使用Core Image从查找图像中过滤出图像。

Question

我正在尝试为我的应用程序开发一些图像颜色过滤器。我们使用查找图像，因为它们易于使用以从其他程序复制过滤器，并且方便在各个平台上获得相同的结果。我们的查找图像如下所示：

之前，我们使用了GPUImage来使用查找图像进行过滤，但我想避免这种依赖关系，因为它有惊人的5.4mb大小，而我们只需要这一个功能。

搜索了几个小时后，我似乎找不到任何关于如何使用查找图像通过CoreImage过滤图像的资源。然而，在查看文档时，CIColorMatrix看起来是合适的工具。问题在于，我太蠢了，不理解它的工作原理。这就引出了我的问题;

是否有人有使用CIColorMatrix从查找图像中过滤图像的示例？（或者任何指针，告诉我该如何自己解决）

我已经仔细研究了GPUImage的代码，看起来他们用于从查找图像中过滤的着色器定义如下：

查找图像着色器：

varying vec2 textureCoordinate;
varying vec2 textureCoordinate2; 
uniform sampler2D inputImageTexture; 
uniform sampler2D inputImageTexture2;

 // lookup texture  uniform float intensity;  
 void main() {     
    vec4 textureColor = texture2D(inputImageTexture, textureCoordinate); 
    float blueColor = textureColor.b * 63.0; 

    vec2 quad1;    
    quad1.y = floor(floor(blueColor) / 8.0);
    quad1.x = floor(blueColor) - (quad1.y * 8.0);

    vec2 quad2;
    quad2.y = floor(ceil(blueColor) / 8.0);
    quad2.x = ceil(blueColor) - (quad2.y * 8.0);

    vec2 texPos1;   
    texPos1.x = (quad1.x * 0.125) + 0.5/512.0 + ((0.125 - 1.0/512.0) * textureColor.r);
    texPos1.y = (quad1.y * 0.125) + 0.5/512.0 + ((0.125 - 1.0/512.0) * textureColor.g); 

    vec2 texPos2;     
    texPos2.x = (quad2.x * 0.125) + 0.5/512.0 + ((0.125 - 1.0/512.0) * textureColor.r);
    texPos2.y = (quad2.y * 0.125) + 0.5/512.0 + ((0.125 - 1.0/512.0) * textureColor.g);          

    vec4 newColor1 = texture2D(inputImageTexture2, texPos1);   
    vec4 newColor2 = texture2D(inputImageTexture2, texPos2); 
    vec4 newColor = mix(newColor1, newColor2, fract(blueColor));   

    gl_FragColor = mix(textureColor, vec4(newColor.rgb, textureColor.w), intensity);
}

除了这个顶点着色器之外：

attribute vec4 position;
attribute vec4 inputTextureCoordinate; 
attribute vec4 inputTextureCoordinate2;
varying vec2 textureCoordinate;
varying vec2 textureCoordinate2;

void main() {
    gl_Position = position;   
    textureCoordinate = inputTextureCoordinate.xy;     
    textureCoordinate2 = inputTextureCoordinate2.xy;
}

我应该使用这些着色器创建自己的滤镜吗？

- Oscar Apeland

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GPUImage采用BSD-3条款许可证。您可以仅获取库的所需部分并将其用于您的项目中。 - Ivan Smetanin

@IvanSmetanin 很好的观点！我尝试查看了代码（更新问题），但是像这样庞大的库，它们相互交织在一起，很难仅提取其中的几个部分。我也更喜欢避免他们有些专有的语法，因为我很喜欢使用原生的方式并信任库的设计。 - Oscar Apeland

Answer 1

所有的荣誉归功于Nghia Tran。如果你看到这个，谢谢！ 结果发现，一直以来只有一个答案。Nghia Tran写了一篇文章在这里，解决了我的确切用例。

他友善地提供了一个扩展程序，可以从查找图像生成一个CIFilter，我将在下面粘贴它，以便为未来的开发人员保留这个答案。

如果您正在使用Swift，请在您的桥接头文件中导入CIFilter+LUT.h。

以下是一个演示在GPU上使用它的Swift 4代码片段。这远非最优化，上下文等应该被缓存，但这是一个很好的起点。

static func applyFilter(with lookupImage: UIImage, to image: UIImage) -> UIImage? {
    guard let cgInputImage = image.cgImage else {
        return nil
    }

