做一个用python脚本生成bmp位图的小工具

2024-09-06 23:38
文章标签 python 工具 生成 脚本 位图 bmp

本文主要是介绍做一个用python脚本生成bmp位图的小工具，希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！

需求

我有一些用代码生成位图的需求，例如给定一个坐标（x，y），通过一定的逻辑得到对应的颜色值。目的是以这样的方式得到一些用于调试的位图。

实现这个目的有多种方法，不过我最大的期望是—— “易用性” ：我希望当我想生成一个位图时，所做的操作达到最小。这意味着：

  • 首先，这个“工具”不是一个纯C++的工程，否则我每次想生成新位图时，都需要打开我的工程，修改代码后，重新编译。换句话说，生成图片的逻辑需要在动态的脚本里，而不是需要编译的静态语言里。
  • Python脚本看起来是个可行的方案。不过这个“工具”也不应是个纯Python脚本，因为我觉得运行脚本也需要一定的操作量。
  • 我觉得，一个拥有图形界面的exe是最方便的“工具”。我可以在界面上写逻辑，随后点击一个按钮，就可以生成位图了。

另外，我还希望我的“工具”能够较为 “独立” ，这意味它的依赖尽可能少，这样我更方便在其他的环境中使用，或者分享出去。

我的方案

首先，生成图片的逻辑我想用Python脚本。不过生成BMP图片的代码我还是选择用C++，理由是我对python不够熟悉，我担心需要依赖其他的python模块，使得工具不太“独立”。
而图形界面我选择用C# Windows窗体，界面上可以指定位图的长宽信息以及生成图片的逻辑的python语句，当点击【生成】按钮后，会将这些作为参数传递给C++程序。
在这里插入图片描述

步骤1. 在C++中生成BMP图片

BMP文件格式

关于BMP文件的格式，以及如何生成一个BMP图片，网上已有很多资料可以参考，我主要参考了：
C语言集锦（一） C代码生成图片:BMP、PNG和JPEG - 星云的彼岸 - 博客园
c++创建BMP文件并写入数据_kupePoem的专栏-CSDN博客
BMP图像数据格式详解 - 屌丝迷途 - 博客园

总的来说，BMP文件的格式比较简单：

  • 开头是BMP文件头：BITMAPFILEHEADER
  • 紧接着是BMP信息头：BITMAPINFOHEADER
  • 随后是图像数据
C++工程

在这里插入图片描述

#include <iostream>#pragma pack(2)//影响了“对齐”。可以实验前后 sizeof(BITMAPFILEHEADER) 的差别typedef unsigned char  BYTE;
typedef unsigned short WORD;
typedef unsigned long  DWORD;
typedef long    LONG;//BMP文件头：
struct BITMAPFILEHEADER 
{WORD  bfType;		//文件类型标识，必须为ASCII码“BM”DWORD bfSize;		//文件的尺寸，以byte为单位WORD  bfReserved1;	//保留字，必须为0WORD  bfReserved2;	//保留字，必须为0DWORD bfOffBits;	//一个以byte为单位的偏移，从BITMAPFILEHEADER结构体开始到位图数据
};//BMP信息头：
struct BITMAPINFOHEADER 
{DWORD biSize;			//这个结构体的尺寸LONG  biWidth;			//位图的宽度LONG  biHeight;			//位图的长度WORD  biPlanes;			//The number of planes for the target device. This value must be set to 1.WORD  biBitCount;		//一个像素有几位DWORD biCompression;    //0：不压缩，1：RLE8，2：RLE4DWORD biSizeImage;      //4字节对齐的图像数据大小LONG  biXPelsPerMeter;  //用象素/米表示的水平分辨率LONG  biYPelsPerMeter;  //用象素/米表示的垂直分辨率DWORD biClrUsed;        //实际使用的调色板索引数，0：使用所有的调色板索引DWORD biClrImportant;	//重要的调色板索引数，0：所有的调色板索引都重要
};//一个像素的颜色信息
struct RGBColor
{char B;		//蓝char G;		//绿char R;		//红
};//将颜色数据写到一个BMP文件中
//FileName:文件名
//ColorBuffer:颜色数据
//ImageWidth:图像宽度
//ImageHeight:图像长度
void WriteBMP(const char* FileName, RGBColor* ColorBuffer, int ImageWidth, int ImageHeight)
{//颜色数据总尺寸：const int ColorBufferSize = ImageHeight * ImageWidth * sizeof(RGBColor);//文件头BITMAPFILEHEADER fileHeader;fileHeader.bfType = 0x4D42;	//0x42是'B'；0x4D是'M'fileHeader.bfReserved1 = 0;fileHeader.bfReserved2 = 0;fileHeader.bfSize = sizeof(BITMAPFILEHEADER) + sizeof(BITMAPINFOHEADER) + ColorBufferSize;fileHeader.bfOffBits = sizeof(BITMAPFILEHEADER) + sizeof(BITMAPINFOHEADER);//信息头BITMAPINFOHEADER bitmapHeader = { 0 };bitmapHeader.biSize = sizeof(BITMAPINFOHEADER);bitmapHeader.biHeight = ImageHeight;bitmapHeader.biWidth = ImageWidth;bitmapHeader.biPlanes = 1;bitmapHeader.biBitCount = 24;bitmapHeader.biSizeImage = ColorBufferSize;bitmapHeader.biCompression = 0; //BI_RGBFILE *fp;//文件指针//打开文件（没有则创建）fopen_s(&fp, FileName, "wb");//写入文件头和信息头fwrite(&fileHeader, sizeof(BITMAPFILEHEADER), 1, fp);fwrite(&bitmapHeader, sizeof(BITMAPINFOHEADER), 1, fp);//写入颜色数据fwrite(ColorBuffer, ColorBufferSize, 1, fp);fclose(fp);
}int main()
{int ImageWidth = 256;	//图片宽度int ImageHeight = 256;	//图片长度const char* FileName = "test.bmp";//输出图片名字//颜色数据RGBColor* ColorBuffer = new RGBColor[ImageWidth*ImageWidth];//--------------------图片中颜色数据--------------------//暂时用C++代码写，之后期望被替换为python脚本的逻辑for (int y = 0; y < ImageHeight; y++)for (int x = 0; x < ImageWidth; x++){int index = x + y * ImageWidth;ColorBuffer[index].R = x;ColorBuffer[index].G = y;ColorBuffer[index].B = y;}//------------------------------------------------------//写入BMP文件：WriteBMP(FileName, ColorBuffer, ImageWidth, ImageHeight);//打开文件：system(FileName);return 0;
}

