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高效率 图像任意角度旋转算法(用整数运算实现)

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出0入0汤圆

发表于 2010-2-2 21:20:05 | 显示全部楼层 |阅读模式
最近在研究关于图像任意角度旋转算法,由于CPU不带FPU,对于小数运算效率十分低下,所以,有必要对算法进行由小数到整数的改进;
算法改进思路为:小数除法->整数除法->乘法->加法,优化后的代码比原先提高了接近600%的性能,获得了满意的效果.


核心算法源代码ourdev_531929.rar(文件大小:2K) (原文件名:GUI_Image.rar)

阿莫论坛20周年了!感谢大家的支持与爱护!!

你熬了10碗粥,别人一桶水倒进去,淘走90碗,剩下10碗给你,你看似没亏,其实你那10碗已经没有之前的裹腹了,人家的一桶水换90碗,继续卖。说白了,通货膨胀就是,你的钱是挣来的,他的钱是印来的,掺和在一起,你的钱就贬值了。

出0入0汤圆

 楼主| 发表于 2010-2-2 21:28:58 | 显示全部楼层
改进后的测试结果如下:


RotateBlt 160x64  -> 213帧/秒 (原文件名:照片 1944.jpg)


340x269 bmp -> 46帧/秒 (原文件名:照片 1958.jpg)


48x48 bmp -> 2003帧/秒 (原文件名:照片 1959.jpg)


620x388 bmp -> 28帧/秒 (原文件名:照片 1962.jpg)


196x380 bmp -> 51帧/秒 (原文件名:照片 1963.jpg)


272x178 bmp -> 73帧/秒 (原文件名:照片 1964.jpg)


128x128 bmp -> 177帧/秒 (原文件名:照片 1965.jpg)

出0入0汤圆

 楼主| 发表于 2010-2-2 21:32:08 | 显示全部楼层
硬件平台: S3C2440 + 4.3寸TFT(480x272)

出0入0汤圆

 楼主| 发表于 2010-2-2 21:33:55 | 显示全部楼层
旋转算法:

void        RotateImage(HDC hdc,int x,int y,HIMG hImg,int angle)
{
        S32 radians;
        S32 cos_a,sin_a,cos_ay,sin_ay;
        S32 point1x,point1y,point2x,point2y,point3x,point3y;
        S32 minx,miny,maxx,maxy;
        S32 xx,yy,xx0,yy0,xx1,yy1,cx,cy,src_dx,src_dy,dst_dx,dst_dy;
        GUI_COLOR color;
        IMAGE *img;
        DC *pdc;
        ///////////
        //算法优化思路:小数除法->整数除法->乘法->加法
       
        if(hdc==0)        return;
        pdc        =HDC2DC(hdc);
       
        if(hImg==0)        return;
        img=(void*)hImg;
       
        src_dx        =img->Width;
        src_dy        =img->Height;
        angle        %=360;
       
        //计算外接矩形坐标
        radians        =(2*PI*angle)/360.0;
        cos_a        =COS(radians)*65536.0;
        sin_a        =SIN(radians)*65536.0;
        point1x        =(-src_dy*sin_a)>>16;
        point1y        =(src_dy*cos_a)>>16;
        point2x        =(src_dx*cos_a-src_dy*sin_a)>>16;
        point2y        =(src_dy*cos_a+src_dx*sin_a)>>16;
        point3x        =(src_dx*cos_a)>>16;
        point3y        =(src_dx*sin_a)>>16;
       
       
        minx        =MIN(0,MIN(point1x,MIN(point2x,point3x)));
        miny        =MIN(0,MIN(point1y,MIN(point2y,point3y)));
       
        maxx        =MAX(point1x,MAX(point2x,point3x));
        maxy        =MAX(point1y,MAX(point2y,point3y));

        if(angle>90&&angle<180)
        {
                dst_dx=(int)CEIL(-minx);
        }
        else
        {
                dst_dx=(int)CEIL(maxx-minx);
        }

        if(angle>180&&angle<270)
        {
                dst_dy=(int)CEIL(-miny);
        }
        else
        {
                dst_dy=(int)CEIL(maxy-miny);
        }

