第11章 C#数字图像处理基础程序设计

移动指针至下一像素
图像灰度化处理程序流程图
11.3.1 图像灰度化
图像灰度化
11.3.2 灰度图像直方图
直方图原理 任何一幅图像的直方图都包括了客观的信息， 任何一幅图像的直方图都包括了客观的信息，某些类型的图像还可以 由其直方图完全描述。简单地说， 由其直方图完全描述。简单地说，灰度级的直方图就是反映一幅图 像中灰度级与其出现概率之间的关系图形。 像中灰度级与其出现概率之间的关系图形。通常以横坐标表示灰度 以纵坐标表示出现次数（或相对于次数的频率）， ），则直方图的 级，以纵坐标表示出现次数（或相对于次数的频率），则直方图的 分布函数可表示如下： 分布函数可表示如下：
11.1 C#与数字图像处理概述 C#与数字图像处理概述
中是利用GDI+来实现对图形、图像的处理，GDI+是与 来实现对图形、 是与.NET 在C#中是利用 中是利用 来实现对图形 图像的处理， 是与 Framework中的图形设备接口进行交互的入口，它在 中的图形设备接口进行交互的入口， 中的图形设备接口进行交互的入口 它在GDI的基础上 的基础上 提供了明显的改进，特别是GDI+不再有句柄或上下文的概念，而是 不再有句柄或上下文的概念， 提供了明显的改进，特别是 不再有句柄或上下文的概念 对象取代之， 以Graphics对象取代之，所以，GDI+使得应用程序开发人员在输出 对象取代之 所以， 使得应用程序开发人员在输出 屏幕或打印机信息时，无需考虑具体显示设备的细节， 屏幕或打印机信息时，无需考虑具体显示设备的细节，只需调用 GDI+库输出的类的相应方法即可完成图形操作，从而使程序的编写 库输出的类的相应方法即可完成图形操作， 库输出的类的相应方法即可完成图形操作 更加容易。 更加容易。 以下将在上一章的GDI+图形图像处理基础上，结合 个典型示例进一 图形图像处理基础上， 以下将在上一章的 图形图像处理基础上 结合10个典型示例进一 步讲解C#图像处理的相关技术 图像处理的相关技术。 步讲解 图像处理的相关技术。
11.2 C#数字图像像素操作的三种方法 C#数字图像像素操作的三种方法
1.直接操作法 直接操作法 • 方法与过程 这种方法处理图像的基本过程如下： 这种方法处理图像的基本过程如下： 中的Bitmap.GetPixel方法来读取当前像素的信息 （1）直接使用 ）直接使用GDI+中的 中的 方法来读取当前像素的信息 颜色）。 （颜色）。 中的Bitmap.SetPixel方法来设置当前像素的信息 （2）直接使用 ）直接使用GDI+中的 中的 方法来设置当前像素的信息 颜色）。 （颜色）。 • 构造函数 这两个方法的构造函数如下： 这两个方法的构造函数如下： public Color GetPixel(int x,int y) • 示例代码 //获取当前像素点的 获取当前像素点的RGB颜色值 获取当前像素点的 颜色值 crtColor = crtBitmap.GetPixel(5,3); //设置当前像素点的新的 设置当前像素点的新的RGB颜色值 设置当前像素点的新的 颜色值 crtBitmap.SetPixel(5,3,Color.FromArgb(crtColor.R, 0, 0));
Gray (i, j ) = 0.299 × R (i, j ) + 0.587 × G (i, j ) + 0.114 × B (i, j )
11.3.1 图像灰度化
开始 在指定位置以指定尺寸绘图 否
错误提示
图像已加载？ 是 锁存图像像素数据 指针移向字节首地址 计算并修改当前像素颜色 否
指针遍历图像结束？ 是 解锁图像像素数据 重绘窗体 结束
11.2 C#数字图像像素操作的三种方法 C#数字图像像素操作的三种方法
3.指针法 指针法
24位的BitmapData对象的像素描述 24位的 位的BitmapData对象的像素描述
11.2 C#数字图像像素操作的三种方法 C#数字图像像素操作的三种方法
3.指针法 指针法 示例代码 仅保留一幅图像中的红色信息的图像处理， 指针法的示例代码如下： 仅保留一幅图像中的红色信息的图像处理，其C#指针法的示例代码如下： 指针法的示例代码如下 //获取被处理图像的大小 获取被处理图像的大小 Rectangle rect = new Rectangle(0, 0, crtBitmap.Width, crtBitmap.Height); //将被处理图像数据锁存 将被处理图像数据锁存 System.Drawing.Imaging.BitmapData bmpData = crtBitmap.LockBits(rect, System. Drawing.Imaging.ImageLockMode.ReadWrite, crtBitmap.PixelFormat); //启动非安全代码，以便使用指针 启动非安全代码， 启动非安全代码 unsafe { //得到第一个字节的首地址（指针起点） 得到第一个字节的首地址（ 得到第一个字节的首地址 指针起点） byte* ptr = (byte*)(bmpData.Scan0); //二维图像循环 二维图像循环
