圖像編程學習筆記4――24位真彩色轉換為灰度圖像
以下文本內容來自http://zhidao.baidu.com/question/152910968.html中的部分內容
把RGB值轉換為灰度值的公式:
Gray := Trunc(0.3 * Red + 0.59 * Green + 0.11 * Blue);//這句用的是浮點運算
在圖像處理中,速度就是生命,能不用浮點運算,就最好不要用!
Gray := (30 * Red + 59 * Green + 11 * Blue) div 100;
雖然這樣一改,運算次數多了一次,但在我的雷鳥1.1G上,處理速度大概能提高5%左右!而同主頻下
(或略低,如Athlon 1600+相當于P4 1.6G)AMD的CPU浮點運算能力比Intel的較強,整數運算能力較弱,所以用Intel的CPU在這里更能體現出優勢!
注:x div 100 和 Trunc(x/100)的效果是相同的,但查看其匯編代碼可知一個用的指令是div,而另一個是fdiv(即進行浮點運算),
還要調用函數Trunc,其處理速度差距非常大,所以能用 x div 100 的時候就不要用 Trunc(x/100)。
但這還不是最快的,再看一個:
Gray := HiByte(77 * Red + 151 * Green + 28 * Blue);
即
Gray := (77 * Red + 151 * Green + 28 * Blue) shr 8;
(建議用后一種,不要調用函數)
這種方法比最原始的方法快了近3/4!
什么意思呢?用77,151,28分別除以256試試~~~
移位是什么意思呢,和10進制的進位,退位聯系一下,是不是可以近似的理解為乘除2的n次方呢?當然這和真正意義的乘除法是不一樣的!
比如shr(右移),和真正的除法相比,比如shr 1,只有最后一個字位為0時(既為2的倍數),它才等于除2!如二進制數110(6)右移1位變為11(3),和6/2=3結果相同。
當然這和一開始的灰度化效果有了些誤差!
如果允許存在更大的誤差,還可以考慮另一種方法:
Gray := (Red shr 2) + (Red shr 4) + (Green shr 1) + (Green shr 4) + (Blue shr 3);
連乘法都沒用,完全用移位實現,結合上面的解釋,用除法來理解該表達式,其值只是約等于(0.3125 * Red + 0.5625 * Green + 0.125 * Blue),
和一開始的加權平均值有了比較大的誤差!但如果對速度有苛刻的要求的話,可以怎么用!這比上一種方法還能再快5%!
[cpp] view plaincopy
- /**
- * 程序名: Convert.cpp
- * 功 能: 將24位真彩色圖轉換為8位灰度圖片
- * 測試圖片test1.bmp放到工程目錄下
- */
- #include <iostream>
- #include <fstream>
- #include <windows.h>
- #include <cstring>
- using namespace std;
- BITMAPFILEHEADER bmpFileHeader; //位圖文件頭
- BITMAPINFOHEADER bmpInfoHeader; //位圖信息頭
- RGBQUAD *pColorTable; //顏色表,注:24位真彩色圖無顏色表
- unsigned char *pBmpData; //位圖數據
- unsigned char *pGrayData; //灰度圖像數據
- /**
- * 函數名: readBmp
- * 參 數: fileName -- 要轉換的圖片名
- * 功 能: 讀取fileName文件信息,讀取成功返回TRUE,反之,返回FALSE
- */
- bool readBmp(char *fileName)
- {
- FILE *fp = fopen(fileName,"rb"); //以二進制讀方式打開
- if(NULL == fp)
- {
- cout<<"File is opened failure!"<<endl;
- return FALSE;
- }
- //讀取數據
- fread(&bmpFileHeader,sizeof(BITMAPFILEHEADER),1,fp);
- fread(&bmpInfoHeader,sizeof(BITMAPINFOHEADER),1,fp);
- pBmpData = new unsigned char[bmpInfoHeader.biSizeImage]; //申請空間,大小為位圖數據大小
- fread(pBmpData,sizeof(unsigned char),bmpInfoHeader.biSizeImage,fp);
- fclose(fp); //不要忘了關閉文件
- return TRUE;
- }
- /**
- * 函數名: convert
- * 功 能: 實現24位真彩色圖到灰度圖的轉換
- */
- void convert()
- {
- //因為轉換后多了個顏色表,所以要改變,對bmp文件結構不清楚的看筆記1
- bmpFileHeader.bfOffBits += (sizeof(RGBQUAD) * 256);
- //biSizeImg存儲的為位圖數據占用的字節數,轉換為灰度圖像后值發生改變,
