C++Builder 影像濾鏡統一框架：模糊、銳化、浮雕、邊緣偵測 3x3 卷積核實作

3x3 卷積核通用框架

空域線性濾波：輸出像素 = Σ (鄰域像素 × 核權重) / 除數 + 偏移，再鉗制 [0,255]。

核心代碼

void __fastcall ApplyConvolution3x3(Graphics::TBitmap* Src, Graphics::TBitmap* Dst,
    const int Kernel[3][3], int Divisor, int Offset = 0)
{
    if (!Src || !Dst || Src->PixelFormat != pf24bit) return;
    Dst->Assign(Src);  // 複製尺寸/格式

    int W = Src->Width, H = Src->Height;
    for (int y = 1; y < H - 1; ++y) {
        BYTE* dstRow = (BYTE*)Dst->ScanLine[y];
        BYTE* srcRow = (BYTE*)Src->ScanLine[y];
        BYTE* upRow    = (BYTE*)Src->ScanLine[y-1];
        BYTE* downRow  = (BYTE*)Src->ScanLine[y+1];

        for (int x = 3; x < (W - 1) * 3; x += 3) {  // 跳過邊緣 1 像素
            int sumB = 0, sumG = 0, sumR = 0;

            // 3x3 鄰域加權
            for (int ky = -1; ky <= 1; ++ky) {
                BYTE* row = (ky == -1) ? upRow : (ky == 0 ? srcRow : downRow);
                for (int kx = -1; kx <= 1; ++kx) {
                    int w = Kernel[ky+1][kx+1];
                    int idx = x + kx * 3;
                    sumB += row[idx + 0] * w;
                    sumG += row[idx + 1] * w;
                    sumR += row[idx + 2] * w;
                }
            }

            int b = sumB / Divisor + Offset;
            int g = sumG / Divisor + Offset;
            int r = sumR / Divisor + Offset;

            // 鉗制
            b = (b < 0) ? 0 : (b > 255 ? 255 : b);
            g = (g < 0) ? 0 : (g > 255 ? 255 : g);
            r = (r < 0) ? 0 : (r > 255 ? 255 : r);

            dstRow[x + 0] = (BYTE)b;
            dstRow[x + 1] = (BYTE)g;
            dstRow[x + 2] = (BYTE)r;
        }
    }
}

預設核矩陣定義

按鈕事件範例

void __fastcall TForm1::btnBlurClick(TObject *Sender) {
    int K[3][3] = {{1,1,1},{1,2,1},{1,1,1}};
    ApplyConvolution3x3(Image1->Picture->Bitmap, bmpWork, K, 10);
    Image1->Picture->Bitmap->Assign(bmpWork);
}

void __fastcall TForm1::btnSharpenClick(TObject *Sender) {
    int K[3][3] = {{0,-1,0},{-1,5,-1},{0,-1,0}};
    ApplyConvolution3x3(Image1->Picture->Bitmap, bmpWork, K, 1);
    Image1->Picture->Bitmap->Assign(bmpWork);
}

void __fastcall TForm1::btnEmbossClick(TObject *Sender) {
    int K[3][3] = {{-2,-1,0},{-1,1,1},{0,1,2}};
    ApplyConvolution3x3(Image1->Picture->Bitmap, bmpWork, K, 1, 128);
    Image1->Picture->Bitmap->Assign(bmpWork);
}

優化方向

• 分離式濾波：高斯核可分解為水平 1D + 垂直 1D，複雜度 O(2×3×N) → O(2×N)。
• 整數定點運算：將權重擴大 256 倍 (Q8.8)，避免浮點除法，用位移代替除以 256。
• SIMD (SSE2/AVX2)：並行處理 8/16 個像素，使用 _mm_madd_epi16 等指令。
• 多執行緒：將圖片按行分塊，交給執行緒池並行卷積。
• 邊緣處理：鏡像延伸、複製邊緣、常數填充，避免邊框黑線。