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第一種：在圖像處理程序開發(fā)中，常會(huì)遇到將一幅彩色圖像轉(zhuǎn)換成灰度圖像的情況，筆者在最近的一個(gè)項(xiàng)目中便遇到了這點(diǎn)。經(jīng)過一翻努力最終解決，想想有必要分享一下，于是便寫下此文。在本文中，將向各位讀者介紹兩種實(shí)現(xiàn)這一變換的方法，這也是筆者先后使用的兩種方法。本文的例子使用C#語言編寫，使用的集成開發(fā)環(huán)境是Visual Studio 2005。

第一種，直接調(diào)用GetPixel/SetPixel方法。

       我們都知道，圖像在計(jì)算機(jī)中的存在形式是位圖，也即一個(gè)矩形點(diǎn)陣，每一個(gè)點(diǎn)被稱為一個(gè)像素。在這種方法中，我們通過GDI+中提供的GetPixel方法來讀取像素的顏色，并加以計(jì)算，然后再使用SetPixel方法將計(jì)算后的顏色值應(yīng)用到相應(yīng)的像素上去，這樣便可以得到灰度圖像。

       上邊提到的“計(jì)算”便是指得到灰度圖像的計(jì)算，其公式是：

r = (像素點(diǎn)的紅色分量 + 像素點(diǎn)的綠色分量 + 像素點(diǎn)的藍(lán)色分量) / 3

       最后得到的r便是需要應(yīng)用到原像素點(diǎn)的值。具體的編程實(shí)現(xiàn)也非常的簡(jiǎn)單，只需要遍歷位圖的每一個(gè)像素點(diǎn)，然后使用SetPixel方法將上邊計(jì)算得到的值應(yīng)用回去即可。主要代碼如下所示：

     Color currentColor;

     int r;

     Bitmap currentBitmap = new Bitmap(picBox.Image);

     Graphics g = Graphics.FromImage(currentBitmap);

     for (int w = 0; w < currentBitmap.Width; w++)

     {

          for (int h = 0; h < currentBitmap.Height; h++)

          {

               currentColor = currentBitmap.GetPixel(w, h);

               r = (currentColor.R + currentColor.G + currentColor.B) / 3;

               currentBitmap.SetPixel(w, h, Color.FromArgb(r, r, r));

          }

     }

     g.DrawImage(currentBitmap, 0, 0);

     picBox.Image = currentBitmap;

     g.Dispose();

       以上代碼非常簡(jiǎn)單，不需要做太多的解釋。需要注意的是，在使用SetPixel方法的時(shí)候，其三色分量值均為我們公式計(jì)算得到的結(jié)果r。

第二種，使用ColorMatrix 類

       如果讀者親自測(cè)試過第一種方式，就會(huì)發(fā)現(xiàn)通過循環(huán)遍歷位圖所有像素，并使用SetPixel方法來修改每個(gè)像素的各顏色分量是非常耗時(shí)的。而現(xiàn)在介紹的第二種方法則是一種更好的實(shí)現(xiàn)方式――使用ColorMatrix類。

       在介紹具體的實(shí)現(xiàn)之前，有必要先向讀者介紹一下相關(guān)的背景知識(shí)。在GDI+中，顏色使用32位來保存，紅色、綠色、藍(lán)色和透明度分別占8位，因此每個(gè)分量可以有28=256（0～255）種取值。這樣一來，一個(gè)顏色信息就可以用一個(gè)向量 (Red,Green,Blue,Alpha) 來表示，例如不透明的紅色可以表示成為(255,0,0,255)。向量中的Alpha值用來表示顏色的透明度，0 表示完全透明，255 表示完全不透明。到這里讀者朋友可能應(yīng)該想到了，我們只需要按照一定的規(guī)則改變這些向量里各個(gè)分量的值，便可以得到各種各樣的顏色變換效果，所以我們獲得灰度圖這個(gè)要求也就能夠?qū)崿F(xiàn)了。

       現(xiàn)在關(guān)鍵問題便是按照什么規(guī)則來改變各分量值。在上邊介紹的第一種方式中我們提到了計(jì)算灰度圖像的公式，其實(shí)它還有另外一個(gè)表示方式，如下：

r = 像素點(diǎn)的紅色分量×0.299 + 像素點(diǎn)的綠色分量×0.587 + 像素點(diǎn)的藍(lán)色分量×0.114

這一公式便是我們的規(guī)則。我們只需要對(duì)每一個(gè)顏色向量做上邊的變化即可。這里的變換就需要用到ColorMatrix類，此類定義在System.Drawing.Imaging名字空間中，它定義了一個(gè)5×5的數(shù)組，用來記錄將和顏色向量進(jìn)行乘法計(jì)算的值。ColorMatrix對(duì)象配合ImageAttributes類一起使用，實(shí)際上GDI+里的顏色變換就是通過ImageAttributes對(duì)象的SetColorMatrix 進(jìn)行的。

第二種的主要實(shí)現(xiàn)代碼如下：

Bitmap currentBitmap = new Bitmap(picBox.Image);

Graphics g = Graphics.FromImage(currentBitmap);

ImageAttributes ia = new ImageAttributes();

float[][] colorMatrix =   {    

new   float[]   {0.299f,   0.299f,   0.299f,   0,   0},                

new   float[]   {0.587f,   0.587f,   0.587f,   0,   0},                

new   float[]   {0.114f,   0.114f,   0.114f,   0,   0},                

new   float[]   {0,   0,   0,   1,   0},                  

new   float[]   {0,   0,   0,   0,   1}};

ColorMatrix cm = new ColorMatrix(colorMatrix);

ia.SetColorMatrix(cm, ColorMatrixFlag.Default, ColorAdjustType.Bitmap);

g.DrawImage(currentBitmap, new Rectangle(0, 0, currentBitmap.Width, currentBitmap.Height), 0, 0, currentBitmap.Width, currentBitmap.Height, GraphicsUnit.Pixel, ia);

picBox.Image = currentBitmap;

g.Dispose();

細(xì)心的讀者可能會(huì)問，明明顏色是由4個(gè)分量組成的，那么與之相乘的矩陣也應(yīng)該是一個(gè)4×4的矩陣啊，為什么這里定義的顏色變換矩陣卻是5×5的呢？這個(gè)問題可以參考MSDN上的一篇文章（《使用顏色矩陣對(duì)單色進(jìn)行變換》）便可得解。

請(qǐng)讀者朋友們輸入以上代碼并編譯執(zhí)行。大家會(huì)發(fā)現(xiàn)其變換速度極快，幾乎是瞬間完成。其實(shí)，只要知道了矩陣各行、列必要的參數(shù)值，那么使用ColorMatrix來實(shí)現(xiàn)顏色變換是非常方便的。諸如讓某色透明這樣的功能用這種方式實(shí)現(xiàn)起來也是非常方便高效的。

上邊簡(jiǎn)要地介紹了兩種獲得灰度圖像的方法。在實(shí)際開發(fā)中，使用第二種方式遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于第一種，其在運(yùn)算速度方面的優(yōu)勢(shì)，是第一種遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒法比的。