其中，生成图像的逻辑是：（之后期望被替换为python脚本的逻辑）

ColorBuffer[index].R = x;
ColorBuffer[index].G = y;
ColorBuffer[index].B = y;

生成的图片为：
在这里插入图片描述

步骤2. 使用python脚本作为处理图片颜色的逻辑

在上一篇博客《实践在C++中调用Python函数》中，有实践如何在C代码中与python进行交互。这里和之前的类似。

#include "Python.h"

main函数修改如下：

int main()
{int ImageWidth = 256;	//图片宽度int ImageHeight = 256;	//图片长度const char* FileName = "test.bmp";//输出图片名字//颜色数据RGBColor* ColorBuffer = new RGBColor[ImageWidth*ImageWidth];//准备python的环境----------------------------------------Py_SetProgramName(L"PictureGenerator");Py_Initialize();//定义计算颜色值的函数【ProcessPixel】，当前硬编码，之后期望作为参数传入PyRun_SimpleString(	"def ProcessPixel(x,y):\n""    r = x\n""    g = 128\n""    b = y\n""    return r,g,b\n");//main模块：PyObject* mainModule = PyImport_ImportModule("__main__");//找到【ProcessPixel】函数的地址PyObject* pFunc_ProcessPixel = PyObject_GetAttrString(mainModule, "ProcessPixel");//--------------------图片中颜色数据--------------------//将逐个像素调用【ProcessPixel】函数for (int y = 0; y < ImageHeight; y++)for (int x = 0; x < ImageWidth; x++){int index = x + y * ImageWidth;//设置参数的值x,yPyObject* pArgs = PyTuple_New(2);		PyTuple_SetItem(pArgs, 0, PyLong_FromLong(x));PyTuple_SetItem(pArgs, 1, PyLong_FromLong(y));//调用函数PyObject* pReturnValue = PyObject_CallObject(pFunc_ProcessPixel, pArgs);//拆解返回结果		ColorBuffer[index].R = PyLong_AsLong(PyTuple_GetItem(pReturnValue, 0));ColorBuffer[index].G = PyLong_AsLong(PyTuple_GetItem(pReturnValue, 1));ColorBuffer[index].B = PyLong_AsLong(PyTuple_GetItem(pReturnValue, 2));}//------------------------------------------------------//写入BMP文件：WriteBMP(FileName, ColorBuffer, ImageWidth, ImageHeight);//打开文件：system(FileName);return 0;
}

其中，生成图像的逻辑在Python脚本中：

PyRun_SimpleString(	"def ProcessPixel(x,y):\n""    r = x\n""    g = 128\n""    b = y\n""    return r,g,b\n");

