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C# Bitmap图像处理(含增强对比度的三种方法)
「Bitmap对象封装了GDI+中的一个位图,此位图由图形图像及其属性的像素数据组成.因此Bitmap是用于处理由像素数据定义的图像的对象.(2020-9-24)」
C# Bitmap图像处理(含增强对比度的三种方法)

Bitmap类

Bitmap对象封装了GDI+中的一个位图,此位图由图形图像及其属性的像素数据组成.因此Bitmap是用于处理由像素数据定义的图像的对象.该类的主要方法和属性如下:

1. GetPixel方法和SetPixel方法:获取和设置一个图像的指定像素的颜色.
2. PixelFormat属性:返回图像的像素格式.
3. Palette属性:获取和设置图像所使用的颜色调色板.
4. Height Width属性:返回图像的高度和宽度.
5. LockBits方法和UnlockBits方法:分别锁定和解锁系统内存中的位图像素.在基于像素点的图像处理方法中使用LockBits和UnlockBits是一个很好的方式,这两种方法可以使我们指定像素的范围来控制位图的任意一部分,从而消除了通过循环对位图的像素逐个进行处理,每调用LockBits之后都应该调用一次UnlockBits.


BitmapData类
BitmapData对象指定了位图的属性
1. Height属性:被锁定位图的高度.
2. Width属性:被锁定位图的宽度.
3. PixelFormat属性:数据的实际像素格式.
4. Scan0属性:被锁定数组的首字节地址,如果整个图像被锁定,则是图像的第一个字节地址.
5. Stride属性:步幅,也称为扫描宽度.

这里要重点说说Stride属性,这个和Width有什么区别呢,可以这么说,如果你的图片大小也就是图片字节是4的整数倍,那么Stride与Width是相等的,否则Stride就是大于Width的最小4的整数倍。在处理过程中,Stride肯定是4的整数倍,这里是个坑啊。。。



例1:有一个一维像素点阵数组,里面放的是每个像素点的灰度值,知道宽和高,要转换成bitmap



///
/// 像素点阵转换为bitmap
///

/// byte[]数组
/// 图片的宽度
/// 图片的高度
/// bitmap图片
public static Bitmap ToGrayBitmap(byte[] rawValues, int width, int height)
{
Bitmap bmp = new Bitmap(width, height, System.Drawing.Imaging.PixelFormat.Format8bppIndexed);
BitmapData bmpData = bmp.LockBits(new System.Drawing.Rectangle(0, 0, width, height), ImageLockMode.WriteOnly, System.Drawing.Imaging.PixelFormat.Format8bppIndexed);
//// 获取图像参数
//bmpData.Stride = width;
int stride = bmpData.Stride; // 扫描线的宽度
int offset = stride - width; // 显示宽度与扫描线宽度的间隙
IntPtr iptr = bmpData.Scan0; // 获取bmpData的内存起始位置
int scanBytes = stride * height;// 用stride宽度,表示这是内存区域的大小
//// 下面把原始的显示大小字节数组转换为内存中实际存放的字节数组
int posScan = 0, posReal = 0;// 分别设置两个位置指针,指向源数组和目标数组
byte[] pixelValues = new byte[scanBytes]; //为目标数组分配内存
for (int x = 0; x < height; x++)
{
//// 下面的循环节是模拟行扫描
for (int y = 0; y < width; y++)
{
pixelValues[posScan++] = rawValues[posReal++];
}
posScan += offset; //行扫描结束,要将目标位置指针移过那段“间隙”
}
//// 用Marshal的Copy方法,将刚才得到的内存字节数组复制到BitmapData中
System.Runtime.InteropServices.Marshal.Copy(pixelValues, 0, iptr, scanBytes);
bmp.UnlockBits(bmpData); // 解锁内存区域
//// 下面的代码是为了修改生成位图的索引表,从伪彩修改为灰度
ColorPalette tempPalette;
using (Bitmap tempBmp = new Bitmap(1, 1, System.Drawing.Imaging.PixelFormat.Format8bppIndexed))
{
tempPalette = tempBmp.Palette;
}
for (int i = 0; i < 256; i++)
{
tempPalette.Entries[i] = System.Drawing.Color.FromArgb(i, i, i);
}

bmp.Palette = tempPalette;

//// 算法到此结束,返回结果
return bmp;
}



至于24位位图数据其实就是 一个像素点有rgb三个值而已,道理一样。



例2::根据图片得到他的灰度数组

//8位位图得到除去文件头信息的一位灰度数组


BitmapData bmpData = map.LockBits(new System.Drawing.Rectangle(0, 0, map.Width, map.Height), ImageLockMode.ReadOnly, System.Drawing.Imaging.PixelFormat.Format8bppIndexed);

