图像编程学习笔记4——24位真彩色转换为灰度图像
2013-03-12 22:28
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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%!
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%!
/** * 程序名: Convert.cpp * 功 能: 将24位真彩色图转换为8位灰度图片 * 测试图片test1.bmp放到工程目录下 */ #include <iostream> #include <fstream> #include <windows.h> #include <cstring> using namespace std; BITMAPFILEHEADER bmpFileHeader; //位图文件头 BITMAPINFOHEADER bmpInfoHeader; //位图信息头 RGBQUAD *pColorTable; //颜色表,注:24位真彩色图无颜色表 unsigned char *pBmpData; //位图数据 unsigned char *pGrayData; //灰度图像数据 /** * 函数名: readBmp * 参 数: fileName -- 要转换的图片名 * 功 能: 读取fileName文件信息,读取成功返回TRUE,反之,返回FALSE */ bool readBmp(char *fileName) { FILE *fp = fopen(fileName,"rb"); //以二进制读方式打开 if(NULL == fp) { cout<<"File is opened failure!"<<endl; return FALSE; } //读取数据 fread(&bmpFileHeader,sizeof(BITMAPFILEHEADER),1,fp); fread(&bmpInfoHeader,sizeof(BITMAPINFOHEADER),1,fp); pBmpData = new unsigned char[bmpInfoHeader.biSizeImage]; //申请空间,大小为位图数据大小 fread(pBmpData,sizeof(unsigned char),bmpInfoHeader.biSizeImage,fp); fclose(fp); //不要忘了关闭文件 return TRUE; } /** * 函数名: convert * 功 能: 实现24位真彩色图到灰度图的转换 */ void convert() { //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 bmpFileHeader.bfOffBits += (sizeof(RGBQUAD) * 256); //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, //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 bmpInfoHeader.biBitCount = 8; int lineBytes = (bmpInfoHeader.biWidth * 8 + 31) / 32 * 4; int oldLineBytes = (bmpInfoHeader.biWidth * 24 + 31) / 32 * 4; int oldSize = bmpInfoHeader.biSizeImage; //原图数据大小 bmpInfoHeader.biSizeImage = lineBytes * bmpInfoHeader.biHeight; //定义灰度图像的颜色表 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; } //将RGB转换为灰度值 int red,green,blue; BYTE gray; pGrayData = new unsigned char[bmpInfoHeader.biSizeImage]; memset(pGrayData,0,bmpInfoHeader.biSizeImage); //这里要注意,Windows规定一个扫描行所占的字节数必须是 //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 //4的倍数时,要在后面补0直到为4的倍数 for(i = 0; i < bmpInfoHeader.biHeight; i++ ) { //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, //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, //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 //如果还有疑惑,请留言提问,我会即时回复 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; } } } /** * 函数名: writeBmp * 参 数: fileName -- 转换之后的文件名 * 功 能: 将转换后的图像信息写入到fileName文件中 */ bool writeBmp(char *fileName) { FILE *fp = fopen(fileName,"wb"); //以二进制写方式打开 if(NULL == fp) { cout<<"File is opened failure!"<<endl; return FALSE; } //写入数据 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); //释放内存空间 delete []pColorTable; delete []pBmpData; delete []pGrayData; return TRUE; } /** * 函数名: work * 功 能: 主要处理步骤 */ 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; }
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