生成的图像：
在这里插入图片描述

3. 使用C# Windows窗体提供用户界面

在这里插入图片描述
界面如下：
在这里插入图片描述
点击按钮的脚本如下：
首先是传递相关的参数：

//python函数名字：
const string FunctionName = "ProcessPixel";string Arguments = "";//最终传入的参数
{//图片名字：Arguments += ImageNameText.Text + ' ';//图片宽度：Arguments += ImageWidthText.Text + ' ';//图片高度：Arguments += ImageHeightText.Text + ' ';//函数名字：Arguments += FunctionName + ' ';//定义函数：Arguments += "\"";          //开头双引号Arguments += "def ";Arguments += FunctionName;Arguments += "(x,y):\n";//函数体：for (int l = 0; l < PixelScript.Lines.Length; l++)Arguments += "    " + PixelScript.Lines[l] + "\n";Arguments += "\" ";          //结尾双引号//全局语句：for (int l = 0; l < GlobalScript.Lines.Length; l++){if(GlobalScript.Lines[l].Length>0){Arguments += "\"";          //开头双引号Arguments += GlobalScript.Lines[l] + "\n";Arguments += "\" ";          //结尾双引号}                 }   
}

调用exe：

//新进程
System.Diagnostics.Process process = new System.Diagnostics.Process();
//程序exe路径
process.StartInfo.FileName = "PictureGenerator.exe";   
//参数
process.StartInfo.Arguments = Arguments;
//启动进程
process.Start();

当然，C++程序为了接收对应的参数，也需要做修改：

int main(int argc, char *argv[])
{if (argc < 6)//参数不够，直接返回return 0;char* FileName = argv[1];			//输出图片名字int ImageWidth = atoi(argv[2]);		//图片宽度int ImageHeight = atoi(argv[3]);	//图片长度char* FunctionName = argv[4];		//函数的名字char* FunctionDefCode = argv[5];	//定义函数的代码//颜色数据RGBColor* ColorBuffer = new RGBColor[ImageWidth*ImageWidth];//准备python的环境----------------------------------------Py_SetProgramName(L"PictureGenerator");Py_Initialize();//定义计算颜色值的函数PyRun_SimpleString(FunctionDefCode);//一些全局语句：for (int i = 6; i < argc; i++)PyRun_SimpleString(argv[i]);
...

编译后，可以将C++、C#程序的exe，以及python相关的dll拷贝到同一个目录。这样“工具”就完成了：
在这里插入图片描述
最终效果：
在这里插入图片描述
（GIF压缩看起来让图片有了点“不一样”的效果，实际图片如下）
在这里插入图片描述

