BMP--24位真彩色轉換為灰度影象
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把RGB值轉換為灰度值的公式:
Gray := Trunc(0.3 * Red + 0.59 * Green + 0.11 * Blue);//這句用的是浮點運算
在影象處理中,速度就是生命,能不用浮點運算,就最好不要用!
Gray := (30 * Red + 59 * Green + 11 * Blue) div 100;
雖然這樣一改,運算次數多了一次,但在我的雷鳥1.1G上,處理速度大概能提高5%左右!而同主頻下
(或略低,如Athlon 1600+相當於P4 1.6G)AMD的CPU浮點運算能力比Intel的較強,整數運算能力較弱,所以用Intel的CPU在這裡更能體現出優勢!
注:x div 100 和 Trunc(x/100)的效果是相同的,但檢視其彙編程式碼可知一個用的指令是div,而另一個是fdiv(即進行浮點運算),
還要呼叫函式Trunc,其處理速度差距非常大,所以能用 x div 100 的時候就不要用 Trunc(x/100)。
但這還不是最快的,再看一個:
Gray := HiByte(77 * Red + 151 * Green + 28 * Blue);
即
Gray := (77 * Red + 151 * Green + 28 * Blue) shr 8;
(建議用後一種,不要呼叫函式)
這種方法比最原始的方法快了近3/4!
什麼意思呢?用77,151,28分別除以256試試~~~
移位是什麼意思呢,和10進位制的進位,退位聯絡一下,是不是可以近似的理解為乘除2的n次方呢?當然這和真正意義的乘除法是不一樣的!
比如shr(右移),和真正的除法相比,比如shr 1,只有最後一個字位為0時(既為2的倍數),它才等於除2!如二進位制數110(6)右移1位變為11(3),和6/2=3結果相同。
當然這和一開始的灰度化效果有了些誤差!
如果允許存在更大的誤差,還可以考慮另一種方法:
Gray := (Red shr 2) + (Red shr 4) + (Green shr 1) + (Green shr 4) + (Blue shr 3);
連乘法都沒用,完全用移位實現,結合上面的解釋,用除法來理解該表示式,其值只是約等於(0.3125 * Red + 0.5625 * Green + 0.125 * Blue),
和一開始的加權平均值有了比較大的誤差!但如果對速度有苛刻的要求的話,可以怎麼用!這比上一種方法還能再快5%!
- /**
- * 程式名: Convert.cpp
- * 功 能: 將24位真彩色圖轉換為8位灰度圖片
- * 測試圖片test1.bmp放到工程目錄下
- */
- #include <iostream>
- #include <fstream>
- #include <windows.h>
- #include <cstring>
- usingnamespace std;
- BITMAPFILEHEADER bmpFileHeader; //點陣圖檔案頭
- BITMAPINFOHEADER bmpInfoHeader; //點陣圖資訊頭
-
RGBQUAD *pColorTable; //顏色表,注:24位真彩色圖無顏色表
- unsigned char *pBmpData; //點陣圖資料
- unsigned char *pGrayData; //灰度影象資料
- /**
- * 函式名: readBmp
- * 參 數: fileName -- 要轉換的圖片名
- * 功 能: 讀取fileName檔案資訊,讀取成功返回TRUE,反之,返回FALSE
- */
- bool readBmp(char *fileName)
- {
- FILE *fp = fopen(fileName,"rb"); //以二進位制讀方式開啟
- if(NULL == fp)
- {
-
cout<<"File is opened failure!"
- return FALSE;
- }
- //讀取資料
- fread(&bmpFileHeader,sizeof(BITMAPFILEHEADER),1,fp);
- fread(&bmpInfoHeader,sizeof(BITMAPINFOHEADER),1,fp);
- pBmpData = new unsigned char[bmpInfoHeader.biSizeImage]; //申請空間,大小為點陣圖資料大小
- fread(pBmpData,sizeof(unsigned char),bmpInfoHeader.biSizeImage,fp);
- fclose(fp); //不要忘了關閉檔案
- return TRUE;
- }
- /**
- * 函式名: convert
- * 功 能: 實現24位真彩色圖到灰度圖的轉換
- */
- void convert()
- {
- //因為轉換後多了個顏色表,所以要改變,對bmp檔案結構不清楚的看筆記1
- bmpFileHeader.bfOffBits += (sizeof(RGBQUAD) * 256);
- //biSizeImg儲存的為點陣圖資料佔用的位元組數,轉換為灰度影象後值發生改變,
- //因為24為真彩色點陣圖資料的一個畫素用3各位元組表示,灰度影象為1個位元組
- bmpInfoHeader.biBitCount = 8;
- int lineBytes = (bmpInfoHeader.biWidth * 8 + 31) / 32 * 4;
- int oldLineBytes = (bmpInfoHeader.biWidth * 24 + 31) / 32 * 4;
- int oldSize = bmpInfoHeader.biSizeImage; //原圖資料大小
- bmpInfoHeader.biSizeImage = lineBytes * bmpInfoHeader.biHeight;
- //定義灰度影象的顏色表
- pColorTable = new RGBQUAD[256];
- for(int i = 0; i < 256; i++ )
- {
- (*(pColorTable + i)).rgbBlue = i;
- (*(pColorTable + i)).rgbGreen = i;
- (*(pColorTable + i)).rgbRed = i;
- (*(pColorTable + i)).rgbReserved = 0;
- }
- //將RGB轉換為灰度值
- int red,green,blue;
- BYTE gray;
- pGrayData = new unsigned char[bmpInfoHeader.biSizeImage];
- memset(pGrayData,0,bmpInfoHeader.biSizeImage);
- //這裡要注意,Windows規定一個掃描行所佔的位元組數必須是
- //4的倍數(即以long為單位),不足的以0填充,所以如果當前biWidth如果不是
- //4的倍數時,要在後面補0直到為4的倍數
- for(i = 0; i < bmpInfoHeader.biHeight; i++ )
- {
