C# 真彩图转灰度图几种的方法

C# BitmapData使用说明

C#专门为图像处理提供了BitmapData，这个是真正的对位图的处理，首先将位图锁定到内存中，然后对位图的每一个像素进行处理。最后再释放位图锁。

方法一1：

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.ComponentModel;
using System.Data;
using System.Drawing;
using System.Drawing.Imaging;
using System.Linq;
using System.Runtime.InteropServices;
using System.Text;
using System.Windows.Forms;

namespace WinFormDemo0102
{
    public partial class Form1 : Form
    {
        public Form1()
        {
            InitializeComponent();
        }


        /// <summary>
        /// 根据图片路径, 返回一张灰度图
        /// </summary>
        /// <param name="strPicPath">图片路径</param>
        /// <returns>灰度图对象</returns>
        public Image GetGrayPicture(string strPicPath)
        {
            /*
            * Stride: 图像扫描宽度
            * 图像在内存里是按行存储的。扫描行宽度就是存储一行像素，用了多少字节的内存。
            * 比如一个101×200大小的图像，每个像素是32位的（也就是每个像素4个字节），那么实际每行占用的内存大小是101*4=404个字节。
            * 然后一般的图像库都会有个内存对齐。假设按照8字节对齐，那么404按照8字节对齐的话，实际是408个字节。这408个字节就是扫描行宽度。
            * 
            * Interop: 托管/非托管代码之间的互操作
            * 
            * Marshal: 类提供了一个方法集，这些方法用于分配非托管内存、复制非托管内存块、将托管类型转换为非托管类型，
            * 此外还提供了在与非托管代码交互时使用的其他杂项方法
            */
            // Create a new bitmap.
            Bitmap bitmap = new Bitmap(strPicPath);
            Rectangle rect = new Rectangle(0, 0, bitmap.Width, bitmap.Height);
            // Lock the bitmap's bits. 
            //转成24rgb颜色 24色就是由r g b, 三个颜色, 每个颜色各用一字节(8位)表示亮度
           // BitmapData bmpData = bitmap.LockBits(rect, ImageLockMode.ReadOnly, PixelFormat.Format24bppRgb);
            BitmapData bmpData = bitmap.LockBits(rect, ImageLockMode.ReadWrite, PixelFormat.Format24bppRgb);
            int iStride = bmpData.Stride; //图片一行象素所占用的字节  

            // Get the address of the first line.
            IntPtr ptr = bmpData.Scan0;

            // Declare an array to hold the bytes of the bitmap.
            int iBytes = iStride * bitmap.Height;
            byte[] rgbValues = new byte[iBytes];


            // Copy RGB values into the Array

            Marshal.Copy(ptr, rgbValues, 0, iBytes);

            for (int y = 0; y < bmpData.Height; ++y)
            {
                for (int x = 0; x < bmpData.Width; ++x)
                {
                    //图像(x, y)坐标坐标中第1个像素中rgbValues中的索引位置(这儿x,y是从0开始记的)
                    //rgbValues每行是扫描宽个字节, 不是bitmap.Width * 3
                    int iThird = iStride * y + 3 * x;
                    byte avg = (byte)((rgbValues[iThird] * 0.299 + rgbValues[iThird + 1] * 0.587 + rgbValues[iThird + 2] * 0.114));//转化成灰度
                    rgbValues[iThird] = avg;
                    rgbValues[iThird + 1] = avg;
                    rgbValues[iThird + 2] = avg;
                }
            }
            // copy到原来图像中
            Marshal.Copy(rgbValues, 0, ptr, rgbValues.Length);

            // Unlock the bits.
            bitmap.UnlockBits(bmpData);

            return bitmap;
        }

        private void button1_Click(object sender, EventArgs e)
        {
           Image2gray1();



        }

        private void Image2gray1()
        {
            Image image = GetGrayPicture(AppDomain.CurrentDomain.BaseDirectory + "qq1.jpg");
            image.Save(AppDomain.CurrentDomain.BaseDirectory + "11.png");
            // Console.WriteLine(image.ToString());

            System.Diagnostics.Process.Start(AppDomain.CurrentDomain.BaseDirectory + "11.png");
            // MessageBox.Show("finised!!");
        }
    }
}

方法二：（官方推荐）
msdn关于BitmapData原文解释地址：
http://msdn.microsoft.com/zh-cn/library/5ey6h79d(v=vs.110).aspx
以下是msdn原文给出的例子

private void LockUnlockBitsExample(PaintEventArgs e)
{

    // Create a new bitmap.
    Bitmap bmp = new Bitmap("c:\\fakePhoto.jpg");

    // Lock the bitmap's bits.  
    Rectangle rect = new Rectangle(0, 0, bmp.Width, bmp.Height);
    System.Drawing.Imaging.BitmapData bmpData =
        bmp.LockBits(rect, System.Drawing.Imaging.ImageLockMode.ReadWrite,
        bmp.PixelFormat);

