从头开始用 C 语言实现图像处理（或操作）程序是一项艰巨的任务。不仅需要开发内部数据结构，还需要编写用于读取和写入可用图形格式的过滤器。界面设计和实现也很困难，因为需要处理诸如颜色分配、量化等问题。在本文中，我们将向您展示 Tcl 和 Tk 如何帮助您轻松处理这些问题。但是，应该注意的是，某些图像操作在计算上是密集型的，这使得使用 Tcl 的成本过高。因此，我们将混合使用 Tcl 和 Tk 与 C 语言，并获得两者的优点。

在 Linux Journal 第 10 期（1995 年 2 月）中，Matt Welsh 撰写了一篇不错的文章，描述了如何使用 Tcl/Tk 作为 C 程序的 前端，使用管道与 wish 进程进行通信。虽然这种方法有很多优点，例如，在使用静态库时实现简单且节省内存，但它确实存在一些局限性

在本文中，我们使用 Tcl/Tk 作为核心程序的扩展来解决这个问题，并展示了以这种方式解决问题的一些优势。

我们将从编写一个小程序开始，对图像的选定子矩形进行特殊的抖动（半色调），以创建特殊效果。

所描述的技术将彩色像素的垂直条纹转换为黑白像素的垂直条纹，其中平均强度最接近原始平均值。此外，所有黑色像素都集中在中心。（这种效果已经在娱乐行业中使用了一段时间。）见图 1。以下部分描述了完成此效果的必要步骤。

图 1. 对一个矩形区域进行抖动后程序的典型外观。

我们程序的基础是 image 原语，它首次出现在 Tk 4.0 版本中。其思想是创建一个带有关联命令的“图像对象”，就像任何普通的小部件一样。

图像可以是两种不同的类型：位图和照片。虽然位图仅处理前景和背景颜色，但照片处理真彩色对象，自动量化显示中可用的颜色数量。让我们关注“照片”类型，它是由 Paul Mackerras 基于他早期的“照片小部件”实现的。

用于创建名为“picture”的图像对象，并将图像文件设置为“mickey.gif”的命令将是

image create photo picture -file mickey.gif

创建后，我们可以轻松地进行一些操作。例如，获取其尺寸

set pic_wid [image width picture]
set pic_hei [image height picture]

image create photo pic_piece
pic_piece copy picture -from 0 0
        [expr $pic_wid/2] [expr $pic_hei/2]

可以指定给定图像的颜色立方体的大小（您甚至可以显式地将其设置为灰度）、伽玛校正和其他一些巧妙的东西。查看 photo 手册页以获取详细信息。

查看图像并允许进行一些操作的好方法是将图像视为“画布对象”

canvas .c
pack .c
 .c create image 1 1 -anchor nw -image picture
                -tags "myimage"

创建后，您可以绘制和操作任何您想要的画布对象，就像它漂浮在 myimage 上一样。只需记住将图像保持为“较低”的对象，这样您始终能够看到其他所有内容。可以通过给出以下内容来完成此定位

 .canvas lower myimage

让我们对两种 C-Tcl/Tk 应用程序做一个小的区分：一种是充当 shell 的应用程序（例如 wish），另一种是以预定方式使用 Tcl/Tk 扩展的应用程序。

如果您想使用您创建的一些额外命令创建 wish 的另一个“实例”，您应该阅读有关 Tcl_Main 和 Tcl_AppInit 的手册页。

如果您的程序仅将 Tcl/Tk 用于界面，并且不打算以“类 shell”的方式使用，则方法略有不同。我建议您获取 tkHelloWorld.tar.gz 演示程序（请参阅侧边栏）作为示例。

基本上，您的程序必须实现以下四个步骤

在清单 1 中显示的 C 代码中，注释准确地标识了正在执行的四个步骤中的哪一步。

清单 1

从现在开始，我们希望仅将 C 编程用于某些关键功能，因为我们应用程序的主要流程和控制由 Tk 处理。

如果您对调用 C 例程的无数种方法感兴趣，请阅读 John K. Ousterhout 于 1994 年在 Addison-Wesley 出版的 TCL and the TK Toolkit。

