图像处理的3种方法 @ Lennon

      主要介绍图像处理的3种方法以及对3种处理方法优缺点和性能耗时比较

      C#图像处理的3种方法：提取像素法、内存法和指针法

      1.提取像素法

      该方法主要使用GDI+中的Bitmap.GetPixel和Bitmap.SetPixel方法。为了将位图的颜色设置成灰度或其他颜色，就需要使用GetPixel来读取当前像素的颜色，在计算灰度值，最后使用SetPixel来应用新的颜色。

     

 

         //提取像素法
         private void 提取像素法_Click(object sender, EventArgs e)
        {
            if(curBitmap != null)
            {
                myTimer.ClearTimer();
                myTimer.Start();
                Color curColor;
                int ret;
                
                //二维图像数组循环
                for (int i = 0; i < curBitmap.Width; i++)
                {
                    for (int j = 0; j < curBitmap.Height ; j++)
                    {
                        //获取该点像素的RGB颜色值
                        curColor = curBitmap.GetPixel(i,j);
                        //利用公式(2,2)计算灰度值
                        ret = (int)(curColor.R * 0.299 + curColor.G * 0.587 + curColor.B * 0.114);
                        //设置该点像素的灰度值,R=G=B=ret
                        curBitmap.SetPixel(i, j, Color.FromArgb(ret, ret, ret));
                    }
                }
                //性能测试计算
                myTimer.Stop();
                timeBox.Text = myTimer.Duration.ToString("####.##") + " 毫秒"; 
                //对窗体进行重新绘制,这将强制执行Paint事件处理程序
                Invalidate();
            }
        }

 

         2.内存法

         该方法就是把图像数据直接复制到内存中，这样就使程序的运行速度大大提高。

        

        //内存法
        private void 内存法_Click(object sender, EventArgs e)
        {
            if (curBitmap != null)
            {
                myTimer.ClearTimer();
                myTimer.Start();
                //位图矩形
                Rectangle rect = new Rectangle(0, 0, curBitmap.Width, curBitmap.Height);
                //以可读写的方式锁定全部位图像素
                System.Drawing.Imaging.BitmapData bmpData = curBitmap.LockBits(rect, System.Drawing.Imaging.ImageLockMode.ReadWrite, curBitmap.PixelFormat);
                //得到首地址
                IntPtr ptr = bmpData.Scan0;
                //24位BMP位图字节数
                int bytes = curBitmap.Width * curBitmap.Height * 3;
                //定义位图数组
                byte[] rgbValues = new byte[bytes];
                //复制被锁定的位图像素值到该数组内
                System.Runtime.InteropServices.Marshal.Copy(ptr, rgbValues, 0, bytes);

                //灰度化
                double colorTemp = 0;
                for (int i = 0; i < rgbValues.Length; i += 3)
                {
                    //利用公式(2,2)计算灰度值
                    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;
                }
                //把数组复制回位图
                System.Runtime.InteropServices.Marshal.Copy(rgbValues, 0, ptr, bytes);
                //解锁位图像素
                curBitmap.UnlockBits(bmpData);
                //性能测试时间
                myTimer.Stop();
                timeBox.Text = myTimer.Duration.ToString("####.##") + " 毫秒"; 
                //对窗体进行重新绘制,这样强制执行Paint事件处理程序
                Invalidate();
            }
        }

 

 

         3.指针法

         该方法与内存法相似，开始都是通过LockBits方法来获取位图的首地址。但该方法更简洁，直接应用指针对位图进行操作。

         为了保持类型安全，在默认情况下，C#是不支持指针运算符，因为使用指针会带来相关的风险。所以C#只允许在特别标记的代码块中使用指针。通过使用unsafe关键字，可以定义可使用指针的不安全上下文。

 

        //指针法
        private void 指针法_Click(object sender, EventArgs e)
        {
            if (curBitmap != null)
            {
                myTimer.ClearTimer();
                myTimer.Start();
                //位图矩形
                Rectangle rect = new Rectangle(0, 0, curBitmap.Width, curBitmap.Height);
                //以可读写的方式锁定全部位图像素
                System.Drawing.Imaging.BitmapData bmpData = curBitmap.LockBits(rect, System.Drawing.Imaging.ImageLockMode.ReadWrite, curBitmap.PixelFormat);
                byte temp = 0;
                //启动不安全模式
                unsafe
                {
                    //得到首地址
                    byte* ptr = (byte*)(bmpData.Scan0);
                    //二维图像循环
                    for (int i = 0; i < bmpData.Height; i++)
                    {
                        for (int j = 0; j < bmpData.Width; j++)
                        {
                            //利用公式(2,2)计算灰度值
                            temp = (byte)(0.299 * ptr[2] + 0.587 * ptr[1] + 0.114 * ptr[0]);
                            ptr[0] = ptr[1] = ptr[2] = temp;
                            //指向下一个像素
                            ptr += 3;
                        }
                        //指向下一行数组的首个字节
                        ptr += bmpData.Stride - bmpData.Width * 3;
                    }
                }
                //解锁位图像素
                curBitmap.UnlockBits(bmpData);
                //测试性能时间
                myTimer.Stop();
                timeBox.Text = myTimer.Duration.ToString("####.##") + " 毫秒"; 
                //对窗体进行重新绘制,这将强制执行Paint事件处理程序
                Invalidate();
            }
        }

3种方法比较结果:

方  法                          提取像素法                 内 存 法               指 针 法

平均运行时间(ms)               635                       10                          9

以上结果来分析

提取像素法应用GDI+中的方法，易于理解，方法简单，适合C#初学者使用，但它的运行速度最慢，效率最低。

内存法把图像复制到内存中，直接对内存中的数据进行处理，速度明显提高，程序难度也不大。

指针法直接应用指针来对图像进行处理，所以速度最快。但在C#中，是不建议使用指针的。C#特性之一，代码都是受托管的，代码不仅难以编写和调试，而且无法通过CLR的内存类型安全检查。

个人觉得内存法最为合适。