    // Get the address of the first line.
    IntPtr ptr = bmpData.Scan0;

    // Declare an array to hold the bytes of the bitmap.
    int bytes  = Math.Abs(bmpData.Stride) * bmp.Height;
     byte[] rgbValues = new byte[bytes];

    // Copy the RGB values into the array.
    System.Runtime.InteropServices.Marshal.Copy(ptr, rgbValues, 0, bytes);

    // Set every third value to 255. A 24bpp bitmap will look red.  
    for (int counter = 2; counter < rgbValues.Length; counter += 3)
        rgbValues[counter] = 255;

    // Copy the RGB values back to the bitmap
    System.Runtime.InteropServices.Marshal.Copy(rgbValues, 0, ptr, bytes);

    // Unlock the bits.
    bmp.UnlockBits(bmpData);

    // Draw the modified image.
    e.Graphics.DrawImage(bmp, 0, 150);

}

方法三：
自己理解的

/// 获取灰度值返回byte[]
/// <summary>
/// 获取灰度值返回byte[]
/// </summary>
/// <param name="srcBmp">源图像</param>
/// <param name="rect">要锁定的图像区域</param>
/// <returns>返回byte[]</returns>
public static byte[] GetGrayArray(Bitmap srcBmp, Rectangle rect)
{
    //将Bitmap锁定到系统内存中
    //rect是指源图像中需要锁定那一块矩形区域进行处理
    //ImageLockMode.ReadWrite是指对图像出操作的权限，枚举有只读，只写，用户输入缓冲区，还是读写
    //PixelFormat.Format24bppRgb
    //参数确定了该图像信息时rgb存储还是Argb存储，如果是Format24ppRgb则处理的图像像素就是BGR方式存储，我们这里没有特别指出，均是Format24bppRgb方式存储处理
    BitmapData srcBmpData = srcBmp.LockBits(rect, ImageLockMode.ReadWrite, PixelFormat.Format24bppRgb);
    //位图中第一个像素数据的地址。它也可以看成是位图中的第一个扫描行
    IntPtr srcPtr = srcBmpData.Scan0;
    //将Bitmap对象的信息存放到byte数组中
    //假设本图像的宽度和高度为5*3
    /*
 2  3  4  5  6  7  8  9  10  11 12 13 14 15  //这里存储为一维数组，所以是一行，
    宽度为5，高度为3，则像素总数为15，这里要清楚，每一个像素是rgb三个值，故而，一维数组中
    存储为
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
    15...44
    这里分行是为了便于理解，一维数组存储类似是一行，但是我们的图像的宽度是5也就是我们图像的第一行是0123...到14，下一行是15...29，下一行是30...44，高度为3，所以就是3行
345 678 91011 121314
    bgr bgr bgr  bgr   bgr  
 181920  ...
    bgr      bgr    ...
    这样存储
    */
    //所以才有了这里的*3就是指一个像素是三个分量值
    int scanWidth = rect.Width * 3;
    //而每行的实际的字节数将变成大于等于它的那个离它最近的4的整倍数，此时的实际字节数就是Stride,如果上面的第三个参数Format24ppRgb如果设置为Format32ppRgb，这个时候存储的时候就是4位存储一个像素，如果是Format32bppArgb同样也是4为存储一个像素，这4位除了bgr三个分量之外还有透明度A的值
    //至于为什么是24,32，这是因为计算机存储数据为8bit存储1个字节，
    //bgr3个就是3*8=24,4个就是4*8=32了,为什么是16,8位等，索引图等原理是一样的
    //int srcStride = srcBmpData.Stride;
    int src_bytes = scanWidth * rect.Height;  //这里就是计算出了需要存储的像素所占用的空间大小
    byte[] srcValues = new byte[src_bytes];  //定义源图像的元信息
    byte[] grayValues = new byte[rect.Width * rect.Height];  //定义转化为灰度后需要存储的数组
    //复制GRB信息到byte数组，将从srcPtr开始的第一个扫描行开始扫描信息，然后读取到srcValues数组中
    Marshal.Copy(srcPtr, srcValues, 0, src_bytes);
    //解锁位图
    srcBmp.UnlockBits(srcBmpData);  //读取完元信息，这里就不用了，一定要记得解锁，否则会报错
    //下面就是你想怎么处理都成了，，灰度化，转换空间模式，除噪声，腐蚀，膨胀，反色，二值化等等均可
    //灰度化处理
    int m = 0, j = 0;
    int k = 0;
    byte gray;
    //根据重要性及其它指标，将三个分量以不同的权值进行加权平均。由于人眼对绿色的敏感最高，对蓝色敏感最低，因此，按下式对RGB三分量进行加权平均能得到较合理的灰度图像
    //根据Y = 0.299*R + 0.587*G + 0.114*B  //加权平均法
    for (int i = 0; i < rect.Height; i++)
    {
        for (j = 0; j < rect.Width; j++)
        {
            //注意位图结构中RGB按BGR的顺序存储
            k = 3 * j;
            gray = (byte)(srcValues[i * scanWidth + k + 2] * 0.299
                 + srcValues[i * scanWidth + k + 1] * 0.587
                 + srcValues[i * scanWidth + k + 0] * 0.114);
            grayValues[m] = gray;  //将灰度值存到double的数组中
            m++;
        }
    }
    return grayValues;
}

