Zpracování SoftwareBitmapů pomocí OpenCV

Tento článek ukazuje, jak vytvořit nativní komponentu C++/WinRT prostředí Windows Runtime, která převádí objekty SoftwareBitmap na typ OpenCVMat. To vám umožní používat rozsáhlé algoritmy zpracování obrázků openCV na rámech zachycených pomocí rozhraní API fotoaparátu Windows a zobrazit výsledky v aplikaci WinUI 3.

Přehled

Třída SoftwareBitmap je běžný formát obrázku používaný rozhraními API médií Windows, zatímco OpenCV používá Mat třídu. Chcete-li propojit tyto formáty, vytvořte modul runtime C++/WinRT, který:

1. Přijímá SoftwareBitmap vstup.
2. Převede ho na OpenCV Mat.
3. Použije požadované zpracování obrazu.
4. Vrátí výsledek jako SoftwareBitmap.

Vzhledem k tomu, že OpenCV je nativní knihovna C++, použijete k vytvoření mostu projekt komponenty C++/WinRT prostředí Windows Runtime. Aplikace WinUI 3 v jazyce C# odkazuje na tuto komponentu.

Nastavte projekt komponenty C++/WinRT

1. V Visual Studio do svého řešení přidejte nový projekt komponenty prostředí Windows Runtime (C++/WinRT). Pojmenujte ho jako OpenCVBridge.

2. Stáhněte balíček NuGet OpenCV spuštěním následujícího příkazu v konzole Správce balíčků, která cílí na projekt mostu:

   Install-Package OpenCV.Windows -ProjectName OpenCVBridge
   

   Případně si stáhněte verzi OpenCV z opencv.org a nakonfigurujte cesty k zahrnutí a knihovně projektu ručně.

3. V projektu pch.h bridge přidejte hlavičkové soubory OpenCV:

   #include <opencv2/core.hpp>
   #include <opencv2/imgproc.hpp>
   #include <robuffer.h>
   #include <windows.foundation.h>
   

Vytvoření třídy runtime OpenCVHelper

Definujte třídu modulu runtime, která poskytuje metody pro převod mezi SoftwareBitmap a OpenCV Mat. Vytvořte soubor OpenCVHelper.idlIDL:

// OpenCVHelper.idl
namespace OpenCVBridge
{
    runtimeclass OpenCVHelper
    {
        OpenCVHelper();
        void ProcessBitmap(
            Windows.Graphics.Imaging.SoftwareBitmap input,
            Windows.Graphics.Imaging.SoftwareBitmap output);
    }
}

Implementace převodu

V OpenCVHelper.cppaplikaci implementujte převod z SoftwareBitmap do Mat a zpět:

#include "pch.h"
#include "OpenCVHelper.h"
#include "OpenCVHelper.g.cpp"
#include <opencv2/imgproc.hpp>

using namespace winrt;
using namespace Windows::Graphics::Imaging;

namespace winrt::OpenCVBridge::implementation
{
    void OpenCVHelper::ProcessBitmap(
        SoftwareBitmap const& input,
        SoftwareBitmap const& output)
    {
        // Lock the input buffer for reading
        auto inputBuffer = input.LockBuffer(
            BitmapBufferAccessMode::Read);
        auto inputRef = inputBuffer.CreateReference();

        uint8_t* inputData = nullptr;
        uint32_t inputSize = 0;
        winrt::check_hresult(
            inputRef.as<::Windows::Foundation::
                IMemoryBufferByteAccess>()->GetBuffer(
                    &inputData, &inputSize));

        auto inputDesc =
            inputBuffer.GetPlaneDescription(0);

        // Create a Mat from the input data (use Stride for correct row size)
        cv::Mat inputMat(
            inputDesc.Height,
            inputDesc.Width,
            CV_8UC4,
            inputData,
            inputDesc.Stride);

        // Lock the output buffer for writing
        auto outputBuffer = output.LockBuffer(
            BitmapBufferAccessMode::Write);
        auto outputRef = outputBuffer.CreateReference();

        uint8_t* outputData = nullptr;
        uint32_t outputSize = 0;
        winrt::check_hresult(
            outputRef.as<::Windows::Foundation::
                IMemoryBufferByteAccess>()->GetBuffer(
                    &outputData, &outputSize));

        auto outputDesc =
            outputBuffer.GetPlaneDescription(0);

        cv::Mat outputMat(
            outputDesc.Height,
            outputDesc.Width,
            CV_8UC4,
            outputData,
            outputDesc.Stride);

        // Apply image processing - example: blur
        cv::GaussianBlur(inputMat, outputMat, cv::Size(15, 15), 5);
    }
}

Použití komponenty z jazyka C#

V aplikaci WinUI 3 jazyka C# přidejte odkaz na projekt do OpenCVBridge komponenty. Poté zavolejte ProcessBitmap ve svém kódu pro zpracování snímků:

using OpenCVBridge;
using Windows.Graphics.Imaging;

private readonly OpenCVHelper _openCVHelper = new();

private void ProcessFrameWithOpenCV(
    SoftwareBitmap inputBitmap)
{
    // Ensure the bitmap is in Bgra8 format
    if (inputBitmap.BitmapPixelFormat != BitmapPixelFormat.Bgra8)
    {
        inputBitmap = SoftwareBitmap.Convert(
            inputBitmap, BitmapPixelFormat.Bgra8);
    }

    // Create an output bitmap with the same dimensions
    var outputBitmap = new SoftwareBitmap(
        BitmapPixelFormat.Bgra8,
        inputBitmap.PixelWidth,
        inputBitmap.PixelHeight,
        BitmapAlphaMode.Premultiplied);

    // Process with OpenCV
    _openCVHelper.ProcessBitmap(inputBitmap, outputBitmap);

    // Display the result
    DispatcherQueue.TryEnqueue(async () =>
    {
        var source =
            new Microsoft.UI.Xaml.Media.Imaging
                .SoftwareBitmapSource();
        await source.SetBitmapAsync(outputBitmap);
        OutputImage.Source = source;
    });
}

Přidání dalších operací zpracování

Třídu můžete rozšířit OpenCVHelper o další metody pro konkrétní operace. Aktualizujte IDL a implementaci:

// Add to OpenCVHelper.idl
void ApplyCannyEdges(
    Windows.Graphics.Imaging.SoftwareBitmap input,
    Windows.Graphics.Imaging.SoftwareBitmap output,
    Double threshold1,
    Double threshold2);

// Implementation
void OpenCVHelper::ApplyCannyEdges(
    SoftwareBitmap const& input,
    SoftwareBitmap const& output,
    double threshold1,
    double threshold2)
{
    // ... lock buffers as above ...

    cv::Mat grayMat;
    cv::cvtColor(inputMat, grayMat, cv::COLOR_BGRA2GRAY);

    cv::Mat edges;
    cv::Canny(grayMat, edges, threshold1, threshold2);

    cv::cvtColor(edges, outputMat, cv::COLOR_GRAY2BGRA);
}

Související obsah

• Použití OpenCV s MediaFrameReader
• Získejte snímek náhledu z kamery
• Fotoaparát