- //因為24為真彩色位圖數據的一個像素用3各字節表示,灰度圖像為1個字節
- bmpInfoHeader.biBitCount = 8;
- int lineBytes = (bmpInfoHeader.biWidth * 8 + 31) / 32 * 4;
- int oldLineBytes = (bmpInfoHeader.biWidth * 24 + 31) / 32 * 4;
- int oldSize = bmpInfoHeader.biSizeImage; //原圖數據大小
- bmpInfoHeader.biSizeImage = lineBytes * bmpInfoHeader.biHeight;
- //定義灰度圖像的顏色表
- pColorTable = new RGBQUAD[256];
- for(int i = 0; i < 256; i++ )
- {
- (*(pColorTable + i)).rgbBlue = i;
- (*(pColorTable + i)).rgbGreen = i;
- (*(pColorTable + i)).rgbRed = i;
- (*(pColorTable + i)).rgbReserved = 0;
- }
- //將RGB轉換為灰度值
- int red,green,blue;
- BYTE gray;
- pGrayData = new unsigned char[bmpInfoHeader.biSizeImage];
- memset(pGrayData,0,bmpInfoHeader.biSizeImage);
- //這里要注意,Windows規定一個掃描行所占的字節數必須是
- //4的倍數(即以long為單位),不足的以0填充,所以如果當前biWidth如果不是
- //4的倍數時,要在后面補0直到為4的倍數
- for(i = 0; i < bmpInfoHeader.biHeight; i++ )
- {
- //位圖數據(pBmpData)中存儲的實際像素數為biWidth個,而一個掃描行要lineByte個字節,
- //多余出來的是上面補的0,所以要轉換的要是實際的像素數,
- //因為轉換前后biWidth是相同的,而lineByte是不同的,也就是后面補的0不同
- //如果還有疑惑,請留言提問,我會即時回復
- for(int j = 0; j < bmpInfoHeader.biWidth; j++ )
- {
- red = *(pBmpData + i*oldLineBytes + 3*j );
- green = *(pBmpData + i*oldLineBytes + 3*j + 1);
- blue = *(pBmpData + i*oldLineBytes + 3*j + 2);
- gray = (BYTE)((77 * red + 151 * green + 28 * blue) >> 8);
- *(pGrayData + i*lineBytes + j) = gray;
- }
- }
- }
- /**
- * 函數名: writeBmp
- * 參 數: fileName -- 轉換之后的文件名
- * 功 能: 將轉換后的圖像信息寫入到fileName文件中
- */
- bool writeBmp(char *fileName)
- {
- FILE *fp = fopen(fileName,"wb"); //以二進制寫方式打開
- if(NULL == fp)
- {
- cout<<"File is opened failure!"<<endl;
- return FALSE;
- }
- //寫入數據
- fwrite(&bmpFileHeader,sizeof(BITMAPFILEHEADER),1,fp);
- fwrite(&bmpInfoHeader,sizeof(BITMAPINFOHEADER),1,fp);
- fwrite(pColorTable,sizeof(RGBQUAD),256,fp);
- fwrite(pGrayData,sizeof(unsigned char),bmpInfoHeader.biSizeImage,fp);
- fclose(fp);
- //釋放內存空間
- delete []pColorTable;
- delete []pBmpData;
- delete []pGrayData;
- return TRUE;
- }
- /**
- * 函數名: work
- * 功 能: 主要處理步驟
- */
- void work()
- {
- char readFileName[] = "test1.bmp";
- if(!readBmp(readFileName))
- cout<<"The function of readBmp error!"<<endl;
- convert();
- char writeFileName[] = "gray.bmp";
- if(!writeBmp(writeFileName))
- cout<<"The function of writebmp error!"<<endl;
- cout<<"convert success!"<<endl;
- }
- int main()
- {
- work();
- return 0;
- }