C# 图片位深度转至8位灰度图像，8位灰度图像转为1位灰度图像

#region 二值化

#region Otsu阈值法二值化模块

/// <summary>
/// Otsu阈值
/// </summary>
/// <param name="b">位图流</param>
/// <returns></returns>
public Bitmap OtsuThreshold(Bitmap bitmap)
{
// 图像灰度化
// b = Gray(b);
int width = bitmap.Width;
int height = bitmap.Height;
byte threshold = 0;
int[] hist = new int[256];

int AllPixelNumber = 0, PixelNumberSmall = 0, PixelNumberBig = 0;

double MaxValue, AllSum = 0, SumSmall = 0, SumBig, ProbabilitySmall, ProbabilityBig, Probability;
BitmapData bmpData = bitmap.LockBits(new Rectangle(0, 0, width, height), ImageLockMode.ReadWrite, System.Drawing.Imaging.PixelFormat.Format32bppArgb);

unsafe
{
byte* p = (byte*)bmpData.Scan0;
int offset = bmpData.Stride - width * 4;
for (int j = 0; j < height; j++)
{
for (int i = 0; i < width; i++)
{
hist[p[0]]++;
p += 4;
}
p += offset;
}
bitmap.UnlockBits(bmpData);
}
//计算灰度为I的像素出现的概率
for (int i = 0; i < 256; i++)
{
AllSum += i * hist[i]; // 质量矩
AllPixelNumber += hist[i]; // 质量
}
MaxValue = -1.0;
for (int i = 0; i < 256; i++)
{
PixelNumberSmall += hist[i];
PixelNumberBig = AllPixelNumber - PixelNumberSmall;
if (PixelNumberBig == 0)
{
break;
}

SumSmall += i * hist[i];
SumBig = AllSum - SumSmall;
ProbabilitySmall = SumSmall / PixelNumberSmall;
ProbabilityBig = SumBig / PixelNumberBig;
Probability = PixelNumberSmall * ProbabilitySmall * ProbabilitySmall + PixelNumberBig * ProbabilityBig * ProbabilityBig;
if (Probability > MaxValue)
{
MaxValue = Probability;
threshold = (byte)i;
}
}
this.Threshoding(bitmap, threshold);
bitmap = twoBit(bitmap);
return bitmap; ;
}
#endregion

#region 固定阈值法二值化模块
public Bitmap Threshoding(Bitmap b, byte threshold)
{
int width = b.Width;
int height = b.Height;
BitmapData data = b.LockBits(new Rectangle(0, 0, width, height), ImageLockMode.ReadWrite, System.Drawing.Imaging.PixelFormat.Format32bppArgb);
unsafe
{
byte* p = (byte*)data.Scan0;
int offset = data.Stride - width * 4;
byte R, G, B, gray;
for (int y = 0; y < height; y++)
{
for (int x = 0; x < width; x++)
{
R = p[2];
G = p[1];
B = p[0];
gray = (byte)((R * 19595 + G * 38469 + B * 7472) >> 16);
if (gray >= threshold)
{
p[0] = p[1] = p[2] = 255;
}
else
{
p[0] = p[1] = p[2] = 0;
}
p += 4;
}
p += offset;
}
b.UnlockBits(data);
return b;

}

}
#endregion

#region 创建1位图像

/// <summary>
/// 创建1位图像
/// </summary>
/// <param name="srcBitmap"></param>
/// <returns></returns>
public Bitmap twoBit(Bitmap srcBitmap)
{
int midrgb = System.Drawing.Color.FromArgb(128, 128, 128).ToArgb();
int stride;//简单公式((width/8)+3)&(~3)
stride = (srcBitmap.Width % 8) == 0 ? (srcBitmap.Width / 8) : (srcBitmap.Width / 8) + 1;
stride = (stride % 4) == 0 ? stride : ((stride / 4) + 1) * 4;
int k = srcBitmap.Height * stride;
byte[] buf = new byte[k];
int x = 0, ab = 0;
for (int j = 0; j < srcBitmap.Height; j++)
{
k = j * stride;//因图像宽度不同、有的可能有填充字节需要跳越
x = 0;
ab = 0;
for (int i = 0; i < srcBitmap.Width; i++)
{
//从灰度变单色（下法如果直接从彩色变单色效果不太好，不过反相也可以在这里控制）
if ((srcBitmap.GetPixel(i, j)).ToArgb() > midrgb)
{
ab = ab * 2 + 1;
}
else
{
ab = ab * 2;
}
x++;
if (x == 8)
{
buf[k++] = (byte)ab;//每字节赋值一次，数组buf中存储的是十进制。
ab = 0;
x = 0;
}
}
if (x > 0)
{
//循环实现：剩余有效数据不满1字节的情况下须把它们移往字节的高位部分
for (int t = x; t < 8; t++) ab = ab * 2;
buf[k++] = (byte)ab;
}
}
int width = srcBitmap.Width;
int height = srcBitmap.Height;
Bitmap dstBitmap = new Bitmap(width, height, System.Drawing.Imaging.PixelFormat.Format1bppIndexed);
BitmapData dt = dstBitmap.LockBits(new Rectangle(0, 0, dstBitmap.Width, dstBitmap.Height), ImageLockMode.ReadWrite, dstBitmap.PixelFormat);
Marshal.Copy(buf, 0, dt.Scan0, buf.Length);
dstBitmap.UnlockBits(dt);
return dstBitmap;
}

