图像编程学习笔记4——24位真彩色转换为灰度图像

以下文本内容来自http://zhidao.baidu.com/question/152910968.html中的部分内容

把RGB值转换为灰度值的公式：
Gray   :=   Trunc(0.3   *   Red   +   0.59   *   Green   +   0.11   *   Blue);//这句用的是浮点运算
在图像处理中，速度就是生命，能不用浮点运算，就最好不要用！
Gray   :=   (30   *   Red   +   59   *   Green   +   11   *   Blue)   div   100;
虽然这样一改，运算次数多了一次，但在我的雷鸟1.1G上，处理速度大概能提高5%左右！而同主频下
(或略低，如Athlon   1600+相当于P4   1.6G)AMD的CPU浮点运算能力比Intel的较强，整数运算能力较弱，所以用Intel的CPU在这里更能体现出优势！
注：x   div   100   和   Trunc(x/100)的效果是相同的，但查看其汇编代码可知一个用的指令是div,而另一个是fdiv(即进行浮点运算),
还要调用函数Trunc,其处理速度差距非常大，所以能用   x   div   100   的时候就不要用   Trunc(x/100)。
但这还不是最快的，再看一个：
　　Gray   :=   HiByte(77   *   Red   +   151   *   Green   +   28   *   Blue);
　　即
　　Gray   :=   (77   *   Red   +   151   *   Green   +   28   *   Blue)   shr   8;
　　(建议用后一种，不要调用函数)
　　这种方法比最原始的方法快了近3/4！
　　什么意思呢？用77,151,28分别除以256试试～～～
　　移位是什么意思呢，和10进制的进位，退位联系一下，是不是可以近似的理解为乘除2的n次方呢？当然这和真正意义的乘除法是不一样的！
比如shr(右移)，和真正的除法相比，比如shr   1，只有最后一个字位为0时(既为2的倍数)，它才等于除2！如二进制数110(6)右移1位变为11(3)，和6/2=3结果相同。
　　当然这和一开始的灰度化效果有了些误差！
　　如果允许存在更大的误差，还可以考虑另一种方法：
　　Gray   :=   (Red   shr   2)   +   (Red   shr   4)   +   (Green   shr   1)   +   (Green   shr   4)   +   (Blue   shr   3);
　　连乘法都没用，完全用移位实现，结合上面的解释，用除法来理解该表达式，其值只是约等于(0.3125   *   Red   +   0.5625   *   Green   +   0.125   *   Blue)，
和一开始的加权平均值有了比较大的误差！但如果对速度有苛刻的要求的话，可以怎么用！这比上一种方法还能再快5%！

