从RGB色转为灰度色算法（转）
http://www.cnblogs.com/carekee/articles/3629964.html
一、基础
对于彩色转灰度，有一个很著名的心理学公式：
Gray = R*0.299 + G*0.587 + B*0.114
二、整数算法
而实际应用时，希望避免低速的浮点运算，所以需要整数算法。
注意到系数都是3位精度的没有，我们可以将它们缩放1000倍来实现整数运算算法：
Gray = (R*299 + G*587 + B*114 + 500) / 1000
RGB一般是8位精度，现在缩放1000倍，所以上面的运算是32位整型的运算。注意后面那个除法是整数除法，所以需要加上500来实现四舍五入。
就是由于该算法需要32位运算，所以该公式的另一个变种很流行：
Gray = (R*30 + G*59 + B*11 + 50) / 100
但是，虽说上一个公式是32位整数运算，但是根据80x86体系的整数乘除指令的特点，是可以用16位整数乘除指令来运算的。而且现在32位早普及了（AMD64都出来了），所以推荐使用上一个公式。
三、整数移位算法
上面的整数算法已经很快了，但是有一点仍制约速度，就是最后的那个除法。移位比除法快多了，所以可以将系数缩放成 2的整数幂。
习惯上使用16位精度，2的16次幂是65536，所以这样计算系数：
0.299 * 65536 = 19595.264 ≈ 19595
0.587 * 65536 + (0.264) = 38469.632 + 0.264 = 38469.896 ≈ 38469
0.114 * 65536 + (0.896) = 7471.104 + 0.896 = 7472
可能很多人看见了，我所使用的舍入方式不是四舍五入。四舍五入会有较大的误差，应该将以前的计算结果的误差一起计算进去，舍入方式是去尾法：
写成表达式是：
Gray = (R*19595 + G*38469 + B*7472) >> 16
2至20位精度的系数：
Gray = (R*1 + G*2 + B*1) >> 2
Gray = (R*2 + G*5 + B*1) >> 3
Gray = (R*4 + G*10 + B*2) >> 4
Gray = (R*9 + G*19 + B*4) >> 5
Gray = (R*19 + G*37 + B*8) >> 6
Gray = (R*38 + G*75 + B*15) >> 7
Gray = (R*76 + G*150 + B*30) >> 8
Gray = (R*153 + G*300 + B*59) >> 9
Gray = (R*306 + G*601 + B*117) >> 10
Gray = (R*612 + G*1202 + B*234) >> 11
Gray = (R*1224 + G*2405 + B*467) >> 12
Gray = (R*2449 + G*4809 + B*934) >> 13
Gray = (R*4898 + G*9618 + B*1868) >> 14
Gray = (R*9797 + G*19235 + B*3736) >> 15
Gray = (R*19595 + G*38469 + B*7472) >> 16
Gray = (R*39190 + G*76939 + B*14943) >> 17
Gray = (R*78381 + G*153878 + B*29885) >> 18
Gray = (R*156762 + G*307757 + B*59769) >> 19
Gray = (R*313524 + G*615514 + B*119538) >> 20
仔细观察上面的表格，这些精度实际上是一样的：3与4、7与8、10与11、13与14、19与20
所以16位运算下最好的计算公式是使用7位精度，比先前那个系数缩放100倍的精度高，而且速度快：
Gray = (R*38 + G*75 + B*15) >> 7
其实最有意思的还是那个2位精度的，完全可以移位优化：
Gray = (R + (WORD)G<<1 + B) >> 2
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在计算机中使用最多的 RGB 彩色空间，分别对应红、绿、蓝三种颜色；通过调配三个分量的比例来组成各种颜色。一般可以使用 1 、 2 、 4 、 8 、 16 、 24 、 32 位来存储这三颜色，不过现在一个分量最大是用 8 位来表示，最大值是 255 ，对于 32 位的颜色，高 8 位是用来表示通明度的。彩色图一般指 16 位以上的图。灰度图有一个特殊之处就是组成颜色的三个分量相等；而一般灰度图是 8 位以下。
在彩色电视机系统中，通常使用一种叫 YUV 的色彩空间，其中 Y 表示亮度信号；也就是这个 YUV 空间解决了彩色电视机和黑白电视机的兼容问题。
对于人眼来说，亮度信号是最敏感的，如果将彩色图像转换为灰度图像，仅仅需要转换保存亮度信号就可以。
从 RGB 到 YUV 空间的 Y 转换公式为：
Y = 0.299R+0.587G+0.114B
在 WINDOWS 中，表示 16 位以上的图和以下的图有点不同； 16 位以下的图使用一个调色板来表示选择具体的颜色，调色板的每个单元是 4 个字节，其中一个透明度；而具体的像素值存储的是索引，分别是 1 、 2 、 4 、 8 位。 16 位以上的图直接使用像素表示颜色。