#endregion

/// <summary>
/// 创建8位灰度图像
/// </summary>
/// <param name="width"></param>
/// <param name="height"></param>
/// <returns></returns>
public static Bitmap CreateGrayscaleImage(int width, int height)
{
// create new image
Bitmap bmp = new Bitmap(width, height, System.Drawing.Imaging.PixelFormat.Format8bppIndexed);
// set palette to grayscale
SetGrayscalePalette(bmp);
// return new image
return bmp;
}
///<summary>
/// Set pallete of the image to grayscale
///</summary>
public static void SetGrayscalePalette(Bitmap srcImg)
{
// check pixel format
if (srcImg.PixelFormat != System.Drawing.Imaging.PixelFormat.Format8bppIndexed)
throw new ArgumentException();
// get palette
ColorPalette cp = srcImg.Palette;
// init palette
for (int i = 0; i < 256; i++)
{
cp.Entries[i] = System.Drawing.Color.FromArgb(i, i, i);
}
srcImg.Palette = cp;
}

//#region 转为位深度为8的灰度图像
/// <summary>
/// 转为灰度图像，位深度也改变
/// </summary>
/// <param name="srcBitmap"></param>
/// <returns></returns>
public static Bitmap RGB2Gray(Bitmap srcBitmap)
{
int wide = srcBitmap.Width;
int height = srcBitmap.Height;
Rectangle rect = new Rectangle(0, 0, wide, height);
//将Bitmap锁定到系统内存中,获得BitmapData
BitmapData srcBmData = srcBitmap.LockBits(rect, ImageLockMode.ReadWrite, System.Drawing.Imaging.PixelFormat.Format24bppRgb);
//创建Bitmap
Bitmap dstBitmap = CreateGrayscaleImage(wide, height);//这个函数在后面有定义
BitmapData dstBmData = dstBitmap.LockBits(rect, ImageLockMode.ReadWrite, System.Drawing.Imaging.PixelFormat.Format8bppIndexed);
//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
System.IntPtr srcPtr = srcBmData.Scan0;
System.IntPtr dstPtr = dstBmData.Scan0;
//将Bitmap对象的信息存放到byte数组中
int src_bytes = srcBmData.Stride * height;
byte[] srcValues = new byte[src_bytes];
int dst_bytes = dstBmData.Stride * height;
byte[] dstValues = new byte[dst_bytes];
//复制GRB信息到byte数组
System.Runtime.InteropServices.Marshal.Copy(srcPtr, srcValues, 0, src_bytes);
System.Runtime.InteropServices.Marshal.Copy(dstPtr, dstValues, 0, dst_bytes);
//根据Y=0.299*R+0.114*G+0.587B,Y为亮度
for (int i = 0; i < height; i++)
for (int j = 0; j < wide; 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
int k = 3 * j;
byte temp = (byte)(srcValues[i * srcBmData.Stride + k + 2] * .299 + srcValues[i * srcBmData.Stride + k + 1] * .587 + srcValues[i * srcBmData.Stride + k] * .114);
dstValues[i * dstBmData.Stride + j] = temp;
}
System.Runtime.InteropServices.Marshal.Copy(dstValues, 0, dstPtr, dst_bytes);
//解锁位图
srcBitmap.UnlockBits(srcBmData);
dstBitmap.UnlockBits(dstBmData);
return dstBitmap;
}

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