用Haskell编写一个图像处理库

Haskell 是一种纯函数式编程语言，它非常适合图像处理任务。在下面的代码中，我将演示如何使用 Haskell 构建一个简单的图像处理库，并提供几个使用例子。

首先，我们需要导入一些相关的库和模块：

import Codec.Picture
import Codec.Picture.Types
import Data.Word

接下来，我们可以定义一些常用的图像处理操作，例如调整亮度、对比度和饱和度：

type Pixel = (Word8, Word8, Word8)

type ImageProcessingFunction = Pixel -> Pixel

adjustBrightness :: Int -> ImageProcessingFunction
adjustBrightness delta (r, g, b) =
  let adjustChannel c = max 0 . min 255 $ c + fromIntegral delta
   in (adjustChannel r, adjustChannel g, adjustChannel b)

adjustContrast :: Double -> ImageProcessingFunction
adjustContrast factor (r, g, b) =
  let adjustChannel c = truncate $ (fromIntegral c - 128) * factor + 128
   in (adjustChannel r, adjustChannel g, adjustChannel b)

adjustSaturation :: Double -> ImageProcessingFunction
adjustSaturation factor (r, g, b) =
  let toFloatColor c = fromIntegral c / 255
      fromFloatColor fc = truncate $ fc * 255
      toHSI (r, g, b) =
        let r' = toFloatColor r
            g' = toFloatColor g
            b' = toFloatColor b
            maxRGB = maximum [r', g', b']
            minRGB = minimum [r', g', b']
            intensity = (maxRGB + minRGB) / 2
            saturation =
              if maxRGB == minRGB
                then 0.0
                else (maxRGB - minRGB) / (1 - abs (2 * intensity - 1))
            hue =
              if saturation == 0.0
                then 0.0
                else case maxRGB of
                  r'' | r'' == maxRGB -> (g' - b') / (6 * (maxRGB - minRGB))
                  g'' | g'' == maxRGB -> (b' - r') / ((6 * (maxRGB - minRGB)) + 2)
                  b'' | b'' == maxRGB -> (r' - g') / ((6 * (maxRGB - minRGB)) + 4)
         in (hue, saturation, intensity)
      fromHSI (hue, saturation, intensity) =
        let channel h = max 0 . min 1 $ intensity + saturation * (h - 1 / 3)
            r' = channel (hue + 1 / 3)
            g' = channel hue
            b' = channel (hue - 1 / 3)
         in (fromFloatColor r', fromFloatColor g', fromFloatColor b')
      (hue, saturation, intensity) = toHSI (r, g, b)
   in fromHSI (hue, saturation * factor, intensity)

可以看到，我们定义了三个图像处理函数，分别用于调整亮度、对比度和饱和度。这些函数都接受一个参数 Pixel，表示一个像素的颜色信息，并返回一个新的像素颜色。

最后，我们可以定义一个自定义函数，用于将图像应用到图像对象上：

applyImageProcessing :: ImageProcessingFunction -> Image PixelRGB8 -> Image PixelRGB8
applyImageProcessing imageProcessingFunction image =
  pixelMap (\(PixelRGB8 r g b) -> uncurry PixelRGB8 $ imageProcessingFunction (r, g, b)) image

这个函数接受一个图像处理函数和一个输入图像，并将该函数应用于每个像素。这里我们使用 pixelMap 函数进行映射操作，将每个像素的颜色信息进行处理。

下面是一个使用例子，演示如何加载一张图像并应用亮度和对比度调整：

main :: IO ()
main = do
  -- 加载图像
  Right image <- readImage "./path/to/image.jpg"

  -- 转换为 RGB 格式
  let dynamicImage = convertRGB8 image

  -- 应用亮度和对比度调整
  let adjustedImage = applyImageProcessing (adjustBrightness 50 . adjustContrast 1.2) dynamicImage

  -- 将结果保存为新图像文件
  savePngImage "./path/to/adjusted_image.png" (ImageRGB8 adjustedImage)

在上面的例子中，我们首先加载了一张图像，然后将其转换为 RGB 格式，接着应用了亮度和对比度调整操作。最后，我们将处理后的图像保存为 PNG 格式的新图像文件。

希望这个简单的图像处理库和使用例子能够帮助你进一步了解 Haskell 中如何进行图像处理。当然，这只是一个基本框架，你可以根据自己的需求进一步扩展和优化。