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%！

[cpp] view plaincopy
 
    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.     }  
    84.   
    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;  
    125.   
    126. }  
    127. int main()  
    128. {  
    129.     work();  
    130.     return 0;  
    131. }  
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