C#數位影像處理的3種方法

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本文主要通過彩色圖象灰階化來介紹C#處理數位影像的3種方法，Bitmap類、BitmapData類和Graphics類是C#處理映像的的3個重要的類。

 

Bitmap只要用於處理由像素資料定義的映像的對象，主要方法和屬性如下：

         GetPixel方法和SetPixel方法，擷取和設定一個映像的指定像素的顏色。

         PixelFormat屬性，返回映像的像素格式。

         Palette屬性，擷取或摺紙映像所使用的顏色調色盤。

         Height屬性和Width屬性，返回映像的高度和寬度。

         LockBits方法和UnlockBits方法，分別鎖定和解鎖系統記憶體中的位元影像像素。

 

BitmapData對象指定了位元影像的屬性：

         Height屬性，被鎖定位元影像的高度。

         Width屬性，被鎖定位元影像的寬度。

         PixelFormat屬性，資料的實際像素格式。

         Scan0屬性，被鎖定數組的首位元組地址。

         Stride屬性，步幅，也稱掃描寬度。

 

彩色圖象灰階化

 

24位彩色圖象每個像素用3個位元組表示，每個位元組對應著R、G、B分量的亮度（紅、綠、藍）。當3個分量不想同時表現為灰階映像。下面有三種轉換公式：

Gray(I,j)為轉換後的灰階映像在(I,j)點出的灰階值。由於人眼對顏色的感應不同，有了下面的轉換公式：

觀察發現綠色所佔比重最大，所以轉換時直接使用G值作為轉換結果：

影像處理的3種方法分別是：提取像素法、記憶體法和指標法，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。

 

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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;}

 

記憶體法

 

記憶體法是把映像資料直接複製到記憶體中，這樣程式的運行速度就能大大提高了。

 

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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;}

 

指標法

 

這個方法和記憶體法相似，開始都是通過LockBits方法來擷取位元影像的首地址，這個方法更簡潔，直接用指標進行位元影像操作。所以對記憶體的操作需要在unsafe下進行操作。

 

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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種方法的比較

 

 

 

比較一下可以得出結論，提取像素法比較簡單，但是效率比較低；記憶體法效率有了很大的提高，但是代碼比較複雜；指標法效率比記憶體法更高一些，但是不安全。綜上比較結果記憶體法比較好，效率即高又能發揮C#安全的優點。

 

下載：DEMO

C#數位影像處理的3種方法