C#图像处理.docx
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C#图像处理
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.HeightWidth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:
publicstaticImageFromFile（stringfilename）;
publicstaticImageFromFile（stringfilename,booluseEmbeddedColorManagement）;
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:
publicstaticbitmapfromhbitmap（intptrhbitmap）;
publicstaticbitmapfromhbitmap（intptrhbitmap,intptrhpalette）;
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:
publicstaticimagefromstream（streamstream）;
publicstaticimagefromstream（streamstream,booluseembeddedcolormanagement）;
fromstream（streamstream,booluseembeddedcolormanagement,boolvalidateimagedata）;
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
privateBitmapsrcBitmap=null;
privateBitmapshowBitmap=null;
//打开文件
privatevoidmenuFileOpen_Click（objectsender,EventArgse）
{
OpenFileDialogopenFileDialog=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
privatevoidmenuFileSave_Click（objectsender,EventArgse）
{
if（showBitmap!
=null）
{
SaveFileDialogsaveFileDialog=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（））
{
ImageFormatformat=ImageFormat.Jpeg;
switch（Path.GetExtension（saveFileDialog.FileName）.ToLower（））
{
case".jpg":
format=ImageFormat.Jpeg;
break;
case".bmp":
format=ImageFormat.Bmp;
break;
default:
MessageBox.Show（this,"Unsupportedimageformatwasspecified","Error",
MessageBoxButtons.OK,MessageBoxIcon.Error）;
return;
}
try
{
showBitmap.Save（saveFileDialog.FileName,format）;
}
catch（Exception）
{
MessageBox.Show（this,"Failedwritingimagefile","Error",
MessageBoxButtons.OK,MessageBoxIcon.Error）;
}
}
}
}
//窗口重绘,在窗体上显示图像,重载Paint
privatevoidfrmMain_Paint（objectsender,System.Windows.Forms.PaintEventArgse）
{
if（showBitmap!
=null）
{
Graphicsg=e.Graphics;
g.DrawImage（showBitmap,newRectangle（this.AutoScrollPosition.X,this.AutoScrollPosition.Y,
（int）（showBitmap.Width）,（int）（showBitmap.Height）））;
}
}
//灰度化
privatevoidmenu2Gray_Click（objectsender,EventArgse）
{
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.
publicstaticBitmapRGB2Gray（BitmapsrcBitmap）
{
ColorsrcColor;
intwide=srcBitmap.Width;
intheight=srcBitmap.Height;
for（inty=0;yfor（intx=0;x{
//获取像素的ＲＧＢ颜色值
srcColor=srcBitmap.GetPixel（x,y）;
bytetemp=（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））;
}
returnsrcBitmap;
}//#
三.内存法
这是比较常用的方法
publicstaticBitmapRGB2Gray（BitmapsrcBitmap）
{
intwide=srcBitmap.Width;
intheight=srcBitmap.Height;
Rectanglerect=newRectangle（0,0,wide,height）;
//将Bitmap锁定到系统内存中,获得BitmapData
BitmapDatasrcBmData=srcBitmap.LockBits（rect,
ImageLockMode.ReadWrite,PixelFormat.Format24bppRgb）;
//创建Bitmap
BitmapdstBitmap=CreateGrayscaleImage（wide,height）;//这个函数在后面有定义
BitmapDatadstBmData=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.IntPtrsrcPtr=srcBmData.Scan0;
System.IntPtrdstPtr=dstBmData.Scan0;
//将Bitmap对象的信息存放到byte数组中
intsrc_bytes=srcBmData.Stride*height;
byte[]srcValues=newbyte[src_bytes];
intdst_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（inti=0;ifor（intj=0;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
intk=3*j;
bytetemp=（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;
}
//将更改过的byte[]拷贝到原位图
System.Runtime.InteropServices.Marshal.Copy（dstValues,0,dstPtr,dst_bytes）;
//解锁位图
srcBitmap.UnlockBits（srcBmData）;
dstBitmap.UnlockBits（dstBmData）;
returndstBitmap;
}//#
四指针法
C/C++的习惯,不是C#的特点
publicstaticBitmapRGB2Gray（BitmapsrcBitmap）
{
intwide=srcBitmap.Width;
intheight=srcBitmap.Height;
Rectanglerect=newRectangle（0,0,wide,height）;
BitmapDatasrcBmData=srcBitmap.LockBits（rect,
ImageLockMode.ReadWrite,PixelFormat.Format24bppRgb）;
BitmapdstBitmap=CreateGrayscaleImage（wide,height）;
BitmapDatadstBmData=dstBitmap.LockBits（rect,
ImageLockMode.ReadWrite,PixelFormat.Format8bppIndexed）;
System.IntPtrsrcScan=srcBmData.Scan0;
System.IntPtrdstScan=dstBmData.Scan0;
Unsafe//启动不安全代码
{
byte*srcP=（byte*）（void*）srcScan;
byte*dstP=（byte*）（void*）dstScan;
intsrcOffset=srcBmData.Stride-wide*3;
intdstOffset=dstBmData.Stride-wide;
bytered,green,blue;
for（inty=0;y{
for（intx=0;x{
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）;
returndstBitmap;
}//#
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.
