XplorePlane/ImageProcessing.Core/ImageProcessorBase.cs

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// 文件名: ImageProcessorBase.cs
// 描述: 8位图像处理算子基类，定义图像处理算子的通用接口和行为
// 功能:
//   - 定义算子的基本属性（名称、描述）
//   - 参数管理（设置、获取、验证）
//   - ROI（感兴趣区域）处理支持
//   - 输出数据管理（用于传递额外信息如轮廓等）
//   - 为所有8位图像处理算子提供统一的基础框架
// 设计模式: 模板方法模式
// 作者: 李伟 wei.lw.li@hexagon.com
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using Emgu.CV;
using Emgu.CV.Structure;
using Emgu.CV.Util;

namespace ImageProcessing.Core;

/// <summary>
/// 图像处理算子基类
/// </summary>
public abstract class ImageProcessorBase
{
    /// <summary>算子名称</summary>
    public string Name { get; protected set; } = string.Empty;

    /// <summary>算子描述</summary>
    public string Description { get; protected set; } = string.Empty;

    /// <summary>参数字典</summary>
    protected Dictionary<string, ProcessorParameter> Parameters { get; set; }

    /// <summary>输出数据（用于传递额外信息如轮廓等）</summary>
    public Dictionary<string, object> OutputData { get; protected set; }

    /// <summary>ROI区域</summary>
    public System.Drawing.Rectangle? ROI { get; set; }

    /// <summary>多边形ROI点集</summary>
    public System.Drawing.Point[]? PolygonROIPoints { get; set; }

    protected ImageProcessorBase()
    {
        Parameters = new Dictionary<string, ProcessorParameter>();
        OutputData = new Dictionary<string, object>();
        InitializeParameters();
    }

    /// <summary>
    /// 初始化算子参数（子类实现）
    /// </summary>
    protected abstract void InitializeParameters();

    /// <summary>
    /// 执行图像处理（子类实现）
    /// </summary>
    public abstract Image<Gray, byte> Process(Image<Gray, byte> inputImage);

    /// <summary>
    /// 执行图像处理（带矩形ROI支持）
    /// </summary>
    public Image<Gray, byte> ProcessWithROI(Image<Gray, byte> inputImage)
    {
        if (ROI.HasValue && ROI.Value != System.Drawing.Rectangle.Empty)
        {
            inputImage.ROI = ROI.Value;
            var roiImage = inputImage.Copy();
            inputImage.ROI = System.Drawing.Rectangle.Empty;

            var processedROI = Process(roiImage);

            // 将 ROI 偏移量保存到输出数据中，供轮廓绘制等使用
            OutputData["ROIOffset"] = new System.Drawing.Point(ROI.Value.X, ROI.Value.Y);

            var result = inputImage.Clone();
            result.ROI = ROI.Value;
            processedROI.CopyTo(result);
            result.ROI = System.Drawing.Rectangle.Empty;

            roiImage.Dispose();
            processedROI.Dispose();
            return result;
        }
        return Process(inputImage);
    }

    /// <summary>
    /// 执行图像处理（带多边形ROI掩码支持）
    /// </summary>
    public Image<Gray, byte> ProcessWithPolygonROI(Image<Gray, byte> inputImage)
    {
        if (PolygonROIPoints == null || PolygonROIPoints.Length < 3)
        {
            return Process(inputImage);
        }

        // 创建掩码
        var mask = new Image<Gray, byte>(inputImage.Width, inputImage.Height);
        mask.SetValue(new Gray(0));

        // 绘制多边形掩码（白色表示ROI区域）
        using (var vop = new VectorOfPoint(PolygonROIPoints))
        {
            using (var vvop = new VectorOfVectorOfPoint(vop))
            {
                CvInvoke.DrawContours(mask, vvop, 0, new MCvScalar(255), -1);
            }
        }

        // 处理整个图像
        var processedImage = Process(inputImage);

        // 创建结果图像
        var result = inputImage.Clone();

        // 使用掩码：ROI内使用处理后的像素，ROI外保持原始像素
        for (int y = 0; y < inputImage.Height; y++)
        {
            for (int x = 0; x < inputImage.Width; x++)
            {
                if (mask.Data[y, x, 0] > 0)  // 在ROI内
                {
                    result.Data[y, x, 0] = processedImage.Data[y, x, 0];
                }
            }
        }

        // 保存ROI信息
        OutputData["ROIMask"] = mask;
        OutputData["PolygonPoints"] = PolygonROIPoints;
        OutputData["ROIOffset"] = System.Drawing.Point.Empty;

        processedImage.Dispose();
        return result;
    }

    /// <summary>
    /// 获取所有参数列表
    /// </summary>
    public List<ProcessorParameter> GetParameters()
    {
        return new List<ProcessorParameter>(Parameters.Values);
    }

    /// <summary>
    /// 设置参数值
    /// </summary>
    public void SetParameter(string name, object value)
    {
        if (Parameters.ContainsKey(name))
        {
            Parameters[name].Value = value;
        }
        else
        {
            throw new ArgumentException($"参数 {name} 不存在");
        }
    }

    /// <summary>
    /// 获取参数值
    /// </summary>
    public T GetParameter<T>(string name)
    {
        if (Parameters.ContainsKey(name))
        {
            return (T)Convert.ChangeType(Parameters[name].Value, typeof(T))!;
        }
        throw new ArgumentException($"参数 {name} 不存在");
    }

    /// <summary>
    /// 获取单个参数
    /// </summary>
    public ProcessorParameter? GetParameterInfo(string name)
    {
        return Parameters.ContainsKey(name) ? Parameters[name] : null;
    }
}