基于GDI+的.NET动态绘图技术的研究与应用①

夏克付， 张承云

(1.安徽电子信息职业技术学院，安徽 蚌埠 233030;2.安徽科大讯飞信息科技股份有限公司，安徽 合肥 230088)

动态绘图是指使用键盘、鼠标、手写板等计算机输入设备动态绘制图形或图像.动态绘图技术是图形图像处理领域中的一项非常重要的技术.GDI+是图形设备接口GDI(graphics device interface)的改进版本，提供了二维矢量图形的显示、图像处理和版式处理等功能.在.NET中，GDI+提供了一系列图形图像处理相关的类与接口，使用这些类与接口可以很轻松地实现动态绘图功能.但这种动态绘图技术在绘图过程中存在图形连续绘制、闪烁和消失等问题，严重影响了图形绘制的效果与效率.因此，怎样研究一种基于GDI+的高效的动态绘图技术，已成为当前亟待解决的问题.

1 动态绘图技术存在的问题

动态绘图过程一般是在按下鼠标后确定所绘图形的起始点，移动鼠标时绘制图形，松开鼠标后完成绘图.因此，在实现动态绘图功能时一般需要使用鼠标的按下(MouseDown)、移动(MouseMove)和松开(MouseUp)事件.在使用GDI+提供的动态绘图技术进行动态绘图的过程中，容易出现以下问题.

1.1 图形连续绘制

图1是使用GDI+的动态绘图技术在.NET窗体上动态绘制直线的效果.从图中可以看出，鼠标每移动一次就会绘制一条直线，这样从按下鼠标到松开鼠标的过程中，绘制的就不是所期望的一条直线，而是“无数条”直线.

要解决这个问题，可以在MouseMove事件中加上一条图形清除语句，使得在每次绘制直线时清除之前所绘制的内容.但这样做又有了新的问题，也就是永远只能绘制一条直线.

图1 动态绘制直线

1.2 图形闪烁现象

使用GDI+的动态绘图技术在动态绘图时容易出现闪烁现象，特别是对图像进行动态处理时，只要移动鼠标，图像闪烁现象就非常明显.

1.3 图形消失现象

使用GDI+的动态绘图技术所绘制的图形，被其他程序界面覆盖恢复后或程序最小化恢复后，图形消失.要解决此问题，可以在窗体或控件的Paint事件中对消失的图形进行重绘，但这样做比较麻烦.

2 动态绘图技术的改进措施

要解决动态绘图过程中所出现的问题，需要引入“图层”技术.在此引入三个“图层”，依次分别是:永久层、临时层和显示层.其中永久层用于永久存储每次动态绘制完成的图形，临时层用于临时存储鼠标一次移动时所绘制的图形，显示层用于在窗体或控件中显示临时层中所绘制的图形.各图层及其关系如图2所示.

图2 动态绘图图层

图2中的箭头表示在动态绘图过程中该层内容的来源.永久层表示最终需要绘制的图形，在开始绘图之前，该层内容要么为空，要么来源于需要绘制的图形或图像，在绘图过程中，该层内容来源于显示层;临时层表示鼠标本次移动所绘制的图形，其内容来源于永久层，其生命周期从移动鼠标开始到松开鼠标结束;显示层表示当前需要显示的图形，其内容来源于临时层.

在.NET中，永久层和临时层一般使用GDI+提供的Bitmap对象来实现，显示层一般使用窗体或控件的Image类型的属性来实现.在绘图过程中，临时层和显示层的内容在MouseMove事件中完成，永久层的内容在MouseUp事件中完成.主要实现过程如下:

(1)创建一个全局的Bitmap对象(用于实现永久层)，大小与窗体或控件中绘图区域大小一致.

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

(2)在MouseMove事件中创建一个上述全局对象的副本(用于实现临时层).

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

(3)以上述副本为画布来动态绘制图形(如直线).

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

g.DrawLine(pen，pt，e.Location);

(4)在窗体或控件中即时显示上述副本中所绘制的图形(用于实现显示层).

this.BackgroundImage=bmpTemp;

(5)在MouseUp事件中将本次绘制完成的图形存入上述全局对象.

Graphics g=Graphics.FromImage(bmpForever);

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

在.NET中使用C#语言按照以上改进方法在窗体上动态绘制直线的效果如图3所示.从图中可以看出，可以在窗体的任意位置使用鼠标绘制直线，解决了之前动态绘图过程中所出现的问题.

图3 动态绘制直线(改进后)

图4 动态绘图技术应用

3 动态绘图技术的应用

图5 数据测量类

动态绘图技术的应用非常广泛，只要有电脑、手机等电子产品存在的地方，基本上都会用到动态绘图技术.例如生活中最常见的手写输入法、幻灯片中的动态批注等都使用了动态绘图技术.在医院使用的各种软件系统中，动态绘图技术也随处可见.下面以动态测量患者CT图中的相关数据为例，介绍动态绘图技术的应用(如图4所示).

图4是对某位患者脑部CT图进行相关数据测量.从图中可知，数据测量功能主要包括动态绘制图形、根据CT图的显示大小与实际大小的比例实时测量数据，以及当前所测量数据的解释说明.主要实现过程如下:

(1)设计数据测量类

根据引入“图层”后的动态绘图技术，以及对CT图进行数据测量的功能需求，设计的数据测量类如图5所示.

数据测量类(DataMeasurement)中共包括3个属性和6个方法，这些属性与方法的具体功能描述如表1所示.

表1 DataMeasurement类的成员功能描述

(2)创建应用程序，实现数据测量类

在Visual Studio 2008中新建一个Windows应用程序，设计图4所示窗体，并实现数据测量类.而后使用该类实现图4所示的数据测量功能.

4 结束语

GDI+提供了强大的图形图像处理功能，在.NET中使用GDI+几乎可以完成所有与图形图像相关的操作.动态绘图技术是使用GDI+进行动态图形绘制的技术.通过在多个项目开发中的实践证明，使用引入“图层”后的动态绘图技术，不仅解决了绘图过程中存在的图形连续绘制问题，还解决了使用GDI+进行图形图像处理时容易出现的闪烁现象，以及图形被覆盖或最小化后消失的现象，大大提高了程序的运行效率.

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