        cx        =(dst_dx>>1);        //目标位置中心点的x偏移
        cy        =(dst_dy>>1);        //目标位置中心点的y偏移
       
       
        cos_ay        =(miny*cos_a)>>16;       
        sin_ay        =(miny*sin_a)>>16;
        ////////////
       
        if(((IMAGE*)hImg)->Bpp==32)
        {
               
                //ARGB 8888格式(带Alpha通道)
                for(yy=0;yy<dst_dy;yy++)
                {
                        cos_ay        =((yy+miny)*cos_a)>>16;       
                        sin_ay        =((yy+miny)*sin_a)>>16;
                        ////
                        yy0        =y+yy-cy;
                       
                        if(yy0<0)                        continue;
                        if(yy0>pdc->ymax)        return;
                       
                        for(xx=0;xx<dst_dx;xx++)
                        {
                               
                                ////
                                xx1        =((((xx+minx)*cos_a)>>16)+sin_ay); //计算坐标
                                yy1        =(cos_ay-(((xx+minx)*sin_a)>>16));
                                ////
                               
                                xx0        =x+xx-cx;
                               
                                if(xx1>=0&&xx1<src_dx&&yy1>=0&&yy1<src_dy&&xx0>0&&xx0<pdc->xmax)  
                                {
                                       
                                        color        =img->Data[yy1*img->Width+xx1];
                                               
                                        pdc->PutPixel(pdc,xx0,yy0,AlphaBlendColor(color,GetPixel(hdc,xx0,yy0),img->AlphaData[yy1*img->Width+xx1]));
                                }
                        }
                }
        }
        else
        {
                //其它格式(不带Alpha通道)
                for(yy=0;yy<dst_dy;yy++)
                {
                        cos_ay        =((yy+miny)*cos_a)>>16;
                        sin_ay        =((yy+miny)*sin_a)>>16;
                        ////
                        yy0        =y+yy-cy;
                        if(yy0<0)        continue;
                        if(yy0>pdc->ymax)        return;
                       
                        for(xx=0;xx<dst_dx;xx++)
                        {
                               
                                ////
                                xx1        =((((xx+minx)*cos_a)>>16)+sin_ay);        //计算坐标
                                yy1        =(cos_ay-(((xx+minx)*sin_a)>>16));
                                ////
                               
                                xx0        =x+xx-cx;
                                       
                                if(xx1>=0&&xx1<src_dx&&yy1>=0&&yy1<src_dy&&xx0>0&&xx0<pdc->xmax)
                                {
                                       
                                        pdc->PutPixel(pdc,xx0,yy0,img->Data[yy1*img->Width+xx1]);
                                }
                        }
                }
        }
       
        ////
       


}

出0入0汤圆

 楼主| 发表于 2010-2-2 21:34:51 | 显示全部楼层
测试程序:

void        TestRotateImage(void)
{
        U32 hfile,himg,angle,frame,width,height;
        char        key,str_buf[64];
        U8        *buf;
        HDC hdc;
        COORD x,y;
        ////
       
        hdc=CreateDC(0,0,ScrWidth(),ScrHeight()-40);        //创建设备上下文
        angle=0;
        while(1)
        {
                hfile=FILE_INVALID;
                while(hfile==FILE_INVALID)
                {
                        DbgUart_Printf("Enter Bmp File Name:\n");
                        if(DbgUart_Gets(str_buf,64))        //输入目标文件名
                        {
                                hfile=FileOpen(str_buf,"rw");
                        }
                        else
                        {
                                ReleaseDC(hdc);
                                return;
                        }
                       
                }
                ////
                DbgUart_Printf("File Size =%d Byte\n",GetFileSize(hfile));
               
                buf=MemAlloc(GetFileSize(hfile));
                FileRead(buf,GetFileSize(hfile),hfile);
                FileClose(hfile);
                ////
                himg=BmpToImage(buf);        //Bmp解码
               
                MemFree(buf);
               
                width        =((IMAGE*)himg)->Width;
                height        =((IMAGE*)himg)->Height;
                DbgUart_Printf("Image Width=%d,Height=%d\n",width,height);
               