    guard let glContext = EAGLContext(api: .openGLES2) else {
        return nil
    }

    let ciContext = CIContext(eaglContext: glContext)

    guard let lookupFilter = CIFilter(lookupImage: lookupImage, dimension: 64) else {
        return nil
    }

    lookupFilter.setValue(CIImage(cgImage: cgInputImage),
                          forKey: "inputImage")

    guard let output = lookupFilter.outputImage else {
        return nil
    }

    guard let cgOutputImage = ciContext.createCGImage(output, from: output.extent) else {
        return nil
    }

    return UIImage(cgImage: cgOutputImage)
}

CIFilter+LUT.h

#import <CoreImage/CoreImage.h>
@import UIKit.UIImage;

@class CIFilter;

@interface CIFilter (LUT)
+(CIFilter *) filterWithLookupImage:(UIImage *)image dimension:(NSInteger) n;
@end

CIFilter+LUT.m

#import "CIFilter+LUT.h"
#import <CoreImage/CoreImage.h>
#import <OpenGLES/EAGL.h>

@implementation CIFilter (LUT)

+(CIFilter *)filterWithLookupImage:(UIImage *)image dimension:(NSInteger)n {
    NSInteger width = CGImageGetWidth(image.CGImage);
    NSInteger height = CGImageGetHeight(image.CGImage);
    NSInteger rowNum = height / n;
    NSInteger columnNum = width / n;

    if ((width % n != 0) || (height % n != 0) || (rowNum * columnNum != n)) {
        NSLog(@"Invalid colorLUT");
        return nil;
    }

    unsigned char *bitmap = [self createRGBABitmapFromImage:image.CGImage];

    if (bitmap == NULL) {
        return nil;
    }

    NSInteger size = n * n * n * sizeof(float) * 4;
    float *data = malloc(size);
    int bitmapOffest = 0;
    int z = 0;

    for (int row = 0; row <  rowNum; row++) {
        for (int y = 0; y < n; y++) {
            int tmp = z;
            for (int col = 0; col < columnNum; col++) {
                for (int x = 0; x < n; x++) {
                    float r = (unsigned int)bitmap[bitmapOffest];
                    float g = (unsigned int)bitmap[bitmapOffest + 1];
                    float b = (unsigned int)bitmap[bitmapOffest + 2];
                    float a = (unsigned int)bitmap[bitmapOffest + 3];

                    NSInteger dataOffset = (z*n*n + y*n + x) * 4;

                    data[dataOffset] = r / 255.0;
                    data[dataOffset + 1] = g / 255.0;
                    data[dataOffset + 2] = b / 255.0;
                    data[dataOffset + 3] = a / 255.0;

                    bitmapOffest += 4;
                }
                z++;
            }
            z = tmp;
        }
        z += columnNum;
    }

    free(bitmap);

    CIFilter *filter = [CIFilter filterWithName:@"CIColorCube"];
    [filter setValue:[NSData dataWithBytesNoCopy:data length:size freeWhenDone:YES] forKey:@"inputCubeData"];
    [filter setValue:[NSNumber numberWithInteger:n] forKey:@"inputCubeDimension"];

    return filter;
}

+ (unsigned char *)createRGBABitmapFromImage:(CGImageRef)image {
    CGContextRef context = NULL;
    CGColorSpaceRef colorSpace;
    unsigned char *bitmap;
    NSInteger bitmapSize;
    NSInteger bytesPerRow;

    size_t width = CGImageGetWidth(image);
    size_t height = CGImageGetHeight(image);

    bytesPerRow = (width * 4);
    bitmapSize = (bytesPerRow * height);

    bitmap = malloc(bitmapSize);
    if (bitmap == NULL) {
        return NULL;
    }

    colorSpace = CGColorSpaceCreateDeviceRGB();
    if (colorSpace == NULL) {
        free(bitmap);
        return NULL;
    }

    context = CGBitmapContextCreate (bitmap, width,  height, 8, bytesPerRow, colorSpace, kCGImageAlphaPremultipliedLast);
    CGColorSpaceRelease(colorSpace);

    if (context == NULL) {
        free (bitmap);
    }

    CGContextDrawImage(context, CGRectMake(0, 0, width, height), image);
    CGContextRelease(context);

    return bitmap;
}
@end

- Oscar Apeland