//// 获取图像参数

int stride = bmpData.Stride; // 扫描线的宽度

int offset = stride - map.Width; // 显示宽度与扫描线宽度的间隙

IntPtr iptr = bmpData.Scan0; // 获取bmpData的内存起始位置

int scanBytes = stride * map.Height;// 用stride宽度,表示这是内存区域的大小

//// 下面把原始的显示大小字节数组转换为内存中实际存放的字节数组

mapdata = new byte[scanBytes]; //为目标数组分配内存

System.Runtime.InteropServices.Marshal.Copy(iptr, mapdata, 0, scanBytes); //copy内存中数据到数组中



这里对与bitmapdata的操作方式是ReadOnly





下面的三个例子分别基于像素(GetPixel和SetPixel)、基于内存、基于指针这三种方法增强图片对比度。均测试通过

运行时间:

1)基于像素:400-600ms
2)基于内存:17-18ms
3)基于指针:20-23ms
利用LUT,应该可以进一步减少运行时间



// 第一种方法:像素提取法。速度慢
public Bitmap MethodBaseOnPixel(Bitmap bitmap,int degree)
{
Color curColor;
int grayR, grayG, grayB;

double Deg = (100.0 + degree) / 100.0;
for (int i = 0; i < bitmap.Width; i++)
{
for (int j = 0; j < bitmap.Height; j++)
{
curColor = bitmap.GetPixel(i, j);
grayR =Convert.ToInt32((((curColor.R / 255.0 - 0.5) * Deg + 0.5)) * 255);
grayG = Convert.ToInt32((((curColor.G / 255.0 - 0.5) * Deg + 0.5)) * 255);
grayB = Convert.ToInt32((((curColor.B / 255.0 - 0.5) * Deg + 0.5)) * 255);
if (grayR < 0)
grayR = 0;
else if (grayR > 255)
grayR = 255;

if (grayB < 0)
grayB = 0;
else if (grayB > 255)
grayB = 255;

if (grayG < 0)
grayG = 0;
else if (grayG > 255)
grayG = 255;


bitmap.SetPixel(i, j, Color.FromArgb(grayR, grayG, grayB));
}
}

return bitmap;
}

// 第二种方法:基于内存
public unsafe Bitmap MethodBaseOnMemory(Bitmap bitmap, int degree)
{
if (bitmap == null)
{
return null;
}
double Deg = (100.0 + degree) / 100.0;

int width = bitmap.Width;
int height = bitmap.Height;

int length = height * 3 * width;
byte[] RGB = new byte[length];

BitmapData data = bitmap.LockBits(new Rectangle(0, 0, width, height), ImageLockMode.ReadWrite, PixelFormat.Format24bppRgb);

System.IntPtr Scan0 = data.Scan0;
System.Runtime.InteropServices.Marshal.Copy(Scan0, RGB, 0, length);

double gray = 0;
for (int i = 0; i < RGB.Length; i += 3)
{
for (int j = 0; j < 3; j++)
{
gray = (((RGB[i + j] / 255.0 -0.5) * Deg+0.5)) * 255.0;
if (gray > 255)
gray = 255;

if (gray < 0)
gray = 0;
RGB[i + j] = (byte) gray;
}
}

System.Runtime.InteropServices.Marshal.Copy(RGB, 0, Scan0, length);// 此处Copy是之前Copy的逆操作
bitmap.UnlockBits(data);
return bitmap;
}
}

//第三种方法:基于指针
public unsafe Bitmap MethodBaseOnPtr(Bitmap b, int degree)
{
if (b == null)
{
return null;
}
try
{
double num = 0.0;
double num2 = (100.0 + degree) / 100.0;
num2 *= num2;
int width = b.Width;
int height = b.Height;
BitmapData bitmapdata = b.LockBits(new Rectangle(0, 0, width, height), ImageLockMode.ReadWrite, PixelFormat.Format24bppRgb);
byte* numPtr = (byte*)bitmapdata.Scan0;

int offset = bitmapdata.Stride - (width * 3);
for (int i = 0; i < height; i++)
{
for (int j = 0; j < width; j++)
{
for (int k = 0; k < 3; k++)
{
num = ((((((double)numPtr[k]) / 255.0) - 0.5) * num2) + 0.5) * 255.0;
if (num < 0.0)
{
num = 0.0;
}
if (num > 255.0)
{
num = 255.0;
}
numPtr[k] = (byte)num;
}
numPtr += 3;

}
numPtr += offset;
}
b.UnlockBits(bitmapdata);
return b;
}
catch
{
return b;
}
}






参考:







1. http://blog.csdn.net/jiangxinyu/article/details/6222302 (此博客的代码中有错误,精简代码基于内存处理的copy顺序有问题)

2. http://www.pin5i.com/showtopic-20228.html // C# 特效图片:雾化、浮雕等。(N7俭)
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