C# Bitmap图像处理(含增强对比度的三种方法)

目录

• Bitmap类

• BitmapData类

• 参考：

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. Height Width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.

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：被锁定位图的宽度.
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.

这里要重点说说Stride属性，这个和Width有什么区别呢，可以这么说，如果你的图片大小也就是图片字节是4的整数倍，那么Stride与Width是相等的，否则Stride就是大于Width的最小4的整数倍。在处理过程中，Stride肯定是4的整数倍，这里是个坑啊。。。

例1：有一个一维像素点阵数组，里面放的是每个像素点的灰度值，知道宽和高，要转换成bitmap

/// <summary>
/// 像素点阵转换为bitmap
/// </summary>
/// <param name="rawValues">byte[]数组</param>
/// <param name="width">图片的宽度</param>
/// <param name="height">图片的高度</param>
/// <returns>bitmap图片</returns>
public static Bitmap ToGrayBitmap(byte[] rawValues, int width, int height)
{
   Bitmap bmp = new Bitmap(width, height, System.Drawing.Imaging.PixelFormat.Format8bppIndexed);
   BitmapData bmpData = bmp.LockBits(new System.Drawing.Rectangle(0, 0, width, height), ImageLockMode.WriteOnly, System.Drawing.Imaging.PixelFormat.Format8bppIndexed);
    获取图像参数  
   //bmpData.Stride = width;
   int stride = bmpData.Stride;  // 扫描线的宽度  
   int offset = stride - width;  // 显示宽度与扫描线宽度的间隙  
   IntPtr iptr = bmpData.Scan0;  // 获取bmpData的内存起始位置  
   int scanBytes = stride * height;// 用stride宽度，表示这是内存区域的大小  
    下面把原始的显示大小字节数组转换为内存中实际存放的字节数组  
   int posScan = 0, posReal = 0;// 分别设置两个位置指针，指向源数组和目标数组  
   byte[] pixelValues = new byte[scanBytes];  //为目标数组分配内存  
   for (int x = 0; x < height; x++)
   {
        下面的循环节是模拟行扫描  
       for (int y = 0; y < width; y++)
       {
           pixelValues[posScan++] = rawValues[posReal++];
       }
       posScan += offset;  //行扫描结束，要将目标位置指针移过那段“间隙”  
   }
    用Marshal的Copy方法，将刚才得到的内存字节数组复制到BitmapData中  
   System.Runtime.InteropServices.Marshal.Copy(pixelValues, 0, iptr, scanBytes);
   bmp.UnlockBits(bmpData);  // 解锁内存区域  
    下面的代码是为了修改生成位图的索引表，从伪彩修改为灰度  
   ColorPalette tempPalette;
   using (Bitmap tempBmp = new Bitmap(1, 1, System.Drawing.Imaging.PixelFormat.Format8bppIndexed))
   {
       tempPalette = tempBmp.Palette;
   }
   for (int i = 0; i < 256; i++)
   {
       tempPalette.Entries[i] = System.Drawing.Color.FromArgb(i, i, i);
   }

bmp.Palette = tempPalette;

算法到此结束，返回结果  
   return bmp;
}

至于24位位图数据其实就是 一个像素点有rgb三个值而已，道理一样。

例2：:根据图片得到他的灰度数组

//8位位图得到除去文件头信息的一位灰度数组

BitmapData bmpData = map.LockBits(new System.Drawing.Rectangle(0, 0, map.Width, map.Height), ImageLockMode.ReadOnly, System.Drawing.Imaging.PixelFormat.Format8bppIndexed);

获取图像参数  

int stride = bmpData.Stride;  // 扫描线的宽度  

int offset = stride - map.Width;  // 显示宽度与扫描线宽度的间隙  

IntPtr iptr = bmpData.Scan0;  // 获取bmpData的内存起始位置  

int scanBytes = stride * map.Height;// 用stride宽度，表示这是内存区域的大小  

下面把原始的显示大小字节数组转换为内存中实际存放的字节数组  

mapdata = new byte[scanBytes];  //为目标数组分配内存

System.Runtime.InteropServices.Marshal.Copy(iptr, mapdata, 0, scanBytes); //copy内存中数据到数组中

