基于GDI+的.NET動態(tài)繪圖技術的研究與應用①

夏克付， 張承云

(1.安徽電子信息職業(yè)技術學院，安徽 蚌埠 233030;2.安徽科大訊飛信息科技股份有限公司，安徽 合肥 230088)

動態(tài)繪圖是指使用鍵盤、鼠標、手寫板等計算機輸入設備動態(tài)繪制圖形或圖像.動態(tài)繪圖技術是圖形圖像處理領域中的一項非常重要的技術.GDI+是圖形設備接口GDI(graphics device interface)的改進版本，提供了二維矢量圖形的顯示、圖像處理和版式處理等功能.在.NET中，GDI+提供了一系列圖形圖像處理相關的類與接口，使用這些類與接口可以很輕松地實現(xiàn)動態(tài)繪圖功能.但這種動態(tài)繪圖技術在繪圖過程中存在圖形連續(xù)繪制、閃爍和消失等問題，嚴重影響了圖形繪制的效果與效率.因此，怎樣研究一種基于GDI+的高效的動態(tài)繪圖技術，已成為當前亟待解決的問題.

1 動態(tài)繪圖技術存在的問題

動態(tài)繪圖過程一般是在按下鼠標后確定所繪圖形的起始點，移動鼠標時繪制圖形，松開鼠標后完成繪圖.因此，在實現(xiàn)動態(tài)繪圖功能時一般需要使用鼠標的按下(MouseDown)、移動(MouseMove)和松開(MouseUp)事件.在使用GDI+提供的動態(tài)繪圖技術進行動態(tài)繪圖的過程中，容易出現(xiàn)以下問題.

1.1 圖形連續(xù)繪制

圖1是使用GDI+的動態(tài)繪圖技術在.NET窗體上動態(tài)繪制直線的效果.從圖中可以看出，鼠標每移動一次就會繪制一條直線，這樣從按下鼠標到松開鼠標的過程中，繪制的就不是所期望的一條直線，而是“無數(shù)條”直線.

要解決這個問題，可以在MouseMove事件中加上一條圖形清除語句，使得在每次繪制直線時清除之前所繪制的內容.但這樣做又有了新的問題，也就是永遠只能繪制一條直線.

圖1 動態(tài)繪制直線

1.2 圖形閃爍現(xiàn)象

使用GDI+的動態(tài)繪圖技術在動態(tài)繪圖時容易出現(xiàn)閃爍現(xiàn)象，特別是對圖像進行動態(tài)處理時，只要移動鼠標，圖像閃爍現(xiàn)象就非常明顯.

1.3 圖形消失現(xiàn)象

使用GDI+的動態(tài)繪圖技術所繪制的圖形，被其他程序界面覆蓋恢復后或程序最小化恢復后，圖形消失.要解決此問題，可以在窗體或控件的Paint事件中對消失的圖形進行重繪，但這樣做比較麻煩.

2 動態(tài)繪圖技術的改進措施

要解決動態(tài)繪圖過程中所出現(xiàn)的問題，需要引入“圖層”技術.在此引入三個“圖層”，依次分別是:永久層、臨時層和顯示層.其中永久層用于永久存儲每次動態(tài)繪制完成的圖形，臨時層用于臨時存儲鼠標一次移動時所繪制的圖形，顯示層用于在窗體或控件中顯示臨時層中所繪制的圖形.各圖層及其關系如圖2所示.

圖2 動態(tài)繪圖圖層

圖2中的箭頭表示在動態(tài)繪圖過程中該層內容的來源.永久層表示最終需要繪制的圖形，在開始繪圖之前，該層內容要么為空，要么來源于需要繪制的圖形或圖像，在繪圖過程中，該層內容來源于顯示層;臨時層表示鼠標本次移動所繪制的圖形，其內容來源于永久層，其生命周期從移動鼠標開始到松開鼠標結束;顯示層表示當前需要顯示的圖形，其內容來源于臨時層.