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那么如何将彩色图转换为灰度图呢？
灰度图中有调色板，首先需要确定调色板的具体颜色取值。我们前面提到了，灰度图的三个分量相等。
当转换为 8 位的时候，调色板中有 256 个颜色，每个正好从 0 到 255 个，三个分量都相等。
当转换为 4 位的时候，调色板中 16 个颜色，等间隔平分 255 个颜色值，三个分量都相等。
当转换为 2 位的时候，调色板中 4 个颜色，等间隔平分 255 个颜色，三个分量相等。
当转换为 1 位的时候，调色板中两个颜色，是 0 和 255 ，表示黑和白。
将彩色转换为灰度时候，按照公式计算出对应的值，该值实际上是亮度的级别；亮度从 0 到 255 ；由于不同的位有不同的亮度级别，所以 Y 的具体取值如下：
Y = Y/ (1<<(8- 转换的位数 ));
最后一点需要注意，得到 Y 值存放方式是不同的；分别用对应的位数来存储对应的 Y 值。
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// RGB565 转 8位灰度图
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TUint8 gm_red,gm_green,gm_blue;
TInt16 *des_ptr;
TInt16 *pt;
pt = (TInt16 *)p8; //RGB565流
for(TInt j=0;j<h;j++)
{
for(TInt i = w;i>0;i--)
{
gm_red = ((*(TInt16 *)pt) & 0xF800) >> 8;
gm_green = ((*(TInt16 *)pt) & 0x07E0) >> 3;
gm_blue = ((*(TInt16 *)pt) & 0x001F) << 3;
p[0] = ( TUint8 )((gm_red*77 + gm_green*150 + gm_blue*29+128) / 256);
p++;
pt++;
}
}
p = qt; //灰度图指针
一道面试题
写一个函数，将一个32位RGB像素的色值转为灰度，RGB转灰度的公式：Grey=.03*red+0.59*green+0.11*blue；RGB像素格式（左边最高位，右边最低位）：00000000RRRRRRRRGGGGGGGGBBBBBBBB.
unsigned int ToGrey（unsigned int rgb）
{ 请填 }
答案
unsigned int ToGrey(unsigned int rgb)
{
unsigned int blue = (rgb & 0x000000FF)>>0;
unsigned int green = (rgb & 0x0000FF00) >> 8;
unsigned int red = (rgb & 0x00FF0000) >> 16;
printf("\nred=%d,green=%d,blue=%d\n",red,green,blue);
return ( red*38 + green * 75 + blue * 15 )>>7;
}
图像灰度化
http://blog.sina.com.cn/s/blog_5edfc90301012nbx.html
//图像灰度化，提取像素法===========================================================================
private void Menu_Pixel_Click(object sender, EventArgs e)
{
if (curBitmap != null)
{
Sta_TimeBox.Text = "运行所用时间：";
myTimer.Start();
Color curColor;
int ret;
//二维图像数组循环
for (int i = 0; i < curBitmap.Width; i++)
{
for (int j = 0; j < curBitmap.Height; j++)
{
//获取该点像素的RGB颜色值
curColor = curBitmap.GetPixel(i, j);
//利用公式(2,2)计算灰度值
ret = (int)(curColor.R * 0.299 + curColor.G * 0.587 + curColor.B * 0.114);
//设置该点像素的灰度值,R=G=B=ret
curBitmap.SetPixel(i, j, Color.FromArgb(ret, ret, ret));
}
}
//性能测试计算
myTimer.Stop();
Sta_TimeBox.Text ="运行所用时间："+ myTimer.Duration.ToString("####.##") + " 毫秒";
Sta_ImageInfo.Text = "当前图像：图像灰度化图";
//对窗体进行重新绘制,这将强制执行Paint事件处理程序
Invalidate();
}
}