publicstaticboolGetRGB（BitmapSource,outint[,]R,outint[,]G,outint[,]B）
{
try
{
intiWidth=Source.Width;
intiHeight=Source.Height;
Rectanglerect=newRectangle（0,0,iWidth,iHeight）;
System.Drawing.Imaging.BitmapDatabmpData=Source.LockBits（rect,System.Drawing.Imaging.ImageLockMode.ReadWrite,Source.PixelFormat）;
IntPtriPtr=bmpData.Scan0;
intiBytes=iWidth*iHeight*3;
byte[]PixelValues=newbyte[iBytes];
System.Runtime.InteropServices.Marshal.Copy（iPtr,PixelValues,0,iBytes）;
Source.UnlockBits（bmpData）;
//注意这个地方图像的两维方向与数组两维的方向是转置的关系
R=newint[iHeight,iWidth];
G=newint[iHeight,iWidth];
B=newint[iHeight,iWidth];
intiPoint=0;
for（inti=0;i{
for（intj=0;j{
//注意，Windows中三基色的排列顺序是BGR而不是RGB！
B[i,j]=Convert.ToInt32（PixelValues[iPoint++]）;
G[i,j]=Convert.ToInt32（PixelValues[iPoint++]）;
R[i,j]=Convert.ToInt32（PixelValues[iPoint++]）;
}
}
returntrue;
}
catch（Exception）
{
R=null;
G=null;
B=null;
returnfalse;
}
}//#
publicstaticBitmapFromRGB（int[,]R,int[,]G,int[,]B）
{
intiWidth=G.GetLength
（1）;
intiHeight=G.GetLength（0）;
BitmapResult=newBitmap（iWidth,iHeight,System.Drawing.Imaging.PixelFormat.Format24bppRgb）;
Rectanglerect=newRectangle（0,0,iWidth,iHeight）;
System.Drawing.Imaging.BitmapDatabmpData=Result.LockBits（rect,System.Drawing.Imaging.ImageLockMode.ReadWrite,System.Drawing.Imaging.PixelFormat.Format24bppRgb）;
IntPtriPtr=bmpData.Scan0;
intiStride=bmpData.Stride;
intiBytes=iWidth*iHeight*3;
byte[]PixelValues=newbyte[iBytes];
intiPoint=0;
for（inti=0;ifor（intj=0;j{
intiG=G[i,j];
intiB=B[i,j];
intiR=R[i,j];
PixelValues[iPoint]=Convert.ToByte（iB）;
PixelValues[iPoint+1]=Convert.ToByte（iG）;
PixelValues[iPoint+2]=Convert.ToByte（iR）;
iPoint+=3;
}
System.Runtime.InteropServices.Marshal.Copy（PixelValues,0,iPtr,iBytes）;
Result.UnlockBits（bmpData）;
returnResult;
}//#
publicstaticboolGetGray（BitmapsrcBitmap,outbyte[,]gray）
{
BitmaptempBitmap;
if（srcBitmap.PixelFormat!
=PixelFormat.Format8bppIndexed）
tempBitmap=ImageProcess.Image.Gray（srcBitmap）;
else
tempBitmap=srcBitmap;
intwide=tempBitmap.Width;
intheight=tempBitmap.Height;
gray=newbyte[height,wide];
BitmapDatagbmData=tempBitmap.LockBits（newRectangle（0,0,wide,height）,
ImageLockMode.ReadWrite,PixelFormat.Format8bppIndexed）;
System.IntPtrScanG=gbmData.Scan0;
intgOffset=gbmData.Stride-wide;
unsafe
{
byte*g=（byte*）（void*）ScanG;
//foreachpixel
for（inty=0;y{
//foreachpixel
for（intx=0;x{
gray[y,x]=*g;
}
g+=gOffset;
}
}
tempBitmap.UnlockBits（gbmData）;
returntrue;
}//#
publicstaticBitmapFromGray（byte[,]Gray）
{
intiWidth=Gray.GetLength
（1）;
intiHeight=Gray.GetLength（0）;
BitmapdstBitmap=ImageProcess.Image.CreateGrayscaleImage（iWidth,iHeight）;
BitmapDatagbmData=dstBitmap.LockBits（newRectangle（0,0,iWidth,iH
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