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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...(2021-1-16)」
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");
}

(饺趴)
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