C# GDI+图形图像技术

一、概述：

编写图形程序时需要使用GDI（Graphics Device Interface，图形设备接口），从程序设计的角度看，GDI包括两部分：一部分是GDI对象，另一部分是GDI函数。GDI对象定义了GDI函数使用的工具和环境变量，而GDI函数使用GDI对象绘制各种图形，在C#中，进行图形程序编写时用到的是GDI+（Graphice Device Interface Plus图形设备接口）版本，GDI+是GDI的进一步扩展，它使我们编程更加方便。

GDI+ 指的是.NET Framework4.0 中提供的二维图形、图像处理等功能。是构成windows操作系统的一个子系统。它提供了图像图像操作的应用程序编程接口（API）。

使用GDI+可以用相同的方式在屏幕或者打印机上显示信息，而无需考虑特定显示器的细节。GDI+将应用程序与图像硬件分隔开，使程序员能够创建与设备无关的应用程序。

GDI+主要用于在窗体上绘制各种图像图像，就像是一个绘图仪。

GDI+是微软在Windows 2000以后操作系统中提供的新的图形设备接口，其通过一套部署为托管代码的类来展现，这套类被称为GDI+的“托管类接口”，GDI+主要提供了以下三类服务:

(1) 二维矢量图形：GDI+提供了存储图形基元自身信息的类(或结构体)、存储图形基元绘制方式信息的类以及实际进行绘制的类。

(2) 图像处理：大多数图片都难以划定为直线和曲线的集合，无法使用二维矢量图形方式进行处理。因此，GDI+为我们提供了Bitmap、Image等类,它们可用于显示、操作和保存BMP、JPG、GIF等图像格式。

(3) 文字显示：GDI+支持使用各种字体、字号和样式来显示文本。

我们要进行图形编程，就必须先讲解Graphics类，同时我们还必须掌握Pen、Brush和Rectangle这几种类。

GDI+比GDI优越主要表现在两个方面：第（一）GDI+通过提供新功能（例如：渐变画笔和alpha混合）扩展了GDI的功能；第（二）修订了编程模型，使图形编程更加简易灵活。

Bitmap 与Graphics的区别。

你是不可能直接在 Bitmap 对象上画图的，只能先取得这个 Bitmap 的 Graphics 对象，然后在这个 Graphics 对象上操作。

Bitmap 封装 GDI+ 位图（注意：位图），是用于处理由像素数据定义的图像的对象。

Graphics 封装一个 GDI+ 绘图（注意：绘图），图面提供将对象绘制到显示设备的方法。

通俗点儿说，前者是绘画作品，后者才是真正绘画时用到的东西（比如刷子、颜料等等），两者完全不同

二、创建Graphics对象

Graphics类封装一个GDI+绘图图面，提供将对象绘制到显示设备的方法，Graphics与特定的设备上下文关联。画图方法都被包括在Graphics类中，在画任何对象（例如：Circle,Rectangle）时，我们首先要创建一个Graphics类实例，这个实例相当于建立了一块画布，有了画布才可以用各种画图方法进行绘图。

绘图程序的设计过程一般分为两个步骤：（一）创建Graphics对象；（二）使用Graphics对象的方法绘图、显示文本或处理图像。

通常我们使用下述三种方法来创建一个Graphics对象。

方法一、利用控件或窗体的Paint事件中的PainEventArgs

在窗体或控件的Paint事件中接收对图形对象的引用，作为PaintEventArgs（PaintEventArgs指定绘制控件所用的Graphics）的一部分，在为控件创建绘制代码时，通常会使用此方法来获取对图形对象的引用。

例如：

//窗体的Paint事件的响应方法

private void form1_Paint(object sender, PaintEventArgs e)
{
    Graphics g = e.Graphics;
}

也可以直接重载控件或窗体的OnPaint方法，具体代码如下所示：

protected override void OnPaint(PaintEventArgs e)
{
    Graphics g = e.Graphics;
}

Paint事件在重绘控件时发生。

方法二、调用某控件或窗体的CreateGraphics方法

调用某控件或窗体的CreateGraphics方法以获取对Graphics对象的引用，该对象表示该控件或窗体的绘图图面。如果想在已存在的窗体或控件上绘图，通常会使用此方法。

例如：

Graphics g = this.CreateGraphics();

方法三、调用Graphics类的FromImage静态方法

由从Image继承的任何对象创建Graphics对象。在需要更改已存在的图像时，通常会使用此方法。

例如：

//名为“g1.jpg”的图片位于当前路径下

Image img = Image.FromFile("g1.jpg");//建立Image对象
Graphics g = Graphics.FromImage(img);//创建Graphics对象

１．Graphics类的方法成员

有了一个Graphics的对象引用后，就可以利用该对象的成员进行各种各样图形的绘制，表列出了Graphics类的常用方法成员。

Graphics类常用方法

在.NET中，GDI+的所有绘图功能都包括在System、System.Drawing、System.Drawing.Imaging、System.Drawing.Darwing2D和System.Drawing.Text等命名空间中，因此在开始用GDI+类之前，需要先引用相应的命名空间。

2．引用命名空间

在C#应用程序中使用using命令已用给定的命名空间或类，下面是一个C#应用程序引用命名空间的例子：

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Data;
using System.ComponentModel;
using System.Drawing;
using System.Drawing.Drawing2D;
using System.Drawing.Imaging;

