本文介绍了C#中Bitmap类用于图像处理的基本方法，包括GetPixel和SetPixel、PixelFormat、Height和Width属性，以及LockBits和UnlockBits方法。同时，讲解了BitmapData类的属性和Graphics类在图像操作中的作用。此外，提到了Image类的一些功能，如FromFile和FromStream。文章还展示了如何在C#中打开、保存和显示图像，以及灰度化图像的几种方法，包括提取像素法、内存法、指针法和矩阵法。
c#图像处理入门
-bitmap类和图像像素值获取方法
一．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.
二．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：被锁定位图的高度.
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.
如上图所示,数组的长度并不一定等于图像像素数组的长度,还有一部分未用区域,这涉及到位图的数据结构,系统要保证每行的字节数必须为4的倍数.
三．Graphics类
Graphics对象是ＧＤＩ+的关键所在，许多对象都是由Graphics类表示的，该类定义了绘制和填充图形对象的方法和属性，一个应用程序只要需要进行绘制或着色，它就必须使用Graphics对象.
四．Image类
这个类提供了位图和元文件操作的函数.Image类被声明为abstract,也就是说Image类不能实例化对象,而只能做为一个基类
1.FromFile方法：它根据输入的文件名产生一个Image对象,它有两种函数形式:
public static Image FromFile(string filename);
public static Image FromFile(string filename, bool useEmbeddedColorManagement);
2.FromHBitmap方法：它从一个windows句柄处创建一个bitmap对象,它也包括两种函数形式:
public static bitmap fromhbitmap(intptr hbitmap);
public static bitmap fromhbitmap(intptr hbitmap, intptr hpalette);
3. FromStream方法：从一个数据流中创建一个image对象,它包含三种函数形式:
public static image fromstream(stream stream);
public static image fromstream(stream stream, bool useembeddedcolormanagement);
fromstream(stream stream, bool useembeddedcolormanagement, bool validateimagedata);
有了上面的了解，我们便可以开始利用Ｃ#做图像处理，下面介绍几种方法：
一. 打开、保存、显示图像
privateBitmap srcBitmap = null;
privateBitmap showBitmap = null;
//打开文件
privatevoid menuFileOpen_Click(object sender, EventArgs e)
{
OpenFileDialog openFileDialog = newOpenFileDialog();
openFileDialog.Filter = @"Bitmap文件(*.bmp)|*.bmp|Jpeg文件(*.jpg)|*.jpg|所有合适文件(*.bmp,*.jpg)|*.bmp;*.jpg";
openFileDialog.FilterIndex = 3;
openFileDialog.RestoreDirectory = true;
if (DialogResult.OK == openFileDialog.ShowDialog())
{
srcBitmap = (Bitmap)Bitmap.FromFile(openFileDialog.FileName, false);
showBitmap = srcBitmap;
this.AutoScroll = true;
this.AutoScrollMinSize =
newSize((int)(showBitmap.Width), (int)(showBitmap.Height));
this.Invalidate();
}
}
//保存图像文件
privatevoid menuFileSave_Click(object sender, EventArgs e)
{
if (showBitmap != null)
{
SaveFileDialog saveFileDialog = newSaveFileDialog();
saveFileDialog.Filter =
@"Bitmap文件(*.bmp)|*.bmp|Jpeg文件(*.jpg)|*.jpg|所有合适文件(*.bmp,*.jpg)|*.bmp;*.jpg";
saveFileDialog.FilterIndex = 3;
saveFileDialog.RestoreDirectory = true;
if (DialogResult.OK == saveFileDialog.ShowDialog())
{
ImageFormat format = ImageFormat.Jpeg;
switch (Path.GetExtension(saveFileDialog.FileName).ToLower())
{
case".jpg":
format = ImageFormat.Jpeg;
break;
case".bmp":
format = ImageFormat.Bmp;
break;
default:
MessageBox.Show(this, "Unsupported image format was specified", "Error",
MessageBoxButtons.OK, MessageBoxIcon.Error);
return;
}
try
{
showBitmap.Save(saveFileDialog.FileName,format );
}
catch (Exception)
{
MessageBox.Show(this, "Failed writing image file", "Error",
MessageBoxButtons.OK, MessageBoxIcon.Error);
}
}
}
}