本质上，您的 C 函数必须具有如下原型

int
C_func_name (ClientData cd, Tcl_Interp *interp,
             int argc, char **argv);

您必须通过以下方式注册它

Tcl_CreateCommand (interp, "Tcl_func_name",
        C_func_name, (ClientData *) NULL,
        (Tcl_CmdDeleteProc *) NULL);

我们希望我们的 C 例程在 Tk 下处理名为 image_name 的图像。直接的解决方案是反复传递每个像素的颜色（照片小部件具有此选项），直到图像完成。当此程序运行时，我们可以出去吃午饭、拜访一些朋友、吃晚饭并看电影。但是，有一种更好的方法可以实现该目标。从 C 语言中，我们要求 Tk 来处理它。首先，我们必须定义

Tk_PhotoHandle      image;
Tk_PhotoImageBlock  blimage;

然后按顺序调用以下函数

image = Tk_FindPhoto ("image_name");
Tk_PhotoGetImage (image, &blimage);

typedef struct {
  unsigned char *pixelPtr;
  int width;
  int height;
  int pitch;
  int pixelSize;
  int offset[3];
} Tk_PhotoImageBlock;

使用上述定义允许图像的不同表示形式；例如

可以使用三个简单的 C 宏来获取给定像素的颜色

#define RED(p,x,y)  ((p)->pixelPtr[(y)*(p)->
pitch + (x)*(p)->pixelSize + (p)->offset[0]] )
#define GREEN(p,x,y) ((p)->pixelPtr[(y)*(p)->
pitch + (x)*(p)->pixelSize + (p)->offset[1]])
#define BLUE(p,x,y)  ((p)->pixelPtr[(y)*(p)->
pitch + (x)*(p)->pixelSize + (p)->offset[2]])

您调用宏时，将上面解释的块结构的地址作为第一个参数，并将像素的 x 和 y 坐标（其中 0,0 是左上角）作为第二个和第三个参数。对于优化的程序，使用地址差来确定下一个像素相对于当前像素的位置（即其邻居）会更快。

此程序的完整 C 代码在清单 1 中，Tcl 代码在清单 2 中。

图 2 是程序运行中的快照。

图 2. 当垂直尺寸为 5 时，所有可能的输出集群的示例。选择标准是最近的平均值。

清单 2

该程序可以从以下网址下载：ftp://ftp.impa.br/pub/visgraf/people/siome/lj/ljdither.tgz。

当 Tcl/Tk 调用 C 中的函数时，它仍然可以接收界面事件，例如按钮按下或滑块移动；但是，它无法运行绑定到这些事件的关联脚本（或 C 函数），因为目前 C 函数控制流程。

一个很好的例子是质量弹簧模拟器，其中 C 函数有一个循环来执行模拟和画布绘制。如果在模拟过程中能够更改常量，甚至在预定时间之前中止模拟，那将是太好了。长 Tcl 脚本也需要此选项。两种情况下的解决方案都是不时使用 update 命令来处理用户输入。

来自 update 手册页

通过让 Tcl/Tk 处理界面，C 处理程序的关键任务，可以实现强大的组合。

在 Internet 上可以找到许多有用的额外小部件，用于使用声音（请参阅 tkSound）、移动对象等等。这些小部件的集成原理是相同的——您可以创建一个新的类似 wish 的 shell，或者将新的可用函数与您自己的一些额外 C 代码一起使用。

另一个好的软件包是 Tix，它包含在许多 Linux 发行版中。它为 Tk 添加了许多精彩的小部件，并采用面向对象的方法来构建新的“巨型小部件”。

希望您觉得这篇文章有用，并祝您编程愉快。

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