                ThreadLock();        //关线程调度(不关中断)
               
                x=ScrWidth()>>1;
                y=ScrHeight()>>1;
                while(1)
                {               
                        int i;
                        char str_buf[32];
                        ////
                        i                =0;
                        angle        =0;
                        frame        =0;
                        SetSysTime(0);        //设置系统时间
                       
                        while(i<10)
                        {
                       
                                 RotateImage(hdc,x,y,himg,angle);
                       
                                 angle+=5;                //角度每次增加5度
                                 frame++;                //帧计数
                                 if(angle>=360)
                                 {
                                         angle=0;
                                         i++;
                                 }
                                
                                 ////
                                 key=0;
                                 if(DbgUart_Getch(&key))
                                 {
                                         if(key==0x1b)        goto ret;
                                 }

                                
                        }
                        ////
                       
                        i=GetSysTime();
                        StrPrintf(str_buf,"RotateImage 测试(%d*%d):Tick数=%d,时间=%d秒,帧数=%d,平均:%d帧/秒",width,height,i,i/TicksPerSec(),frame,(frame*TicksPerSec())/i);
                        Label(HDC_SCREEN,0,ScrHeight()-40,ScrWidth(),40,RGB(200,0,0),RGB(200,200,200),RGB(0,0,0),LEFT,str_buf);

                }
               
       
        }

ret:
        ThreadUnlock();        //恢复线程调度
        ReleaseImage(himg);        //释放资源
        ReleaseDC(hdc);
       
}

出0入0汤圆

发表于 2010-2-2 21:36:43 | 显示全部楼层
不错呀。。。·GUI方面的专家

出0入0汤圆

发表于 2010-2-2 21:41:26 | 显示全部楼层
MARK 数字图像处理

出0入0汤圆

发表于 2010-2-2 21:46:05 | 显示全部楼层
标记

出0入0汤圆

发表于 2010-2-2 23:05:01 | 显示全部楼层
楼主程序很好,心态更好!

出0入0汤圆

 楼主| 发表于 2010-2-3 09:40:04 | 显示全部楼层
回复【5楼】niba
不错呀。。。·GUI方面的专家

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专家~~~汗~~~雕虫小技

出0入0汤圆

发表于 2010-2-3 09:46:01 | 显示全部楼层
这个mark下

出0入0汤圆

发表于 2010-2-3 10:04:50 | 显示全部楼层
角度也是整数的

出0入0汤圆

 楼主| 发表于 2010-2-3 11:17:22 | 显示全部楼层
回复【11楼】win2kddk
角度也是整数的
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角度最小步进:1度(0-360度)

出0入0汤圆

发表于 2010-2-3 11:21:28 | 显示全部楼层
备用

出0入0汤圆

 楼主| 发表于 2010-2-3 11:21:28 | 显示全部楼层
回复【11楼】win2kddk
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在一般情况下,1度的步进也足够了,就算是1600x1200的图片,旋转30度和31度,几乎看不出有明显的区别

出0入0汤圆

发表于 2010-2-3 11:26:26 | 显示全部楼层
超强,膜拜中

出0入0汤圆

发表于 2010-2-3 11:48:17 | 显示全部楼层
楼主牛人啊,膜拜,学习。

出0入0汤圆

发表于 2010-2-3 11:51:09 | 显示全部楼层
学习了

出0入0汤圆

发表于 2010-2-3 11:55:10 | 显示全部楼层
不错!

出0入0汤圆

发表于 2010-2-3 12:16:00 | 显示全部楼层
这个要顶一下

出0入0汤圆

发表于 2010-2-3 12:18:37 | 显示全部楼层
记号一下

出0入0汤圆

发表于 2010-2-3 12:21:41 | 显示全部楼层
强得一米
楼主关于2440,44B0的贴都很牛,关注楼主很久了

出0入0汤圆

发表于 2010-2-3 12:35:30 | 显示全部楼层
很佩服楼主!

出0入0汤圆

 楼主| 发表于 2010-2-3 13:42:12 | 显示全部楼层
回复【21楼】moen
强得一米
楼主关于2440,44B0的贴都很牛,关注楼主很久了
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其时都和具体平台无关

出0入0汤圆

发表于 2010-2-3 14:47:36 | 显示全部楼层
mark起来慢慢看~

出0入0汤圆

发表于 2010-2-3 20:21:38 | 显示全部楼层
学习!

