C#圖像的灰度化處理：提取像素法

為了加快圖像的處理速度，在圖像處理算法中，往往需要把彩色圖像轉換為灰度圖像

24位彩色圖像每個像素用3個字節表示，每個字節對應着R、G、B分量的亮度。當RGB分量值不同時，表現為彩色圖像，當RGB分量值相同時，表現為灰度圖像。

求灰度值的方法：

1. 平均值法
   將彩色圖像中的三分量亮度求平均得到一個灰度圖。
   f( i,j)=( R( i,j)+ G( i,j)+ B( i,j)) /3
2. 加權平均法
   根據重要性及其它指標，將三個分量以不同的權值進行加權平均。由於人眼對綠色的敏感最高，對藍色敏感最低，因此，按下式對RGB三分量進行加權平均能得到較合理的灰度圖像。
   f( i,j)=0.30 R( i,j)+0.59 G( i,j)+0.11 B( i,j))

灰度前后對比效果圖：

實例： 

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.ComponentModel;
using System.Data;
using System.Drawing;
using System.Drawing.Imaging;
using System.Text;
using System.Windows.Forms;
namespace gray
{
    public partial class Form1 : Form
    {
        public Form1()
        {
            InitializeComponent();
            myTimer = new HiPerfTimer();
        }
        //打開圖像
        private void open_Click(object sender, EventArgs e)
        {
            OpenFileDialog opnDlg = new OpenFileDialog();//創建OpenFileDialog對象
            //為圖像選擇一個篩選器
            opnDlg.Filter = "所有圖像文件 | *.bmp; *.pcx; *.png; *.jpg; *.gif;"+ 
                "*.tif; *.ico; *.dxf; *.cgm; *.cdr; *.wmf; *.eps; *.emf|" +
                "位圖( *.bmp; *.jpg; *.png;...) | *.bmp; *.pcx; *.png; *.jpg; *.gif; *.tif; *.ico|" +
                "矢量圖( *.wmf; *.eps; *.emf;...) | *.dxf; *.cgm; *.cdr; *.wmf; *.eps; *.emf";
            opnDlg.Title = "打開圖像文件";
            opnDlg.ShowHelp = true;//啟動幫助按鈕
            if (opnDlg.ShowDialog() == DialogResult.OK)
            {
                curFileName = opnDlg.FileName;
                try
                {
                    curBitmap = (Bitmap)Image.FromFile(curFileName);//使用Image.FromFile創建圖像對象
                }
                catch (Exception exp)
                {
                    MessageBox.Show(exp.Message);
                }
            }
            //使控件的整個圖面無效並導致重繪控件
            Invalidate();//對窗體進行重新繪制,這將強制執行Paint事件處理程序
        }

        private void save_Click(object sender, EventArgs e)
        {
            if(curBitmap == null)
            {
                return;
            }
            SaveFileDialog saveDlg = new SaveFileDialog();
            saveDlg.Title = "保存為";
            saveDlg.OverwritePrompt = true;
            saveDlg.Filter =
                "BMP文件 (*.bmp) | *.bmp|" +
                "Gif文件 (*.gif) | *.gif|" +
                "JPEG文件 (*.jpg) | *.jpg|" +
                "PNG文件 (*.png) | *.png";
            saveDlg.ShowHelp = true;
            if(saveDlg.ShowDialog() == DialogResult.OK)
            {
                string fileName = saveDlg.FileName;
                string strFilExtn = fileName.Remove(0, fileName.Length - 3);
                switch (strFilExtn)
                {
                    case "bmp":
                        curBitmap.Save(fileName, System.Drawing.Imaging.ImageFormat.Bmp);
                        break;
                    case "jpg":
                        curBitmap.Save(fileName, System.Drawing.Imaging.ImageFormat.Jpeg);
                        break;
                    case "gif":
                        curBitmap.Save(fileName, System.Drawing.Imaging.ImageFormat.Gif);
                        break;
                    case "tif":
                        curBitmap.Save(fileName, System.Drawing.Imaging.ImageFormat.Tiff);
                        break;
                    case "png":
                        curBitmap.Save(fileName, System.Drawing.Imaging.ImageFormat.Png);
                        break;
                    default:
                        break;
                }
            }
        }

        private void close_Click(object sender, EventArgs e)
        {
            this.Close();
        }
        /// <summary>
        /// 當一個應用程序需要進行繪制時，他必須通過Graphics對象來執行繪制操作
        /// 獲取Graphics對象的方法有好幾種，這里我們使用窗體Paint事件的PaintEventArgs屬性來獲取一個與窗體相關聯的Graphics對象
        /// </summary>
        /// <param name="sender"></param>
        /// <param name="e"></param>
        private void Form1_Paint(object sender, PaintEventArgs e)
        {
            Graphics g = e.Graphics;//獲取Graphics對象
            if(curBitmap != null)
            {
                g.DrawImage(curBitmap, 160, 20, curBitmap.Width, curBitmap.Height);//使用DrawImage方法繪制圖像
            }
        }
        /// <summary>
        /// 提取灰度法
        /// 為了將位圖的顏色設置為灰度或其他顏色，需要使用GetPixel來讀取當前像素的顏色--->計算灰度值--->使用SetPixel應用新的顏色
        /// </summary>
        private void pixel_Click(object sender, EventArgs e)
        {
            if(curBitmap != null)
            {
                myTimer.ClearTimer();
                myTimer.Start();
                Color curColor;
                int ret;
                //二維圖像數組循環  
                for (int i = 0; i < curBitmap.Width; i++)
                {
                    for (int j = 0; j < curBitmap.Height ; j++)
                    {
                        //讀取當前像素的RGB顏色值
                        curColor = curBitmap.GetPixel(i,j);
                        //利用公式計算灰度值（加權平均法）
                        ret = (int)(curColor.R * 0.299 + curColor.G * 0.587 + curColor.B * 0.114);
                        //設置該點像素的灰度值，R=G=B=ret
                        curBitmap.SetPixel(i, j, Color.FromArgb(ret, ret, ret));
                    }
                }
                myTimer.Stop();
                timeBox.Text = myTimer.Duration.ToString("####.##") + " 毫秒";
                //使控件的整個圖面無效並導致重繪控件
                Invalidate();//對窗體進行重新繪制,這將強制執行Paint事件處理程序
            }
        }              
    }
}

參考文獻：C#數字圖像處理算法典型實例（網上有PDF版）

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