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1. /**
2. * 程序名: Convert.cpp
3. * 功能: 将24位真彩色图转换为8位灰度图片
4. * 测试图片test1.bmp放到工程目录下
5. */
6. #include <iostream>
7. #include <fstream>
8. #include <windows.h>
9. #include <cstring>
10. using namespace std;
11. BITMAPFILEHEADER bmpFileHeader; //位图文件头
12. BITMAPINFOHEADER bmpInfoHeader; //位图信息头
13. RGBQUAD *pColorTable; //颜色表，注：24位真彩色图无颜色表
14. unsigned char *pBmpData; //位图数据
15. unsigned char *pGrayData; //灰度图像数据
16. /**
17. * 函数名: readBmp
18. * 参数: fileName -- 要转换的图片名
19. * 功能: 读取fileName文件信息，读取成功返回TRUE，反之，返回FALSE
20. */
21. bool readBmp(char *fileName)
22. {
23. FILE *fp = fopen(fileName,"rb"); //以二进制读方式打开
24. if(NULL == fp)
25. {
26. cout<<"File is opened failure!"<<endl;
27. return FALSE;
28. }
29. //读取数据
30. fread(&bmpFileHeader,sizeof(BITMAPFILEHEADER),1,fp);
31. fread(&bmpInfoHeader,sizeof(BITMAPINFOHEADER),1,fp);
32. pBmpData = new unsigned char[bmpInfoHeader.biSizeImage]; //申请空间，大小为位图数据大小
33. fread(pBmpData,sizeof(unsigned char),bmpInfoHeader.biSizeImage,fp);
34. fclose(fp); //不要忘了关闭文件
35. return TRUE;
36. }
37. /**
38. * 函数名: convert
39. * 功能: 实现24位真彩色图到灰度图的转换
40. */
41. void convert()
42. {
43. //因为转换后多了个颜色表，所以要改变，对bmp文件结构不清楚的看笔记1
44. bmpFileHeader.bfOffBits += (sizeof(RGBQUAD) * 256);
45. //biSizeImg存储的为位图数据占用的字节数，转换为灰度图像后值发生改变，
46. //因为24为真彩色位图数据的一个像素用3各字节表示，灰度图像为1个字节
47. bmpInfoHeader.biBitCount = 8;
48. int lineBytes = (bmpInfoHeader.biWidth * 8 + 31) / 32 * 4;
49. int oldLineBytes = (bmpInfoHeader.biWidth * 24 + 31) / 32 * 4;
50. int oldSize = bmpInfoHeader.biSizeImage; //原图数据大小
51. bmpInfoHeader.biSizeImage = lineBytes * bmpInfoHeader.biHeight;
52. //定义灰度图像的颜色表
53. pColorTable = new RGBQUAD[256];
54. for(int i = 0; i < 256; i++ )
55. {
56. (*(pColorTable + i)).rgbBlue = i;
57. (*(pColorTable + i)).rgbGreen = i;
58. (*(pColorTable + i)).rgbRed = i;
59. (*(pColorTable + i)).rgbReserved = 0;
60. }
61. //将RGB转换为灰度值
62. int red,green,blue;
63. BYTE gray;
64. pGrayData = new unsigned char[bmpInfoHeader.biSizeImage];
65. memset(pGrayData,0,bmpInfoHeader.biSizeImage);
66. //这里要注意，Windows规定一个扫描行所占的字节数必须是
67. //4的倍数(即以long为单位),不足的以0填充，所以如果当前biWidth如果不是
68. //4的倍数时，要在后面补0直到为4的倍数
69. for(i = 0; i < bmpInfoHeader.biHeight; i++ )
70. {
71. //位图数据(pBmpData)中存储的实际像素数为biWidth个,而一个扫描行要lineByte个字节，
72. //多余出来的是上面补的0,所以要转换的要是实际的像素数,
73. //因为转换前后biWidth是相同的，而lineByte是不同的，也就是后面补的0不同
74. //如果还有疑惑，请留言提问，我会即时回复
75. for(int j = 0; j < bmpInfoHeader.biWidth; j++ )
76. {
77. red = *(pBmpData + i*oldLineBytes + 3*j );
78. green = *(pBmpData + i*oldLineBytes + 3*j + 1);
79. blue = *(pBmpData + i*oldLineBytes + 3*j + 2);
80. gray = (BYTE)((77 * red + 151 * green + 28 * blue) >> 8);
81. *(pGrayData + i*lineBytes + j) = gray;
82. }
83. }
85. }
86. /**
87. * 函数名: writeBmp
88. * 参数: fileName -- 转换之后的文件名
89. * 功能: 将转换后的图像信息写入到fileName文件中
90. */
91. bool writeBmp(char *fileName)
92. {
93. FILE *fp = fopen(fileName,"wb"); //以二进制写方式打开
94. if(NULL == fp)
95. {
96. cout<<"File is opened failure!"<<endl;
97. return FALSE;
98. }
99. //写入数据
100. fwrite(&bmpFileHeader,sizeof(BITMAPFILEHEADER),1,fp);
101. fwrite(&bmpInfoHeader,sizeof(BITMAPINFOHEADER),1,fp);
102. fwrite(pColorTable,sizeof(RGBQUAD),256,fp);
103. fwrite(pGrayData,sizeof(unsigned char),bmpInfoHeader.biSizeImage,fp);
104. fclose(fp);
105. //释放内存空间
106. delete []pColorTable;
107. delete []pBmpData;
108. delete []pGrayData;
109. return TRUE;
110. }
111. /**
112. * 函数名: work
113. * 功能: 主要处理步骤
114. */
115. void work()
116. {
117. char readFileName[] = "test1.bmp";
118. if(!readBmp(readFileName))
119. cout<<"The function of readBmp error!"<<endl;
120. convert();
121. char writeFileName[] = "gray.bmp";
122. if(!writeBmp(writeFileName))
123. cout<<"The function of writebmp error!"<<endl;
124. cout<<"convert success!"<<endl;
126. }
127. int main()
128. {
129. work();
130. return 0;
131. }

图像编程学习笔记4——24位真彩色转换为灰度图像

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