在.NET中，永久層和臨時層一般使用GDI+提供的Bitmap對象來實現(xiàn)，顯示層一般使用窗體或控件的Image類型的屬性來實現(xiàn).在繪圖過程中，臨時層和顯示層的內容在MouseMove事件中完成，永久層的內容在MouseUp事件中完成.主要實現(xiàn)過程如下:

(1)創(chuàng)建一個全局的Bitmap對象(用于實現(xiàn)永久層)，大小與窗體或控件中繪圖區(qū)域大小一致.

Bitmap bmpForever=new Bitmap(this.Width，this.Height);

(2)在MouseMove事件中創(chuàng)建一個上述全局對象的副本(用于實現(xiàn)臨時層).

Bitmap bmpTemp = (Bitmap)bmpForever.Clone();

(3)以上述副本為畫布來動態(tài)繪制圖形(如直線).

Graphics g = Graphics.FromImage(bmp-Temp);

g.DrawLine(pen，pt，e.Location);

(4)在窗體或控件中即時顯示上述副本中所繪制的圖形(用于實現(xiàn)顯示層).

this.BackgroundImage=bmpTemp;

(5)在MouseUp事件中將本次繪制完成的圖形存入上述全局對象.

Graphics g=Graphics.FromImage(bmpForever);

g.DrawImage(this.BackgroundImage，0，0);

在.NET中使用C#語言按照以上改進方法在窗體上動態(tài)繪制直線的效果如圖3所示.從圖中可以看出，可以在窗體的任意位置使用鼠標繪制直線，解決了之前動態(tài)繪圖過程中所出現(xiàn)的問題.

圖3 動態(tài)繪制直線(改進后)

圖4 動態(tài)繪圖技術應用

3 動態(tài)繪圖技術的應用

圖5 數(shù)據(jù)測量類

動態(tài)繪圖技術的應用非常廣泛，只要有電腦、手機等電子產品存在的地方，基本上都會用到動態(tài)繪圖技術.例如生活中最常見的手寫輸入法、幻燈片中的動態(tài)批注等都使用了動態(tài)繪圖技術.在醫(yī)院使用的各種軟件系統(tǒng)中，動態(tài)繪圖技術也隨處可見.下面以動態(tài)測量患者CT圖中的相關數(shù)據(jù)為例，介紹動態(tài)繪圖技術的應用(如圖4所示).

圖4是對某位患者腦部CT圖進行相關數(shù)據(jù)測量.從圖中可知，數(shù)據(jù)測量功能主要包括動態(tài)繪制圖形、根據(jù)CT圖的顯示大小與實際大小的比例實時測量數(shù)據(jù)，以及當前所測量數(shù)據(jù)的解釋說明.主要實現(xiàn)過程如下:

(1)設計數(shù)據(jù)測量類

根據(jù)引入“圖層”后的動態(tài)繪圖技術，以及對CT圖進行數(shù)據(jù)測量的功能需求，設計的數(shù)據(jù)測量類如圖5所示.

數(shù)據(jù)測量類(DataMeasurement)中共包括3個屬性和6個方法，這些屬性與方法的具體功能描述如表1所示.

表1 DataMeasurement類的成員功能描述

(2)創(chuàng)建應用程序，實現(xiàn)數(shù)據(jù)測量類

在Visual Studio 2008中新建一個Windows應用程序，設計圖4所示窗體，并實現(xiàn)數(shù)據(jù)測量類.而后使用該類實現(xiàn)圖4所示的數(shù)據(jù)測量功能.

4 結束語

GDI+提供了強大的圖形圖像處理功能，在.NET中使用GDI+幾乎可以完成所有與圖形圖像相關的操作.動態(tài)繪圖技術是使用GDI+進行動態(tài)圖形繪制的技術.通過在多個項目開發(fā)中的實踐證明，使用引入“圖層”后的動態(tài)繪圖技術，不僅解決了繪圖過程中存在的圖形連續(xù)繪制問題，還解決了使用GDI+進行圖形圖像處理時容易出現(xiàn)的閃爍現(xiàn)象，以及圖形被覆蓋或最小化后消失的現(xiàn)象，大大提高了程序的運行效率.

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