- //點陣圖資料(pBmpData)中儲存的實際畫素數為biWidth個,而一個掃描行要lineByte個位元組,
- //多餘出來的是上面補的0,所以要轉換的要是實際的畫素數,
- //因為轉換前後biWidth是相同的,而lineByte是不同的,也就是後面補的0不同
- //如果還有疑惑,請留言提問,我會即時回覆
- for(int j = 0; j < bmpInfoHeader.biWidth; j++ )
- {
- red = *(pBmpData + i*oldLineBytes + 3*j );
- green = *(pBmpData + i*oldLineBytes + 3*j + 1);
- blue = *(pBmpData + i*oldLineBytes + 3*j + 2);
- gray = (BYTE)((77 * red + 151 * green + 28 * blue) >> 8);
- *(pGrayData + i*lineBytes + j) = gray;
- }
- }
- }
- /**
- * 函式名: writeBmp
- * 參 數: fileName -- 轉換之後的檔名
- * 功 能: 將轉換後的影象資訊寫入到fileName檔案中
- */
- bool writeBmp(char *fileName)
- {
- FILE *fp = fopen(fileName,"wb"); //以二進位制寫方式開啟
- if(NULL == fp)
- {
- cout<<"File is opened failure!"<<endl;
- return FALSE;
- }
- //寫入資料
- fwrite(&bmpFileHeader,sizeof(BITMAPFILEHEADER),1,fp);
- fwrite(&bmpInfoHeader,sizeof(BITMAPINFOHEADER),1,fp);
- fwrite(pColorTable,sizeof(RGBQUAD),256,fp);
- fwrite(pGrayData,sizeof(unsigned char),bmpInfoHeader.biSizeImage,fp);
- fclose(fp);
- //釋放記憶體空間
- delete []pColorTable;
- delete []pBmpData;
- delete []pGrayData;
- return TRUE;
- }
- /**
- * 函式名: work
- * 功 能: 主要處理步驟
- */
- void work()
- {
- char readFileName[] = "test1.bmp";
- if(!readBmp(readFileName))
- cout<<"The function of readBmp error!"<<endl;
- convert();
- char writeFileName[] = "gray.bmp";
- if(!writeBmp(writeFileName))
- cout<<"The function of writebmp error!"<<endl;
- cout<<"convert success!"<<endl;
- }
- int main()
- {
- work();
- return 0;
- }
#include <windows.h>
#define WIDTHBYTES(i) ( ( (i+31)/32 )*4) //使每一行的寬度是4個位元組的倍數
#define IMAGETYPE 0x4d42 //表示字元BM
int main(int argc, char* argv)
{
BITMAPFILEHEADER bmpfileheader; //檔案頭
BITMAPINFOHEADER bmpinfoheader; //資訊頭
unsigned char *matrix; //畫素矩陣,用unsigned char是因為它的範圍剛好為0—255
FILE *finput; //讀取操作流
FILE *foutput; //出操作流
DWORD imageSize = 0; //影象畫素資料部分大小
//開啟檔案
//finput = fopen("lll.bmp", "r+b");
fopen_s(&finput, "56.bmp", "r+b");
if (finput == NULL)
{
printf("Open failed\n");
return EXIT_FAILURE;
}
else
{
printf("Open Successsfully\n");
}
fread(&bmpfileheader, sizeof(BITMAPFILEHEADER), 1, finput);//讀取檔案頭
fread(&bmpinfoheader, sizeof(BITMAPINFOHEADER), 1, finput);//讀取資訊頭
//判斷是否為24位真彩圖
if (bmpfileheader.bfType != IMAGETYPE || bmpinfoheader.biBitCount != 24)
{
printf("The error picture!");
return EXIT_FAILURE;
}
//計算點陣圖畫素部分的大小,也可以是bmpinfoheader.biSizeImage 但它有時候是0,不可靠。
imageSize = WIDTHBYTES(bmpinfoheader.biWidth*bmpinfoheader.biBitCount) * bmpinfoheader.biHeight;
matrix = new unsigned char[imageSize];
memset(matrix, 0, imageSize);
//讀取象素矩陣
fread(matrix, 1, imageSize, finput);
fclose(finput);
//每個畫素點轉化為灰度值,用的公式是:Gray = R*0.299 + G*0.587 + B*0.114
for (unsigned long k = 0; k<imageSize; k = k + 3)
{
*(matrix + k) = *(matrix + k + 1) = *(matrix + k + 2) = (*(matrix + k)*0.299 + *(matrix + k + 1)*0.587 + *(matrix + k + 2)*0.114);
}
//建立新的灰度圖
//foutput = fopen("test.bmp", "w+b");
fopen_s(&foutput,"test5.bmp", "w+b");
fwrite(&bmpfileheader, sizeof(BITMAPFILEHEADER), 1, foutput);
fwrite(&bmpinfoheader, sizeof(BITMAPINFOHEADER), 1, foutput);
fwrite(matrix, 1, imageSize, foutput);
fclose(foutput);
delete[]matrix;
printf("轉化成功\n");
return EXIT_SUCCESS;
}
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