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彩色影象轉換為灰度影象

方法一:
    對於彩色轉灰度,有一個很著名的心理學公式:

                          Gray = R*0.299 + G*0.587 + B*0.114

     方法二:

     而實際應用時,希望避免低速的浮點運算,所以需要整數演算法。
     注意到係數都是3位精度的沒有,我們可以將它們縮放1000倍來實現整數運算演算法:

                          Gray = (R*299 + G*587 + B*114 + 500) / 1000

     RGB一般是8位精度,現在縮放1000倍,所以上面的運算是32位整型的運算。注意後面那個除法是整數 除法,所以需要加上500來實現四捨五入。
      就是由於該演算法需要32位運算,所以該公式的另一個變種很流行:

                          Gray = (R*30 + G*59 + B*11 + 50) / 100

      方法三:

上面的整數演算法已經很快了,但是有一點仍制約速度,就是最後的那個除法。移位比除法快多了,所以可以將係數縮放成 2的整數冪。
習慣上使用16位精度,2的16次冪是65536,所以這樣計算係數:

                          0.299 * 65536 = 19595.264 ≈ 19595
                          0.587 * 65536 + (0.264) = 38469.632 + 0.264 = 38469.896 ≈ 38469
                          0.114 * 65536 + (0.896) =   7471.104 + 0.896 = 7472

可能很多人看見了,我所使用的舍入方式不是四捨五入。四捨五入會有較大的誤差,應該將以前的計算結果的誤差一起計算進去,舍入方式是去尾法:

寫成表示式是:

                          Gray = (R*19595 + G*38469 + B*7472) >> 16

2至20位精度的係數:

                          Gray = (R*1 + G*2 + B*1) >> 2
                          Gray = (R*2 + G*5 + B*1) >> 3
                          Gray = (R*4 + G*10 + B*2) >> 4
                          Gray = (R*9 + G*19 + B*4) >> 5
                          Gray = (R*19 + G*37 + B*8) >> 6
                          Gray = (R*38 + G*75 + B*15) >> 7
                          Gray = (R*76 + G*150 + B*30) >> 8
                          Gray = (R*153 + G*300 + B*59) >> 9
                          Gray = (R*306 + G*601 + B*117) >> 10
                          Gray = (R*612 + G*1202 + B*234) >> 11
                          Gray = (R*1224 + G*2405 + B*467) >> 12
                          Gray = (R*2449 + G*4809 + B*934) >> 13
                          Gray = (R*4898 + G*9618 + B*1868) >> 14
                          Gray = (R*9797 + G*19235 + B*3736) >> 15
                          Gray = (R*19595 + G*38469 + B*7472) >> 16
                          Gray = (R*39190 + G*76939 + B*14943) >> 17
                          Gray = (R*78381 + G*153878 + B*29885) >> 18
                          Gray = (R*156762 + G*307757 + B*59769) >> 19
                          Gray = (R*313524 + G*615514 + B*119538) >> 20

仔細觀察上面的表格,這些精度實際上是一樣的:3與4、7與8、10與11、13與14、19與20
所以16位運算下最好的計算公式是使用7位精度,比先前那個係數縮放100倍的精度高,而且速度快:

                          Gray = (R*38 + G*75 + B*15) >> 7

其實最有意思的還是那個2位精度的,完全可以移位優化:

                          Gray = (R + (WORD)G<<1 + B) >> 2

     另一種是 Adobe Photoshop 裡的公式 
     Adobe RGB (1998) [gamma=2.20] 
     Gray = (R^2.2 * 0.2973 + G^2.2 * 0.6274 + B^2.2 * 0.0753)^(1/2.2)

該方法執行速度稍慢,但是效果很好。

      還有就是   平均值方法 

      GRAY = (RED+BLUE+GREEN)/3

    (GRAY,GRAY,GRAY ) 替代 (RED,GREEN,BLUE)

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