一些试用

四分之一圆

在这里插入图片描述
在这里插入图片描述

辐射图案

在这里插入图片描述
在这里插入图片描述

最终完整代码

C++
#include <iostream>#include "Python.h"#pragma pack(2)//影响了“对齐”。可以实验前后 sizeof(BITMAPFILEHEADER) 的差别typedef unsigned char  BYTE;
typedef unsigned short WORD;
typedef unsigned long  DWORD;
typedef long    LONG;//BMP文件头：
struct BITMAPFILEHEADER 
{WORD  bfType;		//文件类型标识，必须为ASCII码“BM”DWORD bfSize;		//文件的尺寸，以byte为单位WORD  bfReserved1;	//保留字，必须为0WORD  bfReserved2;	//保留字，必须为0DWORD bfOffBits;	//一个以byte为单位的偏移，从BITMAPFILEHEADER结构体开始到位图数据
};//BMP信息头：
struct BITMAPINFOHEADER 
{DWORD biSize;			//这个结构体的尺寸LONG  biWidth;			//位图的宽度LONG  biHeight;			//位图的长度WORD  biPlanes;			//The number of planes for the target device. This value must be set to 1.WORD  biBitCount;		//一个像素有几位DWORD biCompression;    //0：不压缩，1：RLE8，2：RLE4DWORD biSizeImage;      //4字节对齐的图像数据大小LONG  biXPelsPerMeter;  //用象素/米表示的水平分辨率LONG  biYPelsPerMeter;  //用象素/米表示的垂直分辨率DWORD biClrUsed;        //实际使用的调色板索引数，0：使用所有的调色板索引DWORD biClrImportant;	//重要的调色板索引数，0：所有的调色板索引都重要
};//一个像素的颜色信息
struct RGBColor
{char B;		//蓝char G;		//绿char R;		//红
};//将颜色数据写到一个BMP文件中
//FileName:文件名
//ColorBuffer:颜色数据
//ImageWidth:图像宽度
//ImageHeight:图像长度
void WriteBMP(const char* FileName, RGBColor* ColorBuffer, int ImageWidth, int ImageHeight)
{//颜色数据总尺寸：const int ColorBufferSize = ImageHeight * ImageWidth * sizeof(RGBColor);//文件头BITMAPFILEHEADER fileHeader;fileHeader.bfType = 0x4D42;	//0x42是'B'；0x4D是'M'fileHeader.bfReserved1 = 0;fileHeader.bfReserved2 = 0;fileHeader.bfSize = sizeof(BITMAPFILEHEADER) + sizeof(BITMAPINFOHEADER) + ColorBufferSize;fileHeader.bfOffBits = sizeof(BITMAPFILEHEADER) + sizeof(BITMAPINFOHEADER);//信息头BITMAPINFOHEADER bitmapHeader = { 0 };bitmapHeader.biSize = sizeof(BITMAPINFOHEADER);bitmapHeader.biHeight = ImageHeight;bitmapHeader.biWidth = ImageWidth;bitmapHeader.biPlanes = 1;bitmapHeader.biBitCount = 24;bitmapHeader.biSizeImage = ColorBufferSize;bitmapHeader.biCompression = 0; //BI_RGBFILE *fp;//文件指针//打开文件（没有则创建）fopen_s(&fp, FileName, "wb");//写入文件头和信息头fwrite(&fileHeader, sizeof(BITMAPFILEHEADER), 1, fp);fwrite(&bitmapHeader, sizeof(BITMAPINFOHEADER), 1, fp);//写入颜色数据fwrite(ColorBuffer, ColorBufferSize, 1, fp);fclose(fp);
}int main(int argc, char *argv[])
{if (argc < 6)//参数不够，直接返回return 0;char* FileName = argv[1];			//输出图片名字int ImageWidth = atoi(argv[2]);		//图片宽度int ImageHeight = atoi(argv[3]);	//图片长度char* FunctionName = argv[4];		//函数的名字char* FunctionDefCode = argv[5];	//定义函数的代码//颜色数据RGBColor* ColorBuffer = new RGBColor[ImageWidth*ImageWidth];//准备python的环境----------------------------------------Py_SetProgramName(L"PictureGenerator");Py_Initialize();//定义计算颜色值的函数PyRun_SimpleString(FunctionDefCode);//一些全局语句：for (int i = 6; i < argc; i++)PyRun_SimpleString(argv[i]);//main模块：PyObject* mainModule = PyImport_ImportModule("__main__");//找到函数的地址PyObject* pFunc_ProcessPixel = PyObject_GetAttrString(mainModule, FunctionName);//--------------------图片中颜色数据--------------------//将逐个像素调用【ProcessPixel】函数for (int y = 0; y < ImageHeight; y++)for (int x = 0; x < ImageWidth; x++){int index = x + y * ImageWidth;//设置参数的值x,yPyObject* pArgs = PyTuple_New(2);		PyTuple_SetItem(pArgs, 0, PyLong_FromLong(x));PyTuple_SetItem(pArgs, 1, PyLong_FromLong(y));//调用函数PyObject* pReturnValue = PyObject_CallObject(pFunc_ProcessPixel, pArgs);//拆解返回结果		ColorBuffer[index].R = PyLong_AsLong(PyTuple_GetItem(pReturnValue, 0));ColorBuffer[index].G = PyLong_AsLong(PyTuple_GetItem(pReturnValue, 1));ColorBuffer[index].B = PyLong_AsLong(PyTuple_GetItem(pReturnValue, 2));}//------------------------------------------------------//写入BMP文件：WriteBMP(FileName, ColorBuffer, ImageWidth, ImageHeight);//打开文件：system(FileName);return 0;
}
C#
private void GenerateButton_Click(object sender, EventArgs e)
{//python函数名字：const string FunctionName = "ProcessPixel";string Arguments = "";//最终传入的参数{//图片名字：Arguments += ImageNameText.Text + ' ';//图片宽度：Arguments += ImageWidthText.Text + ' ';//图片高度：Arguments += ImageHeightText.Text + ' ';//函数名字：Arguments += FunctionName + ' ';//定义函数：Arguments += "\"";          //开头双引号Arguments += "def ";Arguments += FunctionName;Arguments += "(x,y):\n";//函数体：for (int l = 0; l < PixelScript.Lines.Length; l++)Arguments += "    " + PixelScript.Lines[l] + "\n";Arguments += "\" ";          //结尾双引号//全局语句：for (int l = 0; l < GlobalScript.Lines.Length; l++){if(GlobalScript.Lines[l].Length>0){Arguments += "\"";          //开头双引号Arguments += GlobalScript.Lines[l] + "\n";Arguments += "\" ";          //结尾双引号}                 }   }//新进程System.Diagnostics.Process process = new System.Diagnostics.Process();//程序exe路径process.StartInfo.FileName = "PictureGenerator.exe";   //参数process.StartInfo.Arguments = Arguments;//启动进程process.Start();
}

这篇关于做一个用python脚本生成bmp位图的小工具的文章就介绍到这儿，希望我们推荐的文章对编程师们有所帮助！

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