c#中实现图片灰度化技术详解

去年买了本数字图像处理算法，一直都没有看，前几个星期都一直忙着工作上的活，趁这阶段悠闲点，玩一玩图片处理，这玩意还是非常有意思的。

以前我们在做Web上的用户注册时，通常都会做一个验证码，大家都知道用来防止暴力注册的，当然提到验证码大家都知道C#里面有一个Bitmap类专门用来处理图片的，好吧，这一篇我们从最简单的“图片灰度化”说起。

一：图片灰度化

我们都知道，位图是由一个一个像素点组成的，像素点可能是红色，橙色，粉色等等，这些颜色我们都知道是用RGB来表示的。

每个颜色分量都是一个字节(0-255)，所以一般情况下图的像素点都是24位，当然还有32位，64位，当RGB是0-255之间的不同值时，那么该像素点就呈现“五颜六色”，而当RGB都是相同的值是，则像素点呈现“灰色”，如果大家玩过CSS的话，肯定都知道给一个字体的color通常都是#999999,#666666,#333333这些不同深度的灰色。

1.计算公式

下面我们该如何设置合理的灰度值呢？当然还是用当前的RGB为模板，然后对RGB乘以一个合理的权重就ok了

代码如下:

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

2.编程

有了公式，实现起来就不成问题了。Bitmap类中有一个GetPixel/SetPixel，它可以获取和设置当前的像素点。

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++)
    {
      //取图片当前的像素点
      var color = bitmap.GetPixel(i, j);

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

      //重新设置当前的像素点
      bitmap.SetPixel(i, j, Color.FromArgb(gray, gray, gray));
    }
  }

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

3.改进

上面这个方法很简单，Get/Set就Ok了，当然这是我们站在像素点这个角度来考虑问题的，貌似只要O(N2)的时间就可以KO问题，但是Get/Set远远不是O(1)的，基于性能考虑，我们能不能有更优的方法，此时我们可以站在字节这个角度思考，不过这里我们要注意一个问题就是：比如图片的width=21px，一个像素点占用3个字节，但是21个像素点不一定就占用63个字节，这是因为系统基于性能考虑，在每一行中存放着一个“未用区域”，来确保图片每行的byte数是4的倍数，那么如何去读某一行的字节数呢？

C#里面有一个Stride属性就可以用来获取，很简单吧。

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

      //定义锁定bitmap的rect的指定范围区域
      Rectangle rect = new Rectangle(0, 0, bitmap.Width, bitmap.Height);

      //加锁区域像素
      var bitmapData = bitmap.LockBits(rect, ImageLockMode.ReadWrite, bitmap.PixelFormat);

      //位图的首地址
      var ptr = bitmapData.Scan0;

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

      var bytes = new byte[len];

      //锁定区域的像素值copy到byte数组中
      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回位图
      Marshal.Copy(bytes, 0, ptr, len);

      //解锁
      bitmap.UnlockBits(bitmapData);

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