C#数字图像处理的3种方法

本文主要通过彩色图象灰度化来介绍C#处理数字图像的3种方法,Bitmap类、BitmapData类和Graphics类是C#处理图像的的3个重要的类。

 

Bitmap只要用于处理由像素数据定义的图像的对象,主要方法和属性如下:

         GetPixel方法和SetPixel方法,获取和设置一个图像的指定像素的颜色。

         PixelFormat属性,返回图像的像素格式。

         Palette属性,获取或折纸图像所使用的颜色调色板。

         Height属性和Width属性,返回图像的高度和宽度。

         LockBits方法和UnlockBits方法,分别锁定和解锁系统内存中的位图像素。

 

BitmapData对象指定了位图的属性:

         Height属性,被锁定位图的高度。

         Width属性,被锁定位图的宽度。

         PixelFormat属性,数据的实际像素格式。

         Scan0属性,被锁定数组的首字节地址。

         Stride属性,步幅,也称扫描宽度。

 

彩色图象灰度化

 

24位彩色图象每个像素用3个字节表示,每个字节对应着R、G、B分量的亮度(红、绿、蓝)。当3个分量不想同时表现为灰度图像。下面有三种转换公式:

Gray(I,j)为转换后的灰度图像在(I,j)点出的灰度值。由于人眼对颜色的感应不同,有了下面的转换公式:

观察发现绿色所占比重最大,所以转换时直接使用G值作为转换结果:

图像处理的3种方法分别是:提取像素法、内存法和指针法,它们各自有各自的特点。

 

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;

            }

 

内存法

 

内存法是把图像数据直接复制到内存中,这样程序的运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;

            }

 

指针法

 

这个方法和内存法相似,开始都是通过LockBits方法来获取位图的首地址,这个方法更简洁,直接用指针进行位图操作。所以对内存的操作需要在unsafe下进行操作。

 

            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;

            }

 

3种方法的比较

 

 C#数字图像处理的3种方法

 

比较一下可以得出结论,提取像素法比较简单,但是效率比较低;内存法效率有了很大的提高,但是代码比较复杂;指针法效率比内存法更高一些,但是不安全。综上比较结果内存法比较好,效率即高又能发挥C#安全的优点。

 

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