 常用画图对象

在创建了Graphics对象后，就可以用它开始绘图了，可以画线、填充图形、显示文本等等，其中主要用到的对象还有：

l  Pen：用来用patterns、colors或者bitmaps进行填充。

l  Color：用来画线和多边形，包括矩形、圆和饼形。

l  Font：用来给文字设置字体格式。

l  Brush：用来描述颜色。

l  Rectangle：矩形结构通常用来在窗体上画矩形。

l  Point：描述一对有序的x,y两个坐标值。

1．Pen类

Pen用来绘制指定宽度和样式的直线。使用DashStyle属性绘制几种虚线，可以使用各种填充样式（包括纯色和纹理）来填充Pen绘制的直线，填充模式取决于画笔或用作填充对象的纹理。

使用画笔时，需要先实例化一个画笔对象，主要有以下几种方法。

用指定的颜色实例化一只画笔的方法如下：

public Pen(Color);

用指定的画刷实例化一只画笔的方法如下：

public Pen(Brush);

用指定的画刷和宽度实例化一只画笔的方法如下：

public Pen(Brush, float);

用指定的颜色和宽度实例化一只画笔的方法如下：

public Pen(Color, float);

实例化画笔的语句格式如下：

Pen pn=new Pen(Color.Blue);

或者Pen pn=new Pen(Color.Blue,100);

Pen常用的属性有以下几个，如表所示：

2．Color结构

在自然界中，颜色大都由透明度（A）和三基色（R,G,B）所组成。在GDI+中，通过Color结构封装对颜色的定义，Color结构中，除了提供（A,R,G,B）以外，还提供许多系统定义的颜色，如Pink（粉颜色），另外，还提供许多静态成员，用于对颜色进行操作。Color结构的基本属性如表所示。

Color结构的基本(静态)方法如表所示

Color结构变量可以通过已有颜色构造，也可以通过RGB建立，例如：

Color clr1 = Color.FromArgb(122,25,255);
Color clr2 = Color.FromKnowColor(KnowColor.Brown);//KnownColor为枚举类型
Color clr3 = Color.FromName("SlateBlue");

在图像处理中一般需要获取或设置像素的颜色值，获取一幅图像的某个像素颜色值的具体步骤如下：

（1）定义Bitmap

Bitmap myBitmap = new Bitmap("c:\\MyImages\\TestImage.bmp");

（2）定义一个颜色变量把在指定位置所取得的像素值存入颜色变量中

    Color c = new Color();
    c = myBitmap.GetPixel(10,10);//获取此Bitmap中指定像素的颜色。

（3）将颜色值分解出单色分量值

int r,g,b;
r= c.R;
g=c.G;
b=c.B;

3．Font类

Font类定义特定文本格式，包括字体、字号和字形属性。Font类的常用构造函数是public Font(string 字体名,float 字号，FontStyle 字形)，其中字号和字体为可选项和public Font(string 字体名,float 字号)，其中“字体名”为Font的FontFamily的字符串表示形式。下面是定义一个Font对象的例子代码：

FontFamily fontFamily = new FontFamily("Arial");
Font font = new Font(fontFamily,16,FontStyle.Regular,GraphicsUnit.Pixel);

字体常用属性如表所示。

4．Brush类

Brush类是一个抽象的基类，因此它不能被实例化，我们总是用它的派生类进行实例化一个画刷对象，当我们对图形内部进行填充操作时就会用到画刷，关于画刷在7.1.5中有详细讲解。

5．Rectangle结构

存储一组整数，共四个，表示一个矩形的位置和大小。矩形结构通常用来在窗体上画矩形，除了利用它的构造函数构造矩形对象外，还可以使用Rectangle结构的属性成员，其属性成员如表所示。

表 Rectangle结构属性

Retangle结构的构造函数有以下两个：

//用指定的位置和大小初始化Rectangle类的新实例。

public Retangle(Point,Size);//Size结构存储一个有序整数对，通常为矩形的宽度和高度。
和
public Rectangle(int,int,int,int);

6．Point结构

用指定坐标初始化Point类的新实例。这个结构很像C++中的Point结构，它描述了一对有序的x,y两个坐标值，其构造函数为：public Point(int x,int y)；其中x为该点的水平位置；y为该点的水垂直位置。下面是构造Point对象的例子代码：

Point pt1=new Point(30,30);
Point pt2=new Point(110,100);

画刷和画刷类型

Brush类型是一个抽象类，所以它不能被实例化，也就是不能直接应用，但是我们可以利用它的派生类，如：HatchBrush、SolidBrush和TextureBrush等。画刷类型一般在System.Drawing命名空间中，如果应用HatchBrush和GradientBrush画刷，需要在程序中引入System.Drawing.Drawing2D命名空间。

1．SolidBrush（单色画刷）

它是一种一般的画刷，通常只用一种颜色去填充GDI+图形.

2．HatchBrush（阴影画刷）

HatchBrush类位于System.Drawing.Drawing2D命名空间中。阴影画刷有两种颜色：前景色和背景色，以及6种阴影。前景色定义线条的颜色，背景色定各线条之间间隙的颜色。HatchBrush类有两个构造函数：

l   public HatchBrush(HatchStyle,Color forecolor);
l  public HatchBrush(HatchStyle,Color forecolor,Color backcolor);

HatchStyle枚举值指定可用于HatchBrush对象的不同图案。

HatchStyle的主要成员如表所示。