//图像灰度化，内存法===============================================================================
private void Menu_Memory_Click(object sender, EventArgs e)
{
if (curBitmap != null)
{
Sta_TimeBox.Text = "运行所用时间：";
myTimer.Start();
//位图矩形
Rectangle rect = new Rectangle(0, 0, curBitmap.Width, curBitmap.Height);
//以可读写的方式锁定全部位图像素
System.Drawing.Imaging.BitmapData bmpData =
curBitmap.LockBits(rect, System.Drawing.Imaging.ImageLockMode.ReadWrite, curBitmap.PixelFormat);
//得到首地址
IntPtr ptr = bmpData.Scan0;
//24位BMP位图字节数
int bytes = bmpData.Stride * bmpData.Height;
//定义位图数组
byte[] rgbValues = new byte[bytes];
//复制被锁定的位图像素值到该数组内
System.Runtime.InteropServices.Marshal.Copy(ptr, rgbValues, 0, bytes);
//灰度化
double colorTemp = 0;
for (int i = 0; i < rgbValues.Length; i += 3)
{
colorTemp = rgbValues[i + 2] * 0.299 + rgbValues[i + 1] * 0.587 + rgbValues[i] * 0.114;
rgbValues[i] = rgbValues[i + 1] = rgbValues[i + 2] = (byte)colorTemp;
}
//把数组复制回位图
System.Runtime.InteropServices.Marshal.Copy(rgbValues, 0, ptr, bytes);
//解锁位图像素
curBitmap.UnlockBits(bmpData);
//性能测试时间
myTimer.Stop();
Sta_TimeBox.Text ="运行所用时间："+ myTimer.Duration.ToString("####.##") + " 毫秒";
Sta_ImageInfo.Text = "当前图像：图像灰度化图";
//对窗体进行重新绘制,这样强制执行Paint事件处理程序
Invalidate();
}
}
//图像灰度化，指针法===============================================================================
private void Menu_Pointer_Click(object sender, EventArgs e)
{
if (curBitmap != null)
{
Sta_TimeBox.Text = "运行所用时间：";
myTimer.Start();
//位图矩形
Rectangle rect = new Rectangle(0, 0, curBitmap.Width, curBitmap.Height);
//以可读写的方式锁定全部位图像素
System.Drawing.Imaging.BitmapData bmpData =
curBitmap.LockBits(rect, System.Drawing.Imaging.ImageLockMode.ReadWrite, curBitmap.PixelFormat);
byte temp = 0;
//启动不安全模式
unsafe
{
//得到首地址
byte* ptr = (byte*)(bmpData.Scan0);
//二维图像循环
for (int i = 0; i < bmpData.Height; i++)
{
for (int j = 0; j < bmpData.Width; j++)
{
//利用公式(2,2)计算灰度值
temp = (byte)(0.299 * ptr[2] + 0.587 * ptr[1] + 0.114 * ptr[0]);
ptr[0] = ptr[1] = ptr[2] = temp;
//指向下一个像素
ptr += 3;
}
//指向下一行数组的首个字节
ptr += bmpData.Stride - bmpData.Width * 3;
}
}
//解锁位图像素
curBitmap.UnlockBits(bmpData);
//测试性能时间
myTimer.Stop();
Sta_TimeBox.Text = "运行所用时间："+myTimer.Duration.ToString("####.##") + " 毫秒";
Sta_ImageInfo.Text = "当前图像：图像灰度化图";
//对窗体进行重新绘制,这将强制执行Paint事件处理程序
Invalidate();
}
}