QT编程之图像数据操作（QImage、QPixmap、QBitmap、QPicture）

一、介绍

Qt 一共提供了四个这样继承 QPaintDevice 的绘图设备类，分别是：QPixmap、QBitmap、QImage和 QPicture。其中：
QPixmap专门为图像在屏幕上的显示做了优化。
QBitmap是 QPixmap 的一个子类，它的色深限定为 1，你可以使用 QPixmap 的 isQBitmap() 函数来确定这个 QPixmap 是不是一个 QBitmap。
QImage专门为图像的像素级访问做了优化。
QPicture则可以记录和重现 QPainter 的各条命令。

二、差异对比

‌特性‌	‌QImage‌	‌QPixmap‌	‌QBitmap‌	‌QPicture‌
‌设计目的‌	为像素级操作（读写像素）和 I/O 优化，支持跨平台一致性‌。	为屏幕显示优化，依赖操作系统绘图引擎，渲染效率高‌。	继承自 QPixmap，色深固定为 1（单色图像）‌。	记录和重放 QPainter 绘图指令（如绘制路径、图形），支持序列化‌。
‌存储位置‌	客户端内存，独立于硬件，支持多线程操作‌。	图形内存（Windows 下可能存储在客户端内存，其他平台依赖服务端）‌。	与 QPixmap 存储方式相同，但仅支持黑白两色‌。	存储为二进制绘图指令序列，不直接存储像素数据‌。
‌像素操作‌	支持 setPixel() 和 pixel() 直接修改像素‌。	不支持直接像素操作（需先转换为 QImage）‌。	仅支持单色像素操作（如黑白掩码）‌。	无像素操作功能，通过 QPainter 命令生成图形‌。
‌线程安全‌	可在非 GUI 线程加载和处理‌。	只能在 GUI 线程使用‌36。	与 QPixmap 相同‌。	支持多线程记录指令，但重放需在 GUI 线程‌。

三、适用场景

1. ‌QImage‌

• ‌图像处理‌：滤镜、缩放、水印等需要直接操作像素的场景‌。
• ‌跨平台一致性‌：需确保不同操作系统下图像显示完全一致（如生成缩略图）‌。
• ‌多线程加载‌：在子线程中读取大尺寸图片，避免阻塞主线程‌。

2. ‌QPixmap‌

• ‌界面显示‌：按钮图标、标签图片等高频渲染需求‌。
• ‌透明效果‌：支持带 Alpha 通道的 PNG 图片显示‌。
• ‌硬件加速‌：利用底层绘图引擎提升渲染性能（如动画）‌。

3. ‌QBitmap‌

• ‌单色图形‌：黑白掩码、光标形状等场景‌。
• ‌轻量级资源‌：节省内存（如 UI 中的简单图标）‌。

4. ‌QPicture‌

• ‌绘图指令复用‌：保存复杂绘图操作（如矢量图形），便于重复调用‌。
• ‌离线渲染‌：将绘图结果序列化为文件，支持后续编辑或传输‌。

四、相互转换

‌1. QImage 与其他类的转换‌

1.1 QImage → QPixmap

QImage image("image.png"); 
QPixmap pixmap = QPixmap::fromImage(image);

1.2 QImage → QBitmap

需要先将QImage转为单色（1位深度），再转为QBitmap：

QImage image("image.png"); 
QBitmap bitmap = QBitmap::fromImage(image.convertToFormat(QImage::Format_Mono));

1.3 QImage → QPicture

需要将QImage绘制到QPicture中：

QImage image("image.png"); 
QPicture picture; 
QPainter painter(&picture); 
painter.drawImage(0, 0, image); 
painter.end(); // 保存到文件 picture.save("image.pic");

‌2. QPixmap 与其他类的转换‌

2.1 QPixmap → QImage

QPixmap pixmap("image.png"); 
QImage image = pixmap.toImage();

2.2 QPixmap → QBitmap

如果QPixmap已经是单色，直接转换：

QPixmap pixmap("bitmap.png"); 
QBitmap bitmap = QBitmap(pixmap);

否则需要先转为单色格式：

QBitmap bitmap = pixmap.toImage().convertToFormat(QImage::Format_Mono);

2.3 QPixmap → QPicture

将QPixmap绘制到QPicture中：

QPixmap pixmap("image.png");
 QPicture picture; 
QPainter painter(&picture);
 painter.drawPixmap(0, 0, pixmap);
 painter.end();

‌3. QBitmap 与其他类的转换‌

3.1 QBitmap → QImage

QBitmap bitmap("bitmap.bmp");
 QImage image = bitmap.toImage();

3.2 QBitmap → QPixmap

QBitmap是QPixmap的子类，可以直接赋值：

QBitmap bitmap("bitmap.bmp"); 
QPixmap pixmap = bitmap;

3.3 QBitmap → QPicture

绘制到QPicture：

QBitmap bitmap("bitmap.bmp");
 QPicture picture;
 QPainter painter(&picture); 
painter.drawPixmap(0, 0, bitmap);
 painter.end();

‌4. QPicture 与其他类的转换‌

4.1 QPicture → QImage

需要将QPicture绘制到QImage上：

QPicture picture; picture.load("image.pic");
 QImage image(800, 600, QImage::Format_ARGB32);
 image.fill(Qt::white); // 设置背景
 QPainter painter(&image); 
painter.drawPicture(0, 0, picture);
painter.end();

4.2 QPicture → QPixmap

类似上述方法，先绘制到QImage，再转QPixmap：

QImage image(800, 600, QImage::Format_ARGB32); 
image.fill(Qt::white); 
QPainter painter(&image);
 painter.drawPicture(0, 0, picture); 
painter.end(); 
QPixmap pixmap = QPixmap::fromImage(image);

4.3 QPicture → QBitmap

先转为QImage或QPixmap，再转为QBitmap：

// 转为 QImage 再转 QBitmap QImage image = ...; // 如上述方法

QBitmap bitmap = QBitmap::fromImage(image.convertToFormat(QImage::Format_Mono));

注意事项‌

1. ‌颜色深度‌：QBitmap是1位单色位图，转换时需要处理颜色格式（如QImage::convertToFormat(QImage::Format_Mono)）。
2. ‌平台依赖‌：QPixmap在不同平台可能有不同底层实现（如X11或DirectFB），建议在主线程操作。
3. ‌性能‌：QPicture存储的是绘图指令，转换为像素图（如QImage/QPixmap）需执行所有绘图命令，可能较慢。
4. ‌线程安全‌：QPixmap和QBitmap不适合在非GUI线程操作，而QImage是线程安全的。

五、优化建议 

1‌.大图像处理‌

• 避免直接加载高分辨率图片到 QPixmap，先用 QImage 缩放：

  QImage image("large.jpg"); 
  image = image.scaled(800, 600, Qt::KeepAspectRatio); // 缩放后转QPixmap
  QPixmap pixmap = QPixmap::fromImage(image);

2.多线程优化

• 在子线程中用 QImage 加载或处理图像，完成后通过信号传递到主线程转为 QPixmap 显示 。

3.视频显示

QImage 准备好图像数据：

QImage nImage((uchar *)mAVFrameRGB->data[0], mTargetWidth, mTargetHeight, QImage::Format_RGB888);
emit displayImage(nImage); // 发送图片，显示图片

QPixmap 用于绘图显示数据：

void SatVideoWidget::displayImage(QImage nImage){
    nImage = nImage.scaled(640, 480, Qt::KeepAspectRatio);
    mImageLabel->setPixmap(QPixmap::fromImage(nImage));
}