11.2 C#数字图像像素操作的三种方法 C#数字图像像素操作的三种方法
2.内存法 内存法 方法与过程 这种方法处理图像的基本过程如下： 这种方法处理图像的基本过程如下： 方法将Bitmap锁定到系统 （1）在开始图像处理之前，先利用 ）在开始图像处理之前，先利用LockBits方法将 方法将 锁定到系统 内存中。 内存中。 （2）再利用 ）再利用Marshal.Copy方法将已锁定到系统内存中的图像数据复制 方法将已锁定到系统内存中的图像数据复制 到一个字节数组中。 到一个字节数组中。 （3）而后在该字节数组中对图像的像素点进行操作，即实施图像处理。 ）而后在该字节数组中对图像的像素点进行操作，即实施图像处理。 （4）再执行（3）的反过程，即利用 ）再执行（ ）的反过程，即利用Marshal.Copy方法字节数组中将 方法字节数组中将 图像数据复制到锁定的系统内存中。 图像数据复制到锁定的系统内存中。 方法解除被锁存的处理图像数据， （5）最后，利用 ）最后，利用UnlockBits方法解除被锁存的处理图像数据，图像处 方法解除被锁存的处理图像数据 理结束。 理结束。 由于这种方法的全部操作都在内存中进行， 由于这种方法的全部操作都在内存中进行，所以可使程序的运行速度得 以很多的提高。 以很多的提高。
11.2 C#数字图像像素操作的三种方法 C#数字图像像素操作的三种方法
2.内存法 内存法 • 示例代码 例如，仅保留一幅图像中的红色信息的图像处理， 内存法的示例代码如下： 例如，仅保留一幅图像中的红色信息的图像处理，其C#内存法的示例代码如下： 内存法的示例代码如下 //获取被处理图像的大小 获取被处理图像的大小 Rectangle rect = new Rectangle(0, 0, crtBitmap.Width, crtBitmap.Height); //将被处理图像数据锁存 将被处理图像数据锁存 System.Drawing.Imaging.BitmapData bmpData = crtBitmap.LockBits(rect, System. Drawing.Imaging.ImageLockMode.ReadWrite, crtBitmap.PixelFormat); //获取第一个像素的地址 获取第一个像素的地址 IntPtr ptr = bmpData.Scan0; //计算该被处理的 位位图的字节总数 计算该被处理的24位位图的字节总数 计算该被处理的 int bytes = crtBitmap.Width * crtBitmap.Height * 3; //根据以上字节总数创建用于保存图像数据的字节数组 根据以上字节总数创建用于保存图像数据的字节数组 byte[] rgbValues = new byte[bytes];
图像处理基础的主窗体设计
11.3.1 图像灰度化
灰度化原理 为了加快图像处理速度， 为了加快图像处理速度，在图像处理特别是模式识别中通常先要将 彩色图像转换为灰度图像。对于24位的彩色图像 其每个像素用3个 位的彩色图像， 彩色图像转换为灰度图像。对于 位的彩色图像，其每个像素用 个 字节来表示颜色，每个字节分别对应R（ ）、G（ ）、B（ 字节来表示颜色，每个字节分别对应 （红）、 （绿）、 （蓝）3 个分量。 不同时表现为彩色图像； 、 、 相同时表现 个分量。当R、G、B不同时表现为彩色图像；R、G、B相同时表现 、 、 不同时表现为彩色图像 为灰度图像。 为灰度图像。 常用的彩色转换为灰度的公式如下： 常用的彩色转换为灰度的公式如下：
2010.07
第11章 C#数字图像处理基础程序设计 11章 C#数字图像处理基础程序设计
学习要点
1.了解数字图像处理的基本原理及用途 了解数字图像处理的基本原理及用途 2.了解图像处理中像素法、内存法及指针法的各自特点，并重点掌握 了解图像处理中像素法、 了解图像处理中像素法 内存法及指针法的各自特点， 指针法的图像处理编程 3.掌握数字图像基础处理的 编程技术 掌握数字图像基础处理的C#编程技术 掌握数字图像基础处理的
11.2 C#数字图像像素操作的三种方法 C#数字图像像素操作的三种方法
3.指针法 指针法 for (int j = 0; j < bmpData.Width; j++) { //处理像素点 处理像素点 ptr[0] = 0; ptr[1] = 0; //ptr[2] = 0; //保留其中的红色信息（不处理） 保留其中的红色信息（ 保留其中的红色信息 不处理） //指向下一个像素 指向下一个像素 ptr += 3; } //指向下一行的首字节（“* 3”表示 位位图） 指向下一行的首字节（ 表示24位位图 指向下一行的首字节 表示 位位图） //bmpData.Stride - bmpData.Width * 3为扫描偏移量 为扫描偏移量 ptr += bmpData.Stride - bmpData.Width * 3; } } //解除被处理图像数据的锁存，图像处理结束 解除被处理图像数据的锁存， 解除被处理图像数据的锁存 crtBitmap.UnlockBits(bmpData);