出0入0汤圆

发表于 2010-2-4 00:29:19 | 显示全部楼层
能写这程序不是一般的N

出0入0汤圆

发表于 2010-2-4 03:25:46 | 显示全部楼层
常规的旋转就是用浮点数的,一开始就我就猜到楼主用的是整数读写像素.
你把SIN,COS事先做一个5度一项的整数组,小图的话还可以快一个数量级,大图就等于没有了.

出0入0汤圆

 楼主| 发表于 2010-2-4 09:56:02 | 显示全部楼层
回复【27楼】lgl_debug
常规的旋转就是用浮点数的,一开始就我就猜到楼主用的是整数读写像素.
你把SIN,COS事先做一个5度一项的整数组,小图的话还可以快一个数量级,大图就等于没有了.
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SIN和COS只会运算一次,不管如何优化也起不到多少效果

出0入0汤圆

 楼主| 发表于 2010-2-4 09:58:18 | 显示全部楼层
回复【27楼】lgl_debug
常规的旋转就是用浮点数的,一开始就我就猜到楼主用的是整数读写像素.
你把SIN,COS事先做一个5度一项的整数组,小图的话还可以快一个数量级,大图就等于没有了.
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估计16x16以下的图片,才有效果

出0入0汤圆

发表于 2010-2-4 22:55:25 | 显示全部楼层
高手,请问这个CPU手册你看了多久才看完啊。汗

出0入0汤圆

 楼主| 发表于 2010-2-4 23:04:07 | 显示全部楼层
平时不看手册,开发过程中遇到不太清楚的地方,才会用到数据手册.

出0入0汤圆

发表于 2010-2-5 02:33:04 | 显示全部楼层
这个需要mark下。

出0入0汤圆

发表于 2010-2-5 08:17:14 | 显示全部楼层
你总是给人 惊喜

出0入0汤圆

发表于 2010-2-5 08:22:38 | 显示全部楼层
请问楼主4.3寸TFT(480x272)  哪里有卖啊

出0入0汤圆

发表于 2010-2-5 08:27:50 | 显示全部楼层
uCGUI也带图像任意角度旋转函数,不知道楼主有没有对比过

出0入0汤圆

发表于 2010-2-5 09:13:32 | 显示全部楼层
来个视频过下干瘾..

出0入0汤圆

 楼主| 发表于 2010-2-5 10:02:58 | 显示全部楼层
回复【35楼】yulutong 土土狗
uCGUI也带图像任意角度旋转函数,不知道楼主有没有对比过
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对ucGUI也大概了解一点点,但没实际用过, 手上也没有可运行的ucGUI代码, 所以没有对比过; 不知ucGUI的速度如何? 旋转48x48的24位色位图,可以达到2003帧/秒么?

出0入0汤圆

 楼主| 发表于 2010-2-5 22:24:49 | 显示全部楼层
回复【36楼】yemingxp
来个视频过下干瘾..

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演示视频1:
点击此处下载 ourdev_532593.rar(文件大小:24.31M) (原文件名:P2052114.rar)

出0入0汤圆

发表于 2010-2-6 08:21:02 | 显示全部楼层
【37】楼主
对ucGUI也大概了解一点点,但没实际用过, 手上也没有可运行的ucGUI代码, 所以没有对比过; 不知ucGUI的速度如何? 旋转48x48的24位色位图,可以达到2003帧/秒么?

2003帧/秒?有这么快?看你的图片是4.3寸屏,16色的话每帧需要480×272×16/8=261 120 BYTE.
2000帧需要261120×2000=522 240 000Byte.如果SDRAM有CPU50%效率的话,CPU至少需要1GHZ了。楼主你是什么CPU阿?


另外向楼主请教个问题:把你的4.3寸横屏转成竖屏,不知道可用什么方法?

