如何將真彩色圖轉換為各種灰度圖

首先來看一下彩色圖和灰度圖的特點。

在計算機中使用最多的 RGB 彩色空間，分別對應紅、綠、藍三種顏色；通過調配三個分量的比例來組成各種顏色。一般可以使用 1 、 2 、 4 、 8 、 16 、 24 、 32 位來存儲這三顏色，不過現在一個分量最大是用 8 位來表示，最大值是 255 ，對于 32 位的顏色，高 8 位是用來表示通明度的。彩色圖一般指 16 位以上的圖。灰度圖有一個特殊之處就是組成顏色的三個分量相等；而一般灰度圖是 8 位以下。

在彩色電視機系統中，通常使用一種叫 YUV 的色彩空間，其中 Y 表示亮度信號；也就是這個 YUV 空間解決了彩色電視機和黑白電視機的兼容問題。

對于人眼來說，亮度信號是最敏感的，如果將彩色圖像轉換為灰度圖像，僅僅需要轉換保存亮度信號就可以。

從 RGB 到 YUV 空間的 Y 轉換公式為：

Y = 0.299R+0.587G+0.114B

?

在 WINDOWS 中，表示 16 位以上的圖和以下的圖有點不同； 16 位以下的圖使用一個調色板來表示選擇具體的顏色，調色板的每個單元是 4 個字節，其中一個透明度；而具體的像素值存儲的是索引，分別是 1 、 2 、 4 、 8 位。 16 位以上的圖直接使用像素表示顏色。

?

那么如何將彩色圖轉換為灰度圖呢？

灰度圖中有調色板，首先需要確定調色板的具體顏色取值。我們前面提到了，灰度圖的三個分量相等。

當轉換為 8 位的時候，調色板中有 256 個顏色，每個正好從 0 到 255 個，三個分量都相等。

當轉換為 4 位的時候，調色板中 16 個顏色，等間隔平分 255 個顏色值，三個分量都相等。

當轉換為 2 位的時候，調色板中 4 個顏色，等間隔平分 255 個顏色，三個分量相等。

當轉換為 1 位的時候，調色板中兩個顏色，是 0 和 255 ，表示黑和白。

?

將彩色轉換為灰度時候，按照公式計算出對應的值，該值實際上是亮度的級別；亮度從 0 到 255 ；由于不同的位有不同的亮度級別，所以 Y 的具體取值如下：

?????? Y = Y/ (1<<(8- 轉換的位數 ));

?

最后一點需要注意，得到 Y 值存放方式是不同的；分別用對應的位數來存儲對應的 Y 值。

?