c#中将bitmap或者image保存为清晰的gif
在c#中默认可以讲bitmap保存为gif等格式,但是这种保存方法保存的gif会严重失真，正常情况下的代码:
1 System.Drawing.Bitmap b = new System.Drawing.Bitmap(“c://original_image.gif“);
2 System.Drawing.Image thmbnail = b.GetThumbnailImage(100,75,null,new IntPtr());
3 thmbnail.Save(“c://thumnail.gif“, System.Drawing.Imaging.ImageFormat.Gif);
一个批量处理图片的软件,包括各种处理方式,处理效果,但是在保存为gif的时候出现了问题,在网上查了很久也没有发现一个可用的改善gif图片质量的方法,找到了一个解决办法,保存出来的gif容量大减,但是效果基本符合常规这中方法就是就是“Octree“ 算法。
“Octree“ 算法允许我们插入自己的算法来量子化我们的图像。
一个好的“颜色量子化”算法应该考虑在两个像素颗粒之间填充与这两个像素颜色相近的过渡颜色，提供更多可视颜色空间。
Morgan Skinner提供了很好的“Octree“ 算法代码，大家可以下载参考使用。
使用OctreeQuantizer很方便：
System.Drawing.Bitmap b = new System.Drawing.Bitmap(“c://original_image.gif“);
System.Drawing.Image thmbnail = b.GetThumbnailImage(100,75,null,new IntPtr());
OctreeQuantizer quantizer = new OctreeQuantizer ( 255 , 8 ) ;
using ( Bitmap quantized = quantizer.Quantize ( thmbnail ) )
{
quantized.Save(“c://thumnail.gif“, System.Drawing.Imaging.ImageFormat.Gif);
}
OctreeQuantizer grayquantizer = new GrayscaleQuantizer ( ) ;
using ( Bitmap quantized = grayquantizer.Quantize ( thmbnail ) )
{
quantized.Save(“c://thumnail.gif“, System.Drawing.Imaging.ImageFormat.Gif);
}
你可以点击这里下载类的文件(项目文件),根据我的试用,只需要两个类文件(OctreeQuantizer.cs,Quantizer.cs)即可运行,将这两个类文件的namespace改成你项目的名称就行,还有,需要在不安全编译的方式下编译,右击项目名称,在生成选项卡里选择"允许不安全代码"即可
//窗口重绘,在窗体上显示图像,重载Paint
privatevoid frmMain_Paint(object sender, System.Windows.Forms.PaintEventArgs e)
{
if (showBitmap != null)
{
Graphics g = e.Graphics;
g.DrawImage(showBitmap, newRectangle(this.AutoScrollPosition.X, this.AutoScrollPosition.Y ,
(int)(showBitmap.Width), (int)(showBitmap.Height)));
}
}
//灰度化
privatevoid menu2Gray_Click(object sender, EventArgs e)
{
if (showBitmap == null) return;
showBitmap = RGB2Gray(showBitmap);//下面都以RGB2Gray为例
this.Invalidate();
}
二. 提取像素法
这种方法简单易懂,但相当耗时,完全不可取.
publicstaticBitmap RGB2Gray(Bitmap srcBitmap)
{
Color srcColor;
int wide = srcBitmap.Width;
int height = srcBitmap.Height;
for (int y = 0; y < height; y++)
for (int x = 0; x < wide; x++)
{
//获取像素的ＲＧＢ颜色值
srcColor = srcBitmap.GetPixel(x, y);
byte temp = (byte)(srcColor.R * .299 + srcColor.G * .587 + srcColor.B * .114);
//设置像素的ＲＧＢ颜色值
srcBitmap.SetPixel(x, y, Color.FromArgb(temp, temp, temp));
}
return srcBitmap ;
}
三. 内存法
这是比较常用的方法
publicstaticBitmap RGB2Gray(Bitmap srcBitmap)
{
int wide = srcBitmap.Width;
int height = srcBitmap.Height;
Rectangle rect = newRectangle(0, 0, wide, height);
//将Bitmap锁定到系统内存中,获得BitmapData
BitmapData srcBmData = srcBitmap.LockBits(rect,
ImageLockMode.ReadWrite, PixelFormat.Format24bppRgb);
//创建Bitmap
Bitmap dstBitmap = CreateGrayscaleImage(wide, height);//这个函数在后面有定义
BitmapData dstBmData = dstBitmap.LockBits(rect,
ImageLockMode.ReadWrite, PixelFormat.Format8bppIndexed);
//位图中第一个像素数据的地址。它也可以看成是位图中的第一个扫描行
System.IntPtr srcPtr = srcBmData.Scan0;
System.IntPtr dstPtr = dstBmData.Scan0;
//将Bitmap对象的信息存放到byte数组中