出0入0汤圆

发表于 2010-2-6 08:23:26 | 显示全部楼层
顶一个

出0入0汤圆

发表于 2010-2-6 08:33:27 | 显示全部楼层
这个要顶。

出0入0汤圆

发表于 2010-2-6 08:50:02 | 显示全部楼层
MARK

出0入4汤圆

发表于 2010-2-6 08:52:22 | 显示全部楼层
mark

出0入0汤圆

发表于 2010-2-6 10:34:43 | 显示全部楼层
顶一个,谢谢楼主

出0入0汤圆

 楼主| 发表于 2010-2-6 13:39:11 | 显示全部楼层
回复【39楼】yulutong 土土狗
【37】楼主
对ucGUI也大概了解一点点,但没实际用过, 手上也没有可运行的ucGUI代码, 所以没有对比过; 不知ucGUI的速度如何? 旋转48x48的24位色位图,可以达到2003帧/秒么?  
2003帧/秒?有这么快?看你的图片是4.3寸屏,16色的话每帧需要480×272×16/8=261 120 BYTE.
2000帧需要261120×2000=522 240 000Byte.如果SDRAM有CPU50%效率的话,CPU至少需要1GHZ了。楼主你是什么CPU阿?
另外向楼主请教个问题:把你的4.3寸横屏转成竖屏,不知道可用什么方法?
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这个帧速是指:图片1秒钟时间内作旋转运算并显示到屏幕的次数,不是LCD全屏刷新次数。2003帧/秒的含义为:每秒可旋转2003次输出到屏幕。
这个LCD没有硬件翻转功能,横屏转成竖屏,可以用软件算法,旋转90或270度

出0入0汤圆

 楼主| 发表于 2010-2-6 13:41:37 | 显示全部楼层
回复【39楼】yulutong 土土狗
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38楼,有实际演示视频

出0入0汤圆

发表于 2010-2-6 14:26:35 | 显示全部楼层
好东西,mark

出0入0汤圆

发表于 2010-2-6 14:33:23 | 显示全部楼层
留个记号
这段也在用GUI

出0入0汤圆

 楼主| 发表于 2010-2-7 22:17:32 | 显示全部楼层
回复【48楼】hebj
留个记号
这段也在用GUI
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你是用的哪个GUI?

出0入0汤圆

发表于 2010-2-12 14:26:19 | 显示全部楼层
mark

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发表于 2010-3-2 14:32:33 | 显示全部楼层
我很佩服楼主!期待交流合作。。。

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发表于 2010-3-2 15:17:39 | 显示全部楼层
mark

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 楼主| 发表于 2010-3-2 19:06:03 | 显示全部楼层
回复【51楼】9509238
我很佩服楼主!期待交流合作。。。
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哪方面的合作?

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发表于 2010-3-4 15:32:52 | 显示全部楼层
mark一下

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 楼主| 发表于 2010-3-6 18:59:55 | 显示全部楼层
有时间再公布一个高速的图像任意尺寸和比例拉伸算法

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发表于 2010-3-6 19:33:56 | 显示全部楼层
什么cpu?什么内存?
cpu和内存是关键

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 楼主| 发表于 2010-3-6 21:01:21 | 显示全部楼层
回复【56楼】gaiwang42
什么cpu?什么内存?
cpu和内存是关键
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CPU:  S3C2440: 271MHZ - 67MHZ - 33MHZ
内存: 64MB SDRAM

出0入0汤圆

发表于 2010-3-6 22:15:16 | 显示全部楼层
ding!

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发表于 2010-3-7 00:43:24 | 显示全部楼层
回复【55楼】liuweiele
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严重期待!!!

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 楼主| 发表于 2010-3-7 21:28:54 | 显示全部楼层
回复【59楼】superyongzhe 最后的骑士
回复【55楼】liuweiele  
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严重期待!!!
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目前比较忙,要过一些时间再公布

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发表于 2010-3-8 15:05:12 | 显示全部楼层
关注

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 楼主| 发表于 2010-3-9 14:57:27 | 显示全部楼层
拉伸算法在这个帖子公布:
http://www.ourdev.cn/bbs/bbs_content.jsp?bbs_sn=3909080&bbs_page_no=1&search_mode=4&search_text=liuweiele&bbs_id=9999

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发表于 2010-4-15 15:55:20 | 显示全部楼层
好东西