這里是代碼片段：

計算調色板和 Y 的值代碼。

??1 LPBYTE??CColorDeepChange::ConvertTo8Gray(LPBYTE?lpByte,?
??2
??3 ????????????????????????????????????????? int ?width,?
??4
??5 ????????????????????????????????????????? int ?height,?
??6
??7 ?????????????????????????????????????????DWORD? & dwGraySize,?
??8
??9 ????????????????????????????????????????? int ?nToBit)?
?10
?11 {?
?12
?13 ????DWORD???nRowLen? = ???TS_4BYTESALIGN(width * nToBit);?
?14
?15 ????DWORD???nColorTableSize? = ?(( 1 << nToBit) * sizeof (RGBQUAD));?
?16
?17 ????DWORD???nColorNum? = ? 1 << nToBit;?
?18
?19 ????dwGraySize? = ????nRowLen * height + nColorTableSize;?
?20
?21 ????LPBYTE??lpNewImgBuf? = ?NULL;?
?22
?23 ????BYTE????r,g,b;?
?24
?25 ???? float ???y;?
?26
?27 ????
?28
?29 ????lpNewImgBuf? = ? new ?BYTE[dwGraySize];?
?30
?31 ????LPBYTE??lpPixels? = ?(LPBYTE)(lpNewImgBuf? + nColorTableSize);?
?32
?33 ????LPRGBQUAD???lpvColorTable = (LPRGBQUAD)lpNewImgBuf;?
?34
?35 ????memset(lpNewImgBuf, 0 ,dwGraySize);?
?36
?37 ??
?38
?39 ???? for ( int ?i? = ? 0 ;i < nColorNum;i ++ )?
?40
?41 ???? {?
?42
?43 ???????? if (nToBit? == ? 8 )?
?44
?45 ???????? {?
?46
?47 ????????????( * (lpvColorTable)).rgbBlue = (BYTE)i;?
?48
?49 ????????????( * (lpvColorTable)).rgbGreen = (BYTE)i;?
?50
?51 ????????????( * (lpvColorTable)).rgbRed = (BYTE)i;?
?52
?53 ????????} ?
?54
?55 ???????? else ? if (nToBit? == ? 4 )?
?56
?57 ???????? {?
?58
?59 ????????????( * (lpvColorTable)).rgbBlue = (BYTE)(i << ( 8 - nToBit)) + i;?
?60
?61 ????????????( * (lpvColorTable)).rgbGreen = (BYTE)(i << ( 8 - nToBit)) + i;?
?62
?63 ????????????( * (lpvColorTable)).rgbRed = (BYTE)(i << ( 8 - nToBit)) + i;?
?64
?65 ????????} ?
?66
?67 ???????? else ? if (nToBit? == ? 2 )?
?68
?69 ???????? {?
?70
?71 ????????????( * (lpvColorTable)).rgbBlue = (BYTE)( 255 / 3 ) * i;?
?72
?73 ????????????( * (lpvColorTable)).rgbGreen = (BYTE)( 255 / 3 ) * i;?
?74
?75 ????????????( * (lpvColorTable)).rgbRed = (BYTE)( 255 / 3 ) * i;?
?76
?77 ????????} ?
?78
?79 ???????? else ? if (nToBit? == ? 1 )?
?80
?81 ???????? {?
?82
?83 ????????????( * (lpvColorTable)).rgbBlue = (BYTE) 255 * i;?
?84
?85 ????????????( * (lpvColorTable)).rgbGreen = (BYTE) 255 * i;?
?86
?87 ????????????( * (lpvColorTable)).rgbRed = (BYTE) 255 * i;?
?88
?89 ????????} ?
?90
?91 ??
?92
?93 ????????( * (lpvColorTable)).rgbReserved = 0 ;?
?94
?95 ????????lpvColorTable ++ ;?
?96
?97 ????} ?
?98
?99 ??
100
101 ????LPBYTE??lpOldImage? = ?lpByte;?
102
103 ????LPBYTE??lpTempPixel? = ?lpPixels;?
104
105 ???? int ?loops?? = ? 0 ;?
106
107 ???? int ?nStop? = ? 0 ;?
108
109 ???? for ( long ??h = 0 ;h < height;h ++ )?
110
111 ???? {?
112
113 ???????? for ( long ??w = 0 ;w < width;w ++ )?
114
115 ???????? {???
116
117 ????????????b = (unsigned??? char )( * lpOldImage ++ );?
118
119 ????????????g = (unsigned??? char )( * lpOldImage ++ );?
120
121 ????????????r = (unsigned??? char )( * lpOldImage ++ );?
122
123 ??
124
125 ????????????y = ( float )(r * 0.299 + g * 0.587 + b * 0.114 )?;?
126
127 ????????????BYTE?bVal? = ?(BYTE)y >> ( 8 - nToBit);?
128
129 ????????????SetPixelValueByBits(lpTempPixel,nToBit,loops,(BYTE)bVal);?
130
131 ???????????? // ErrorDiffuse(lpPixels,nToBit,loops,((int)y)?-?(bVal<<(8-nToBit)),?
132
133 ???????????? // ??????????????????????w,h,nRowLen,dwGraySize-nColorTableSize);?
134
135 ????????} ???
136
137 ????} ?
138
139 ??
140
141 ???? return ?lpNewImgBuf;?
142
143 } ?
144
145

