【转】使用lockbits方法处理图像
2015-01-07 14:11 xiashengwang 阅读(873) 评论(0) 编辑 收藏 举报许多图像处理任务即时是最简单的文件类型转换，例如从32位深度到8位深度的格式转化，直接获得像素阵列要比使用GetPixel和SetPixel等方法的效率高得多。
你可能会发现DotNet采用托管机制，大多数情况下微软会推荐你使用托管代码，理由是便捷和安全。实际应用中，直接操作内存中的数据块是很少见的，尽管如此，图像处理恰恰是这类为数不多的情况之一，因为使用托管代码的效率低的难以忍受，特别是对巨幅图像来说，在此，我们讨论一下一种新的方法。
如何使用非托管代码是因语言而异的，在C#中我们可以通过unsafe关键字来调用指针，从而直接操作内存中的位图数据；VB则使用Marshal类中的方法，它会导致一部分的性能损失，因此效率不如前者。
锁定比特流
Bitmap类使用LockBits和UnLockBits方法来将位图的数据矩阵保存在内存中、直接对它进行操作，最后用修改后的数据代替位图中的原始数据。LockBits返回以各BitmapData的类用已描述数据在已锁定的矩阵中的位置和分布。
BitmapData类包括以下几个重要的属性：
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Scan0：数据矩阵在内存中的地址。
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Stride：数据矩阵中的行宽，以byte为单位。可能会扩展几个Byte，后面会介绍。
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PixelFormat：像素格式，这对矩阵中字节的定位很重要。
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Width：位图的宽度。
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Height：位图的高度。
具体关系见下图：
如上图所示,stride属性表示位图数据矩阵的行宽，以byte为单位。出于效率考虑，矩阵的行宽并非刚好是每行像素数的整数倍，系统往往会将其封装成4的整数倍。举例来说，对于一幅24位深17像素宽的图像，其stride属性为52；每行的数据量为17*3=51，系统将其自动封装一个字节，所以它的stride为52byte（或13*4byte）。对于一幅17像素宽的4位索引图，其stride为12，其中9byte（准确地说是8.5个byte）用来记录数据信息，每行再自动添加3（3.5）个byte保证其为4的整数倍。
具体数据的分布因其pixel format而异。24位深的图像每隔3个byte包含一组RGB信息；32位深的图像每隔4个byte包含一组RGBA信息。那些每个字节包含多个像素的pixel format，比如4位索引图像或1位索引图像，必须经过仔细处理，从而保证同一字节中的相邻byte不会混淆。
指针的准确定位
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32位RGB：假设X、Y为位图中像素的坐标，则其在内存中的地址为scan0+Y*stride+X*4。此时指针指向蓝色，其后分别是绿色、红色，alpha分量。
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24位RGB：scan0+Y*stride+X*3。此时指针指向蓝色，其后分别是绿色和红色。
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8位索引：scan0+Y*stride+X。当前指针指向图像的调色盘。
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4位索引：scan0+Y*stride+（X/2）。当前指针所指的字节包括两个像素，通过高位和低位索引16色调色盘，其中高位表示左边的像素，低位表示右边的像素。
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1位索引：scan0+Y*stride+X/8。当前指针所指的字节中的每一位都表示一个像素的索引颜色，调色盘为两色，最左边的像素为8，最右边的像素为0。
像素间使用迭代器
下面这个范例将一幅32位深的图像中所有像素的蓝色分量设为最大（255）：
BitmapData bmd=bm.LockBits(new Rectangle(0, 0, 10, 10), System.Drawing.Imaging.ImageLockMode.ReadOnly, bm.PixelFormat);
int PixelSize=4;
for(int y=0; y<bmd.Height; y++)
{
byte* row=(byte *)bmd.Scan0+(y*bmd.Stride);
for(int x=0; x<bmd.Width; x++)
{
row[x*PixelSize]=255;
}
}
处理4位索引图，高低位应分开处理，代码如下：
int offset = (y * bmd.Stride) + (x >> 1);
byte currentByte = ((byte *)bmd.Scan0)[offset];
if((x&1) == 1)
{
currentByte &= 0xF0;
currentByte |= (byte)(colorIndex & 0x0F);
}
else
{
currentByte &= 0x0F;
currentByte |= (byte)(colorIndex << 4);
}
((byte *)bmd.Scan0)[offset]=currentByte;
处理1位索引的代码：
byte* p=(byte*)bmd.Scan0.ToPointer();
int index=y*bmd.Stride+(x>>3);
byte mask=(byte)(0x80>>(x&0x7));
if(pixel)
p[index]|=mask;
else
p[index]&=(byte)(mask^0xff);
最后在进行完所有处理后马不要忘记使用Unlockbits命令解锁。