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发表于 2010-4-15 16:05:09 | 显示全部楼层
mark

出0入0汤圆

发表于 2010-6-21 16:32:53 | 显示全部楼层
mark

出0入0汤圆

发表于 2010-6-21 17:30:41 | 显示全部楼层

出0入0汤圆

发表于 2010-6-21 20:26:33 | 显示全部楼层
mark

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发表于 2010-6-21 20:44:18 | 显示全部楼层
MARK 图像任意角度旋转算法

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发表于 2010-7-6 16:28:24 | 显示全部楼层
感谢楼主分享,MARK……

出0入0汤圆

发表于 2010-7-9 21:01:17 | 显示全部楼层
MARK 图像任意角度旋转

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发表于 2010-7-9 21:46:02 | 显示全部楼层
支持楼主,谢谢分享好算法!

出0入0汤圆

发表于 2010-7-9 21:53:45 | 显示全部楼层
记录

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发表于 2010-7-9 22:26:03 | 显示全部楼层
mark

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发表于 2010-7-10 05:32:22 | 显示全部楼层
mark

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发表于 2010-7-10 10:38:23 | 显示全部楼层
MARK 数字图像处理

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发表于 2010-7-10 22:30:09 | 显示全部楼层
mark

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发表于 2010-7-10 23:34:17 | 显示全部楼层
嵌入式图像处理。。。不错

出0入0汤圆

发表于 2010-8-20 15:57:23 | 显示全部楼层
mark

出0入0汤圆

发表于 2010-8-21 02:30:07 | 显示全部楼层
不错,顶一下。

出0入0汤圆

发表于 2010-8-21 07:46:55 | 显示全部楼层
mark!

出0入0汤圆

发表于 2010-8-21 08:02:18 | 显示全部楼层
mark!

出0入0汤圆

发表于 2010-8-22 10:33:38 | 显示全部楼层
哎。人生最难的莫过于看懂别人写的代码

出0入0汤圆

发表于 2010-8-22 12:32:00 | 显示全部楼层
提高了600%的性能?

出0入0汤圆

 楼主| 发表于 2010-8-22 18:55:05 | 显示全部楼层
回复【83楼】exploer
  提高了600%的性能?
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速度提高了600%

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发表于 2010-8-22 19:30:44 | 显示全部楼层
mark

出0入0汤圆

发表于 2010-8-22 23:22:43 | 显示全部楼层
mark

出0入0汤圆

发表于 2010-8-24 15:56:27 | 显示全部楼层
mark

出0入0汤圆

发表于 2010-11-19 22:53:24 | 显示全部楼层
mark

出0入0汤圆

发表于 2010-11-19 23:41:31 | 显示全部楼层
学习,LZ在GUI方面很厉害

出0入0汤圆

发表于 2010-11-20 00:02:07 | 显示全部楼层
mark 楼主又出强势代码~~~~

出0入0汤圆

发表于 2010-11-20 00:41:09 | 显示全部楼层
白沫一下

出0入0汤圆

发表于 2010-11-20 01:01:52 | 显示全部楼层
make! 楼主专家啊

出0入0汤圆

发表于 2010-11-20 01:20:28 | 显示全部楼层
顶贴,好样的

出0入0汤圆

发表于 2010-11-24 22:03:55 | 显示全部楼层
图片很漂亮

出0入0汤圆

发表于 2010-11-26 15:13:43 | 显示全部楼层
厉害啊 牛

出0入0汤圆

发表于 2010-11-26 22:19:15 | 显示全部楼层
很强悍!!!

出0入0汤圆

发表于 2010-11-26 22:29:59 | 显示全部楼层
MARK 数字图像处理

出0入0汤圆

发表于 2010-11-26 22:35:12 | 显示全部楼层
太快了,完全可以再以性能换取质量,例如对原图采样时使用双线性插值。

出0入0汤圆

 楼主| 发表于 2010-11-27 09:42:09 | 显示全部楼层
回复【98楼】qwernet 小俊
太快了,完全可以再以性能换取质量,例如对原图采样时使用双线性插值。

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是的,"插值"也可以用Alpha混合实现
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