void LeftToRight(unsigned char *Image, int m, int n)

{

int x, y;

unsigned char b;

for(y=0; y<m; y++) for(x=0; x<n/2; x++)

{

// Перестановка элементов массива

b = Image[y*n+x];

Image[y*n+x] = Image[y*n+n-x-1];

Image[y*n+n-x-1] = b;

}

}

При отражении сверху вниз верхняя половина изображения меняется местами с нижней (рис. 9) , поэтому цикл по строкам продолжается до m/2: строка с номером y меняется местами с строкой с номером (m-y-1). Если изображение имеет нечетное количество строк, строку, лежащую на оси симметрии, переставлять не требуется.

Рис. 9. Перестановка строк при отражении изображения сверху вниз

Поворот двумерного массива на 180 (рис. 10) эквивалентен отражению одномерного массива слева направо (рис. 11). Таким образом, с изображением можно работать как с одномерным массивом: элемент с индексом i меняется местами с элементом с индексом mn–i–1, а индекс i в цикле изменяется от 0 до (mn)/2.

Рис. 10. Перестановка элементов изображения при повороте на 180

Рис. 11. Отражение одномерного массива

При повороте на 90 (рис. 12), если матрица не является квадратной (имеет размер mn), память сэкономить не удается – приходится создавать дополнительный массив размера nm для сохранения результата. Индекс в этом случае последовательно пробегает все строки и столбцы исходного массива.

Рис. 12. Поворот изображения на 90 по часовой стрелке

Массив цветного изображения является трехмерным (первое измерение – строки изображения, второе – столбцы, третье – цветовые компоненты).

Для того, чтобы преобразовать цветное изображение из формата TrueColor в черно-белое с 256 градациями серого цвета, требуется для каждой точки вычислить усредненную яркость по всем цветовым компонентам.

Для вычисления средней яркости нужно вначале разделить яркость по каждой из трех цветовых компонент (R, G и B) на 3, а затем вычислить сумму. Поступать наоборот (вначале вычислить сумму, а затем разделить ее на 3) нельзя – может произойти переполнение разрядной сетки, что приведет к искажению изображения.

Масштабирование – это увеличение или уменьшение изображения.

Наиболее простая разновидность масштабирования – увеличение изображения в целое число раз. Для увеличения изображения в k раз каждая точка должна быть преобразована в квадрат размером kk точек (рис. 13). Недостаток этого алгоритма – сильно выраженная ступенчатость изображения (лестничный эффект).

Рис. 13. Увеличение изображения в два раза

Чтобы уменьшить изображение в k раз, его требуется разбить на квадраты размером kk точек (рис. 14). Яркость точки уменьшенного изображения вычисляется как усредненная яркость всех точек соответствующего квадрата, т.е. сумма яркостей точек делится на k². Для цветного изображения усредненная яркость по каждой цветовой компоненте вычисляется отдельно. Недостаток этого алгоритма – теряются мелкие детали изображения.

Рис. 14. Уменьшение изображения в три раза

При выполнении операции масштабирования требуется организовать четыре вложенных цикла. Для увеличения изображения нужно поочередно обработать все точки исходного изображения, т.е. требуются циклы по строкам и столбцам исходного изображения; кроме того, для копирования кода яркости точки нужны циклы по строкам и столбцам квадратика, в который эта точка преобразуется на увеличенном изображении. Для уменьшения изображения нужно вычислить яркость всех точек уменьшенного изображения, т.е. требуются циклы по строкам и столбцам уменьшенного изображения; кроме того, для определения яркости очередной точки уменьшенного изображения нужны циклы по строкам и столбцам квадратика исходного изображения, для которого вычисляется средняя яркость.

Вывод изображения на экран сводится к копированию данных из массива, содержащего изображение, в некоторую область видеопамяти. Для выполнения копирования требуется два вложенных цикла: внешний – по строкам изображения, внутренний – по столбцам. Видеопамять с точки зрения видеоконтроллера представляет собой двумерный массив, с точки зрения центрального процессора – одномерный массив, поэтому в процессе копирования потребуется выполнение преобразования координат двумерного массива в координаты одномерного.