C#數字圖像處理的3種方法

2019-11-14 13:30:27

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本文主要通過彩色圖象灰度化來介紹C#處理數字圖像的3種方法，Bitmap類、BitmapData類和Graphics類是C#處理圖像的的3個重要的類。

Bitmap只要用于處理由像素數據定義的圖像的對象，主要方法和屬性如下：

GetPixel方法和SetPixel方法，獲取和設置一個圖像的指定像素的顏色。

PixelFormat屬性，返回圖像的像素格式。

Palette屬性，獲取或折紙圖像所使用的顏色調色板。

Height屬性和Width屬性，返回圖像的高度和寬度。

LockBits方法和UnlockBits方法，分別鎖定和解鎖系統內存中的位圖像素。

BitmapData對象指定了位圖的屬性：

Height屬性，被鎖定位圖的高度。

Width屬性，被鎖定位圖的寬度。

PixelFormat屬性，數據的實際像素格式。

Scan0屬性，被鎖定數組的首字節地址。

Stride屬性，步幅，也稱掃描寬度。

彩色圖象灰度化

24位彩色圖象每個像素用3個字節表示，每個字節對應著R、G、B分量的亮度（紅、綠、藍）。當3個分量不想同時表現為灰度圖像。下面有三種轉換公式：

Gray(I,j)為轉換后的灰度圖像在(I,j)點出的灰度值。由于人眼對顏色的感應不同，有了下面的轉換公式：

觀察發現綠色所占比重最大，所以轉換時直接使用G值作為轉換結果：

圖像處理的3種方法分別是：提取像素法、內存法和指針法，它們各自有各自的特點。

提取像素法

使用的是GDI+中的Bitmap.GetPixel和Bitmap.SetPixel方法。

if (bitmap != null)
{
    newbitmap = bitmap.Clone() as Bitmap;
    Color pixel;
    int ret;
    for (int x = 0; x < newbitmap.Width; x++)
    {
        for (int y = 0; y < newbitmap.Height; y++)
        {
            pixel = newbitmap.GetPixel(x, y);
            ret = (int)(pixel.R * 0.299 + pixel.G * 0.587 + pixel.B * 0.114);
            newbitmap.SetPixel(x, y, Color.FromArgb(ret, ret, ret));
        }
    }
    pictureBox1.Image = newbitmap.Clone() as Image;
}

內存法

內存法是把圖像數據直接復制到內存中，這樣程序的運行速度就能大大提高了。

if (bitmap != null)
{
    newbitmap = bitmap.Clone() as Bitmap;
    Rectangle rect = new Rectangle(0, 0, newbitmap.Width, newbitmap.Height);
    System.Drawing.Imaging.BitmapData bmpdata = newbitmap.LockBits(rect, System.Drawing.Imaging.ImageLockMode.ReadWrite, newbitmap.PixelFormat);
    IntPtr ptr = bmpdata.Scan0;
 
    int bytes = newbitmap.Width * newbitmap.Height * 3;
    byte[] rgbvalues = new byte[bytes];
 
    System.Runtime.InteropServices.Marshal.Copy(ptr, rgbvalues, 0, bytes);
 
    double colortemp = 0;
    for (int i = 0; i < rgbvalues.Length; i += 3)
    {
        colortemp = rgbvalues[i + 2] * 0.299 + rgbvalues[i + 1] * 0.587 + rgbvalues[i] * 0.114;
        rgbvalues[i] = rgbvalues[i + 1] = rgbvalues[i + 2] = (byte)colortemp;
    }
 
    System.Runtime.InteropServices.Marshal.Copy(rgbvalues, 0, ptr, bytes);
 
    newbitmap.UnlockBits(bmpdata);
    pictureBox1.Image = newbitmap.Clone() as Image;
}

指針法

這個方法和內存法相似，開始都是通過LockBits方法來獲取位圖的首地址，這個方法更簡潔，直接用指針進行位圖操作。所以對內存的操作需要在unsafe下進行操作。

if (bitmap != null)
{
    newbitmap = bitmap.Clone() as Bitmap;
    Rectangle rect = new Rectangle(0, 0, newbitmap.Width, newbitmap.Height);
    System.Drawing.Imaging.BitmapData bmpdata = newbitmap.LockBits(rect, System.Drawing.Imaging.ImageLockMode.ReadWrite, newbitmap.PixelFormat);
    byte temp;
 
    unsafe
    {
        byte* ptr = (byte*)(bmpdata.Scan0);
 
        for (int x = 0; x < bmpdata.Width; x++)
        {
            for (int y = 0; y < bmpdata.Height; y++)
            {
                temp = (byte)(0.299 * ptr[2] + 0.587 * ptr[1] + 0.114 * ptr[0]);
                ptr[0] = ptr[1] = ptr[2] = temp;
                ptr += 3;
            }
            ptr += bmpdata.Stride - bmpdata.Width * 3;
        }
    }
 
    newbitmap.UnlockBits(bmpdata);
    pictureBox1.Image = newbitmap.Clone() as Image;
}