玩玩圖形圖像——第一篇：圖片灰度化

 

    去年買了本數字圖像處理算法，一直都沒有看，前幾個星期都一直忙着工作上的活，趁這階段悠閑點，玩一玩圖片處理，這玩意

還是非常有意思的。

   以前我們在做Web上的用戶注冊時，通常都會做一個驗證碼，大家都知道用來防止暴力注冊的，當然提到驗證碼大家都知道C#里

面有一個Bitmap類專門用來處理圖片的，好吧，這一篇我們從最簡單的“圖片灰度化”說起。

一：圖片灰度化

     我們都知道，位圖是由一個一個像素點組成的，像素點可能是紅色，橙色，粉色等等，這些顏色我們都知道是用RGB來表示的。

每個顏色分量都是一個字節(0-255)，所以一般情況下圖的像素點都是24位，當然還有32位，64位，當RGB是0-255之間的不同值

時，那么該像素點就呈現“五顏六色”，而當RGB都是相同的值是，則像素點呈現“灰色”，如果大家玩過CSS的話，肯定都知道給一個

字體的color通常都是#999999,#666666,#333333這些不同深度的灰色。

1.計算公式

   下面我們該如何設置合理的灰度值呢？當然還是用當前的RGB為模板，然后對RGB乘以一個合理的權重就ok了

   Gary(i,j)=0.299*R(i,j)+0.587*G(i,j)+0.114*B(i,j)；

2.編程

  有了公式，實現起來就不成問題了。Bitmap類中有一個GetPixel/SetPixel，它可以獲取和設置當前的像素點。

        static void Main(string[] args)
        {
            Bitmap bitmap = new Bitmap(Environment.CurrentDirectory + "//1.jpg");

            for (int i = 0; i < bitmap.Width; i++)
            {
                for (int j = 0; j < bitmap.Height; j++)
                {
                    //取圖片當前的像素點
                    var color = bitmap.GetPixel(i, j);

                    var gray = (int)(color.R * 0.299 + color.G * 0.587 + color.B * 0.114);

                    //重新設置當前的像素點
                    bitmap.SetPixel(i, j, Color.FromArgb(gray, gray, gray));
                }
            }

            bitmap.Save(Environment.CurrentDirectory + "//2.jpg");
        }

　　

3.改進

   上面這個方法很簡單，Get/Set就Ok了，當然這是我們站在像素點這個角度來考慮問題的，貌似只要O(N²)的時間就可以KO問

題，但是Get/Set遠遠不是O(1)的，基於性能考慮，我們能不能有更優的方法，此時我們可以站在字節這個角度思考，不過這里我

們要注意一個問題就是：比如圖片的width=21px，一個像素點占用3個字節，但是21個像素點不一定就占用63個字節，這是因為

系統基於性能考慮，在每一行中存放着一個“未用區域”，來確保圖片每行的byte數是4的倍數，那么如何去讀某一行的字節數呢？

C#里面有一個Stride屬性就可以用來獲取，很簡單吧。

static void Main(string[] args)
        {
            Bitmap bitmap = new Bitmap(Environment.CurrentDirectory + "//1.jpg");

            //定義鎖定bitmap的rect的指定范圍區域
            Rectangle rect = new Rectangle(0, 0, bitmap.Width, bitmap.Height);

            //加鎖區域像素
            var bitmapData = bitmap.LockBits(rect, ImageLockMode.ReadWrite, bitmap.PixelFormat);

            //位圖的首地址
            var ptr = bitmapData.Scan0;

            //stride：掃描行
            int len = bitmapData.Stride * bitmap.Height;

            var bytes = new byte[len];

            //鎖定區域的像素值copy到byte數組中
            Marshal.Copy(ptr, bytes, 0, len);

            for (int i = 0; i < bitmap.Height; i++)
            {
                for (int j = 0; j < bitmap.Width * 3; j = j + 3)
                {
                    var color = bytes[i * bitmapData.Stride + j + 2] * 0.299
                                + bytes[i * bitmapData.Stride + j + 1] * 0.597
                                + bytes[i * bitmapData.Stride + j] * 0.114;

                    bytes[i * bitmapData.Stride + j]
                             = bytes[i * bitmapData.Stride + j + 1]
                             = bytes[i * bitmapData.Stride + j + 2] = (byte)color;
                }
            }

            //copy回位圖
            Marshal.Copy(bytes, 0, ptr, len);

            //解鎖
            bitmap.UnlockBits(bitmapData);

            bitmap.Save(Environment.CurrentDirectory + "//3.jpg");
        }