int src_bytes = srcBmData.Stride * height;
byte[] srcValues = newbyte[src_bytes];
int dst_bytes = dstBmData.Stride * height;
byte[] dstValues = newbyte[dst_bytes];
//复制GRB信息到byte数组
System.Runtime.InteropServices.Marshal.Copy(srcPtr, srcValues, 0, src_bytes);
System.Runtime.InteropServices.Marshal.Copy(dstPtr, dstValues, 0, dst_bytes);
//根据Y=0.299*R+0.114*G+0.587B,Y为亮度
for (int i = 0; i < height; i++)
for (int j = 0; j < wide; j++)
{
//只处理每行中图像像素数据,舍弃未用空间
//注意位图结构中RGB按BGR的顺序存储
int k = 3 * j;
byte temp = (byte)(srcValues[i * srcBmData.Stride + k + 2] * .299
+ srcValues[i * srcBmData.Stride + k + 1] * .587
+ srcValues[i * srcBmData.Stride + k] * .114);
dstValues[i * dstBmData.Stride + j] = temp;
}
System.Runtime.InteropServices.Marshal.Copy(dstValues, 0, dstPtr, dst_bytes);
//解锁位图
srcBitmap.UnlockBits(srcBmData);
dstBitmap.UnlockBits(dstBmData);
return dstBitmap;
}
四 指针法
C/C++的习惯,不是C#的特点
publicstaticBitmap RGB2Gray(Bitmap srcBitmap)
{
int wide = srcBitmap.Width;
int height = srcBitmap.Height ;
Rectangle rect = newRectangle(0, 0, wide, height);
BitmapData srcBmData = srcBitmap.LockBits(rect,
ImageLockMode.ReadWrite, PixelFormat.Format24bppRgb);
Bitmap dstBitmap = CreateGrayscaleImage(wide, height);
BitmapData dstBmData = dstBitmap.LockBits(rect,
ImageLockMode.ReadWrite, PixelFormat.Format8bppIndexed);
System.IntPtr srcScan = srcBmData.Scan0;
System.IntPtr dstScan = dstBmData.Scan0;
Unsafe //启动不安全代码
{
byte* srcP = (byte*)(void*) srcScan;
byte* dstP = (byte*)(void*) dstScan;
int srcOffset = srcBmData.Stride - wide * 3;
int dstOffset = dstBmData.Stride - wide ;
byte red, green, blue;
for (int y = 0; y < height; y++)
{
for (int x = 0; x <wide ; x++, srcP += 3, dstP++)
{
blue = srcP [0];
green = srcP [1];
red = srcP [2];
* dstP = (byte)(.299 * red + .587 * green + .114 * blue);
}
srcP += srcOffset;
dstP += dstOffset;
}
}
srcBitmap.UnlockBits(srcBmData);
dstBitmap.UnlockBits(dstBmData );
return dstBitmap;
}
五. 矩阵法
并不是什么新方法,只是将图像数据分做R,G,B三个矩阵(二维数组)存储,类似MATLAB的习惯.
publicstaticbool GetRGB(Bitmap Source, outint[,] R, outint[,] G, outint[,] B)
{
try
{
int iWidth = Source.Width;
int iHeight = Source.Height;
Rectangle rect = newRectangle(0, 0, iWidth, iHeight);
System.Drawing.Imaging.BitmapData bmpData = Source.LockBits(rect,
System.Drawing.Imaging.ImageLockMode.ReadWrite, Source.PixelFormat);
IntPtr iPtr = bmpData.Scan0;
int iBytes = iWidth * iHeight * 3;
byte[] PixelValues = new byte[iBytes];
System.Runtime.InteropServices.Marshal.Copy(iPtr, PixelValues, 0, iBytes);
Source.UnlockBits(bmpData);
R = newint[iHeight, iWidth];
G = newint[iHeight, iWidth];
B = newint[iHeight, iWidth];
int iPoint = 0;
for (int i = 0; i < iHeight; i++)
{
for (int j = 0; j < iWidth; j++)
{
B[i, j] = Convert.ToInt32(PixelValues[iPoint++]);
G[i, j] = Convert.ToInt32(PixelValues[iPoint++]);
R[i, j] = Convert.ToInt32(PixelValues[iPoint++]);
}
}
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