使用lockbits方法處理圖像

許多圖像處理任務即時是最簡單的文件類型轉換，例如從32位深度到8位深度的格式轉化，直接獲得像素陣列要比使用GetPixel和SetPixel等方法的效率高得多。

        你可能會發現DotNet採用託管機制，大多數情況下微軟會推薦你使用託管代碼，理由是便捷和安全。實際應用中，直接操作內存中的數據塊是很少見的，儘管如此，圖像處理恰恰是這類爲數不多的情況之一，因爲使用託管代碼的效率低的難以忍受，特別是對巨幅圖像來說，在此，我們討論一下一種新的方法。

        如何使用非託管代碼是因語言而異的，在C#中我們可以通過unsafe關鍵字來調用指針，從而直接操作內存中的位圖數據；VB則使用Marshal類中的方法，它會導致一部分的性能損失，因此效率不如前者。

 

鎖定比特流

    Bitmap類使用LockBits和UnLockBits方法來將位圖的數據矩陣保存在內存中、直接對它進行操作，最後用修改後的數據代替位圖中的原始數據。LockBits返回以各BitmapData的類用已描述數據在已鎖定的矩陣中的位置和分佈。

   BitmapData類包括以下幾個重要的屬性：

• Scan0：數據矩陣在內存中的地址。
• Stride：數據矩陣中的行寬，以byte爲單位。可能會擴展幾個Byte，後面會介紹。
• PixelFormat：像素格式，這對矩陣中字節的定位很重要。
• Width：位圖的寬度。
• Height：位圖的高度。

  具體關係見下圖：

 

   如上圖所示,stride屬性表示位圖數據矩陣的行寬，以byte爲單位。出於效率考慮，矩陣的行寬並非剛好是每行像素數的整數倍，系統往往會將其封裝成4的整數倍。舉例來說，對於一幅24位深17像素寬的圖像，其stride屬性爲52；每行的數據量爲17*3=51，系統將其自動封裝一個字節，所以它的stride爲52byte（或13*4byte）。對於一幅17像素寬的4位索引圖，其stride爲12，其中9byte（準確地說是8.5個byte）用來記錄數據信息，每行再自動添加3（3.5）個byte保證其爲4的整數倍。

   具體數據的分佈因其pixelformat而異。24位深的圖像每隔3個byte包含一組RGB信息；32位深的圖像每隔4個byte包含一組RGBA信息。那些每個字節包含多個像素的pixelformat，比如4位索引圖像或1位索引圖像，必須經過仔細處理，從而保證同一字節中的相鄰byte不會混淆。

指針的準確定位

• 32位RGB：假設X、Y爲位圖中像素的座標，則其在內存中的地址爲scan0+Y*stride+X*4。此時指針指向藍色，其後分別是綠色、紅色，alpha分量。
• 24位RGB：scan0+Y*stride+X*3。此時指針指向藍色，其後分別是綠色和紅色。
• 8位索引：scan0+Y*stride+X。當前指針指向圖像的調色盤。
• 4位索引：scan0+Y*stride+（X/2）。當前指針所指的字節包括兩個像素，通過高位和低位索引16色調色盤，其中高位表示左邊的像素，低位表示右邊的像素。
• 1位索引：scan0+Y*stride+X/8。當前指針所指的字節中的每一位都表示一個像素的索引顏色，調色盤爲兩色，最左邊的像素爲8，最右邊的像素爲0。

像素間使用迭代器

   下面這個範例將一幅32位深的圖像中所有像素的藍色分量設爲最大（255）：

     

     

BitmapData bmd=bm.LockBits(new Rectangle(0, 0, 10, 10),
           System.Drawing.Imaging.ImageLockMode.ReadOnly, bm.PixelFormat);

      int PixelSize=4;



      for(int y=0; y<bmd.Height; y++)

      {

        byte* row=(byte *)bmd.Scan0+(y*bmd.Stride);

        for(int x=0; x<bmd.Width; x++)

        {

          row[x*PixelSize]=255;

        }

      }

     處理4位索引圖，高低位應分開處理，代碼如下：

   

int offset = (y * bmd.Stride) + (x >> 1);

   bytecurrentByte = ((byte *)bmd.Scan0)[offset];

   if((x&1)== 1)

   {

     currentByte&= 0xF0;

     currentByte|= (byte)(colorIndex & 0x0F);

   }

   else

   {

     currentByte&= 0x0F;

     currentByte|= (byte)(colorIndex << 4);

   }

   ((byte*)bmd.Scan0)[offset]=currentByte;

 

     處理1位索引的代碼：

     

byte* p=(byte*)bmd.Scan0.ToPointer();

     intindex=y*bmd.Stride+(x>>3);

     bytemask=(byte)(0x80>>(x&0x7));

     if(pixel)

       p[index]|=mask;

     else

       p[index]&=(byte)(mask^0xff);

 

      最後在進行完所有處理後馬不要忘記使用Unlockbits命令解鎖。