这里对与bitmapdata的操作方式是ReadOnly

下面的三个例子分别基于像素（GetPixel和SetPixel）、基于内存、基于指针这三种方法增强图片对比度。均测试通过

运行时间：

1）基于像素：400-600ms
2）基于内存：17-18ms
3）基于指针：20-23ms
利用LUT，应该可以进一步减少运行时间

// 第一种方法：像素提取法。速度慢
       public Bitmap MethodBaseOnPixel(Bitmap bitmap,int degree)
       {
           Color curColor;
           int grayR, grayG, grayB;

double Deg = (100.0 + degree) / 100.0;
           for (int i = 0; i < bitmap.Width; i++)
           {
               for (int j = 0; j < bitmap.Height; j++)
               {
                   curColor = bitmap.GetPixel(i, j);
                   grayR =Convert.ToInt32((((curColor.R / 255.0 - 0.5) * Deg + 0.5)) * 255);
                   grayG = Convert.ToInt32((((curColor.G / 255.0 - 0.5) * Deg + 0.5)) * 255);
                   grayB = Convert.ToInt32((((curColor.B / 255.0 - 0.5) * Deg + 0.5)) * 255);
                   if (grayR < 0)
                       grayR = 0;
                   else if (grayR > 255)
                       grayR = 255;

if (grayB < 0)
                       grayB = 0;
                   else if (grayB > 255)
                       grayB = 255;

if (grayG < 0)
                       grayG = 0;
                   else if (grayG > 255)
                       grayG = 255;

bitmap.SetPixel(i, j, Color.FromArgb(grayR, grayG, grayB));
               }
           }

return bitmap;
       }

// 第二种方法：基于内存
       public unsafe Bitmap MethodBaseOnMemory(Bitmap bitmap, int degree)
       {
           if (bitmap == null)
           {
               return null;
           }
           double Deg = (100.0 + degree) / 100.0;

int width = bitmap.Width;
           int height = bitmap.Height;

int length = height * 3 * width;
           byte[] RGB = new byte[length];

BitmapData data = bitmap.LockBits(new Rectangle(0, 0, width, height), ImageLockMode.ReadWrite, PixelFormat.Format24bppRgb);

System.IntPtr Scan0 = data.Scan0;
           System.Runtime.InteropServices.Marshal.Copy(Scan0, RGB, 0, length);

double gray = 0;
           for (int i = 0; i < RGB.Length; i += 3)
           {
               for (int j = 0; j < 3; j++)
               {
                   gray = (((RGB[i + j] / 255.0 -0.5) * Deg+0.5)) * 255.0;
                   if (gray > 255)
                       gray = 255;

if (gray < 0)
                       gray = 0;
                   RGB[i + j] = (byte) gray;
               }
           }

System.Runtime.InteropServices.Marshal.Copy(RGB, 0, Scan0, length);// 此处Copy是之前Copy的逆操作
           bitmap.UnlockBits(data);
           return bitmap;
       }
   }

//第三种方法：基于指针
       public unsafe Bitmap MethodBaseOnPtr(Bitmap b, int degree)
       {
           if (b == null)
           {
               return null;
           }
           try
           {
               double num = 0.0;
               double num2 = (100.0 + degree) / 100.0;
               num2 *= num2;
               int width = b.Width;
               int height = b.Height;
               BitmapData bitmapdata = b.LockBits(new Rectangle(0, 0, width, height), ImageLockMode.ReadWrite, PixelFormat.Format24bppRgb);
               byte* numPtr = (byte*)bitmapdata.Scan0;

int offset = bitmapdata.Stride - (width * 3);
               for (int i = 0; i < height; i++)
               {
                   for (int j = 0; j < width; j++)
                   {
                       for (int k = 0; k < 3; k++)
                       {
                           num = ((((((double)numPtr[k]) / 255.0) - 0.5) * num2) + 0.5) * 255.0;
                           if (num < 0.0)
                           {
                               num = 0.0;
                           }
                           if (num > 255.0)
                           {
                               num = 255.0;
                           }
                           numPtr[k] = (byte)num;
                       }
                       numPtr += 3;

}
                   numPtr += offset;
               }
               b.UnlockBits(bitmapdata);
               return b;
           }
           catch
           {
               return b;
           }
       }

参考：

1.  http://blog.csdn.net/jiangxinyu/article/details/6222302 （此博客的代码中有错误，精简代码基于内存处理的copy顺序有问题）

2.  http://www.pin5i.com/showtopic-20228.html  // C# 特效图片：雾化、浮雕等。

来源：https://blog.csdn.net/qq_20161893/article/details/78478125