c# - 如何将 LUT(颜色查找表)应用于 IOS 中的 CGImage 或 UIImage？

Question

给定 CGImage 或 UIImage，我如何应用自定义颜色查找表(也称为 LUT、CLUT、颜色映射)？也就是说，如何在给定映射的情况下将图像中的颜色映射到新颜色？

Answer 1

我将描述您可以采用的三种方法。

1. 手动完成
2. 使用 CIFilter (适用于 iOS 5)
3. 使用着色器(GPU程序)

手动方法

首先，从 UIImage 中获取原始图像数据。您可以通过创建一个适当大小(宽度 * 高度 * 组件)的字节数组，然后使用 CGBitmapContext 绘制到它来完成此操作。像这样:

    using (var colorSpace = CGColorSpace.CreateDeviceRGB())
    using (var context = new CGBitmapContext(
        bytes, width, height, bitsPerComponent, bytesPerRow, 
        colorSpace, CGBitmapFlags.ByteOrder32Big | CGBitmapFlags.PremultipliedLast))
    {
        var drawRect = new RectangleF(-rectangle.X, -rectangle.Y, image.CGImage.Width, image.CGImage.Height);
        context.ClipToRect(new RectangleF(0, 0, width, height));
        context.DrawImage(drawRect, image.CGImage);
    }

然后为输出图像创建一个字节数组(可能大小相同)。遍历输入图像，在查找表中查找颜色值并将它们写入输出图像。

您可以通过从字节构造一个CGDataProvider，然后从中构造一个CGImage，然后构造一个UIImage，将输出字节转换为图像> 来自 CGImage。

CIFilter方法

从 iOS 5 开始，Apple 提供了许多内置的图像操作。一般来说，这些比手动操作更容易使用并且更快。但是，根据您的颜色查找表的指定方式，您可能找不到最合适的。

给定一个 CIFilter，您可以设置 inputImage，然后从 OutputImage 属性中检索输出。查看documentation获取 CICategoryColorAdjustment 和 CICategoryColorEffect 类别中的过滤器列表。在撰写本文时，我建议查看 CIToneCurve、CIFalseColor、CIColorMap 和 CIColorCube。遗憾的是，在撰写本文时，CIColorMap 在 iOS 上不可用。

如果您正在进行科学成像，并且只在两种颜色之间使用线性渐变，我建议您查看 CIFalseColor。

这是一个使用随机颜色查找函数填充 CIColorCube 的示例。请注意，CIFilters 可以通过名称(不是类型安全的)或以强类型的方式动态创建。如果您知道要在代码时使用什么过滤器，我建议使用强类型过滤器(CIColorCube 而不是 CIFilter.FromName("CIColorCube"))。我在下面的例子中使用了动态方法，因为它更容易混淆。

static void PopulateColorCubeFilter(CIFilter filter)
{
    if (filter.Name != "CIColorCube")
        return;

    int dimension = 64;  // Must be power of 2, max of 128 (max of 64 on ios)
    int cubeDataSize = 4 * dimension * dimension * dimension;
    filter[new NSString("inputCubeDimension")] = new NSNumber(dimension);

    // 2 : 32 /4 = 8 = 2^3
    // 4 : 256 /4 = 64 = 4^3
    // 8 : 2048 /4 = 512 = 8^3

    var cubeData = new byte[cubeDataSize];
    var rnd = new Random();
    rnd.NextBytes(cubeData);
    for (int i = 3; i < cubeDataSize; i += 4)
        cubeData[i] = 255;
    filter[new NSString("inputCubeData")] = NSData.FromArray(cubeData);
}

GPU 着色器方法

最后，在放大下保持正确的最通用的高性能方法是在 GPU 上进行颜色映射。这比前两种方法更费力，因此您需要决定它是否值得。

1. 使用您的输入图像加载一个纹理贴图(也称为 Sampler2D)
2. 使用您的颜色贴图加载第二个纹理贴图(实际上它是一维纹理，但对于 OpenGL ES 可能需要作为二维纹理加载)
3. 将两个纹理贴图和一个着色器应用于四边形
4. 在着色器中使用纹理坐标在第一个纹理中查找颜色，然后使用第一个纹理中的值在第二个纹理中查找。那就是你的输出颜色。