下面是設置像素值的代碼：

??1 void ???CColorDeepChange::SetPixelValueByBits(LPBYTE? & lpByte, int ?nBits, int ? & loops,BYTE?value)?
??2
??3 {?
??4
??5 ???? switch (nBits)?
??6
??7 ???? {?
??8
??9 ???? case ? 8 :?
?10
?11 ??????? * (lpByte ++ ) = value;?
?12
?13 ??????? break ;?
?14
?15 ???? case ? 4 :?
?16
?17 ??????? {?
?18
?19 ??????????? if (loops)?
?20
?21 ??????????? {?
?22
?23 ??????????????loops? = ? 0 ;?
?24
?25 ??????????????BYTE?bVal? = ?( * lpByte) & 0xF0 ;?
?26
?27 ??????????????value? &= ? 0x0F ;?
?28
?29 ??????????????bVal? = (bVal >> 4 ) + value;?
?30
?31 ??????????????? if (bVal > 0x0F )?bVal? = ? 0x0F ;?
?32
?33 ??????????????( * lpByte)? <<= ? 4 ;?
?34
?35 ??????????????( * lpByte)? += ?bVal;?
?36
?37 ??????????????lpByte ++ ;?
?38
?39 ???????????} ?
?40
?41 ??????????? else ?
?42
?43 ??????????? {?
?44
?45 ??????????????value? &= ? 0x0F ;?
?46
?47 ??????????????( * lpByte)? += ?value;?
?48
?49 ?????????????? if (( * lpByte) > 0x0F )?( * lpByte)? = ? 0x0F ;?
?50
?51 ??????????????loops? = 1 ;?
?52
?53 ???????????} ?
?54
?55 ???????} ?
?56
?57 ??????? break ;?
?58
?59 ???? case ? 2 :?
?60
?61 ??????? {?
?62
?63 ???????????value? &= ? 0x03 ;?
?64
?65 ???????????( * lpByte)? += ?value;?
?66
?67 ??????????? if (loops? != ? 3 )?
?68
?69 ??????????? {?
?70
?71 ??????????????( * lpByte)? <<= ? 2 ;?
?72
?73 ??????????????loops ++ ;?
?74
?75 ???????????} ?
?76
?77 ??????????? else ?
?78
?79 ??????????? {?
?80
?81 ??????????????loops? = 0 ;?
?82
?83 ??????????????lpByte ++ ;?
?84
?85 ???????????} ?
?86
?87 ???????} ?
?88
?89 ??????? break ;?
?90
?91 ???? case ? 1 :?
?92
?93 ??????? {?
?94
?95 ???????????value? &= ? 0x01 ;?
?96
?97 ???????????( * lpByte)? += ?value;?
?98
?99 ??????????? if (loops? != ? 7 )?
100
101 ??????????? {?
102
103 ??????????????( * lpByte)? <<= ? 1 ;?
104
105 ??????????????loops ++ ;?
106
107 ???????????} ?
108
109 ??????????? else ?
110
111 ??????????? {?
112
113 ??????????????loops? = 0 ;?
114
115 ??????????????lpByte ++ ;?
116
117 ???????????} ?
118
119 ???????} ?
120
121 ??????? break ;?
122
123 ????} ?
124
125 } ?
126

?

有一點需要說明的：

在計算 Y 值的時候，使用的整數除法，這是有誤差的，為了消除誤差，需要采用誤差擴散的算法，也就是將該誤差值向其鄰近的想素點擴散，當然按照一定的比例來分配；例如：整除之后，余數是 5 ，采用 3/2/3 的策略，就是，右邊像素和正下面的像素各占 3/8 ，而右下角的像素占 2/8 。在這方面我發現 ACDSEE 做的很好，其圖像的漸進做的很好。

源碼下載：ImageConvert.zip

posted on 2006-07-27 21:00 笨笨 閱讀(13987) 評論(3)  編輯 收藏 引用