//接下来就很简单了，下面在给出获得到灰度值存储为2位数组的方法，按照习惯二维处理起来比较好理解
/// 获取灰度值存到二维double数组中，这个是将rgb转化为灰度值
/// <summary>
/// 获取灰度值存到二维double数组中，这个是将rgb转化为灰度值
/// </summary>
/// <param name="srcBmp"></param>
/// <returns>2Dimension</returns>
public static byte[,] GetGrayArray2D(Bitmap srcBmp,Rectangle rect)
{
    int width = rect.Width;
    int height = rect.Height;

    BitmapData srcBmpData = srcBmp.LockBits(rect, ImageLockMode.ReadWrite, PixelFormat.Format24bppRgb);

    IntPtr srcPtr = srcBmpData.Scan0;

    int scanWidth = width * 3;
    int src_bytes = scanWidth * height;
    //int srcStride = srcBmpData.Stride;
    byte[] srcRGBValues = new byte[src_bytes];
    byte[,] grayValues = new byte[height, width];
    //RGB[] rgb = new RGB[srcBmp.Width * rows];
    //复制GRB信息到byte数组
    Marshal.Copy(srcPtr, srcRGBValues, 0, src_bytes);
    //解锁位图
    srcBmp.UnlockBits(srcBmpData);
    //灰度化处理
    int m = 0, i = 0, j = 0;  //m表示行，j表示列
    int k = 0;
    byte gray;

    for (i = 0; i < height; i++)  //只获取图片的rows行像素值
    {
        for (j = 0; j < width; j++)
        {
            //只处理每行中图像像素数据,舍弃未用空间
            //注意位图结构中RGB按BGR的顺序存储
            k = 3 * j;
            gray = (byte)(srcRGBValues[i * scanWidth + k + 2] * 0.299
                 + srcRGBValues[i * scanWidth + k + 1] * 0.587
                 + srcRGBValues[i * scanWidth + k + 0] * 0.114);

            grayValues[m, j] = gray;  //将灰度值存到double的数组中
        }
        m++;
    }

    return grayValues;
}

//此方法是直接得到灰度图
/// 获取灰度图像，将制定图片转化为灰度图
/// <summary>
/// 获取灰度图像，将制定图片转化为灰度图
/// </summary>
/// <param name="srcBmp"></param>
/// <returns></returns>
public static Bitmap GetGrayImage(Bitmap srcBmp)
{
    Rectangle rect = new Rectangle(0, 0, srcBmp.Width, srcBmp.Height);
    BitmapData srcBmpData = srcBmp.LockBits(rect, ImageLockMode.ReadWrite, PixelFormat.Format24bppRgb);
    IntPtr srcPtr = srcBmpData.Scan0;
    int scanWidth = srcBmpData.Width * 3;
    int src_bytes = scanWidth * srcBmp.Height;
    byte[] srcRGBValues = new byte[src_bytes];
    Marshal.Copy(srcPtr, srcRGBValues, 0, src_bytes);
    //灰度化处理
    int k = 0;
    for (int i = 0; i < srcBmp.Height; i++)
    {
        for (int j = 0; j < srcBmp.Width; j++)
        {
            k = j * 3;
            //0.299*R + 0.587*G + 0.144*B = 亮度或灰度
            //只处理每行中图像像素数据,舍弃未用空间
            //注意位图结构中RGB按BGR的顺序存储
            byte intensity = (byte)(srcRGBValues[i * scanWidth + k + 2] * 0.299
                 + srcRGBValues[i * scanWidth + k + 1] * 0.587
                 + srcRGBValues[i * scanWidth + k + 0] * 0.114);
            srcRGBValues[i * scanWidth + k + 0] = intensity;
            srcRGBValues[i * scanWidth + k + 1] = intensity;
            srcRGBValues[i * scanWidth + k + 2] = intensity;
        }
    }
    Marshal.Copy(srcRGBValues, 0, srcPtr, src_bytes);
    //解锁位图
    srcBmp.UnlockBits(srcBmpData);
    return srcBmp;
}

[1] https://www.cnblogs.com/barrysgy/archive/2011/11/29/2267936.html
[2]https://www.cnblogs.com/ching2009/p/4235766.html