图像处理算法之水面倒影特效

本文主要是介绍图像处理算法之水面倒影特效，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！

本文实现的水面倒影特效算法，实际上并没有具体原理或者公式推导，当时是参考网上一篇ps教程——《使用ps制作水面倒影特效》实现的，不过原文链接已经忘记了。做图像算法，有时需要看大量的paper，看公式推导，弄懂算法原理在动手实践；而有时需要去模拟ps效果，比如要实现一个特效，使用ps制作需要5个步骤，那么做图像算法就是要将这个5个步骤程序化。但是每一个步骤都会涉及一个图像算法，这个算法需要自己查资料实现，并且实现的效果要与ps基本一致，这样最终程序化后合成的效果才会与ps设计出的效果尽可能接近。

水面倒影特效算法流程大体分为以下几个步骤：

1. 创建镜像图。由于是水面倒影，所以布局时原图在上，镜像图在下，这里要用到水平翻转，这个比较简单。

2. 为镜像图添加白色渐变色。实际就是创建白色渐变图层，并与镜像图做一次叠加混合，让镜像图色调与原图色调有所差异，这样在视觉上看着会更自然。

void AddGradientColor(BMPINFO *pSrcBitmap)
{int width = pSrcBitmap->lWidth;int height = pSrcBitmap->lHeight;int size = width*height;uchar *pSrcData = NULL;uchar mask_color[3] = { 255, 255, 255 };float alpha = 0.0f, gradient_len = 0.0f;pSrcData = pSrcBitmap->pPlane[0];gradient_len = height*1.2f;for (int i = 0; i < height; i++){alpha = (float)i / gradient_len;alpha *= alpha;for (int j = 0; j < width; j++, pSrcData += 4){pSrcData[AXJ_BLUE] = (uchar)CLAMP0255(pSrcData[AXJ_BLUE]*(1.0f - alpha) + mask_color[AXJ_BLUE]*alpha);pSrcData[AXJ_GREEN] = (uchar)CLAMP0255(pSrcData[AXJ_GREEN]*(1.0f - alpha) + mask_color[AXJ_GREEN]*alpha);pSrcData[AXJ_RED] = (uchar)CLAMP0255(pSrcData[AXJ_RED]*(1.0f - alpha) + mask_color[AXJ_RED]*alpha);}}
}

3. 为镜像图添加水波纹特效。这也是最核心的步骤，主要涉及以下步骤：

（1）创建白噪声纹理并模糊；

void CreateWhiteNoise(uchar *noise, int width, int height)
{int r = 0;int size = width * height;srand((unsigned int)time(NULL));for (int i = 0; i < size; i++){r = rand();r = ((r & 0xff) + ((r & 0xff00) >> 8)) & 0xff;r = r > 127 ? 255 : 0;noise[i] = (uchar)r;}
}

（2）白噪声纹理经浮雕处理后，再做一次透视变换。主要为了创建合适的置换图，为下一步纹理置换做准备；

void EmbossEffect(uchar *data, int angle, int width, int height)
{float weights[3][3] = { 0.0f };float radian = FILTER_PI*angle / 180.0f, dr = FILTER_PI / 4.0f;weights[0][0] = (float)cos(radian + dr);weights[0][1] = (float)cos(radian + 2.0*dr);weights[0][2] = (float)cos(radian + 3.0*dr);weights[1][0] = (float)cos(radian);weights[1][1] = 0.0f;weights[1][2] = (float)cos(radian + 4.0*dr);weights[2][0] = (float)cos(radian - dr);weights[2][1] = (float)cos(radian - 2.0*dr);weights[2][2] = (float)cos(radian - 3.0*dr);int size = width*height;uchar *data_copy = (uchar *)malloc(size);memcpy(data_copy, data, size);int nx = 0, ny = 0, index = 0;for (int i = 0; i < height; i++){for (int j = 0; j < width; j++){float sum = 0.0f;for (int m = -1; m <= 1; m++){for (int k = -1; k <= 1; k++){nx = CLAMP0255_XY(j + k, width - 1);ny = CLAMP0255_XY(i + m, height - 1);index = ny*width + nx;sum += weights[m + 1][k + 1]*data_copy[index];}}index = i*width + j;data[index] = (uchar)CLAMP0255(sum + 128);}}free(data_copy);data_copy = NULL;
}

（3）将经多次处理后得到的白噪声纹理与镜像图做纹理置换操作，也就是模拟ps中的置换滤镜操作。所谓置换滤镜，就是将置换图中的像素点灰度值作为原图对应像素的移动距离，最后通过插值得到结果图。通过该步骤，就可以模拟出水波纹效果，还是挺好玩的。

for (int y = 0; y < pSrcBitmap->lHeight; y++)
{alpha = 0.8f - (float)y / gradient_len;posy = ((float)y / pSrcBitmap->lHeight)*height;for (int x = 0; x < pSrcBitmap->lWidth; x++, pSrcData += 4){posx = ((float)x / pSrcBitmap->lWidth)*width;BilinearInterGray(noise_data0, posx, posy, width, height, &noise_val0);BilinearInterGray(noise_data1, posx, posy, width, height, &noise_val1);float offset_x = (128 - noise_val0)*hor_ratio*alpha;float offset_y = (128 - noise_val1)*ver_ratio*alpha;BilinearInterRGB(data_copy, x + offset_x, y + offset_y, pSrcBitmap->lWidth, pSrcBitmap->lHeight, &bval, &gval, &rval);pSrcData[AXJ_BLUE] = bval;pSrcData[AXJ_GREEN] = gval;pSrcData[AXJ_RED] = rval;}
}

4. 拼接原图与水面倒影图，并柔和拼接边界。之所以柔和边界，主要是直接拼接时两张图会出现明显的分界线。柔和边界做法比较简单，主要是在边界区域做一次渐变模糊，这样从原图到倒影图的过渡就会非常自然。

下面为一些水面倒影特效结果图：