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C# 图像灰化处理方法及速度对比

news 2025/7/22 6:35:16

图像处理过程中，比较常见的灰化处理，将彩色图像处理为黑白图像，以便后续的其他处理工作。
在面对大量的图片或者像素尺寸比较大的图片的时候，处理速度和性能就显得非常重要，下面分别用3种方式来处理图像数据，得到不同的处理速度差异：
处理效果对比如下：

第一种方式，直接用.net提供的接口来处理，具有较好的兼容性，但是速度较慢：

       /// <summary>/// 用提取像素方法将图像灰化，有最好的兼容性/// </summary>/// <param name="bitmap"></param>/// <returns></returns>private Bitmap CovertPicturePixels(Bitmap bitmap){try{Bitmap newbitmap = bitmap.Clone() as Bitmap;Color pixel;int ret;for (int y = 0; y < newbitmap.Height; y++){for (int x = 0; x < newbitmap.Width; x++){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));}}return newbitmap;}catch { return null; }}

第二种方法，使用托管内存来直接操作图像数据，速度速度较第一种方法快约30倍，非常明显，但是要根据不同的图片像素格式来处理数据，相对比较麻烦一些，兼容性不好。

 /// <summary>/// 用托管内存方式处理灰度图像，处理速度比CovertPicturePixels快约30倍，要处理不同的位深/// </summary>/// <param name="bitmapSrc">源图像</param>/// <returns></returns>private Bitmap CovertPictureGrayManagedMemory(Bitmap bitmapSrc){try{Bitmap bitmap = bitmapSrc.Clone() as Bitmap;Rectangle rect = new Rectangle(0, 0, bitmap.Width, bitmap.Height);BitmapData bmpdata = bitmap.LockBits(rect, ImageLockMode.ReadWrite, bitmap.PixelFormat); //锁定内存IntPtr ptr = bmpdata.Scan0;int bytes = bitmap.Width * bitmap.Height * 4;byte[] rgbvalues = new byte[bytes];Marshal.Copy(ptr, rgbvalues, 0, bytes); //图像数据拷贝到内存int factor = 4;if (bmpdata.PixelFormat == PixelFormat.Format32bppRgb)   //暂时只支持常见的格式{factor = 4;}else if (bmpdata.PixelFormat == PixelFormat.Format24bppRgb){factor = 3;}else{return null;}double colortemp = 0;for (int i = 0; i < rgbvalues.Length; i += factor){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;}Marshal.Copy(rgbvalues, 0, ptr, bytes); //转换后的数据保存回源图像bitmap.UnlockBits(bmpdata);return bitmap;}catch { return null; }}

第三种方式，直接使用指针来操作内存，得到最快的速度（相比托管内存操作方式略快）。

 /// <summary>/// 用非托管内存方式处理灰度图像,处理速度比CovertPictureGrayManagedMemory略快，要处理不同的位深/// </summary>/// <param name="bitmapSrc"></param>/// <returns></returns>private Bitmap CovertPictureGrayUnManagedMemory(Bitmap bitmapSrc){Bitmap newbitmap = bitmapSrc.Clone() as Bitmap;Rectangle rect = new Rectangle(0, 0, newbitmap.Width, newbitmap.Height);BitmapData bmpdata = newbitmap.LockBits(rect, ImageLockMode.ReadWrite, newbitmap.PixelFormat);byte temp;unsafe{byte* ptr = (byte*)(bmpdata.Scan0);int factor = 4;if(bmpdata.PixelFormat == PixelFormat.Format32bppRgb)   //暂时只支持常见的格式{factor = 4;}else if(bmpdata.PixelFormat == PixelFormat.Format24bppRgb){factor = 3;}else{return null;}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 += factor;}ptr += bmpdata.Stride - bmpdata.Width * factor;  //bmpdata.Stride:一个扫描行的字节数，bmp的一行数据是4的整数倍}}newbitmap.UnlockBits(bmpdata);return newbitmap;}