从RGB色转为灰度色算法
从RGB色转为灰度色算法

从RGB色转为灰度色算法

1、基础
  对于彩色转灰度,有一个很著名的心理学公式:面试

                          Gray = R*0.299 + G*0.587 + B*0.114算法

2、整数算法函数

  而实际应用时,但愿避免低速的浮点运算,因此须要整数算法。
  注意到系数都是3位精度的没有,咱们能够将它们缩放1000倍来实现整数运算算法:优化

                          Gray = (R*299 + G*587 + B*114 + 500) / 1000指针

  RGB通常是8位精度,如今缩放1000倍,因此上面的运算是32位整型的运算。注意后面那个除法是整数除法,因此须要加上500来实现四舍五入。
  就是因为该算法须要32位运算,因此该公式的另外一个变种很流行:索引

                          Gray = (R*30 + G*59 + B*11 + 50) / 100qt

  可是,虽然说上一个公式是32位整数运算,可是根据80×86体系的整数乘除指令的特色,是能够用16位整数乘除指令来运算的。并且如今32位早普及了(AMD64都出来了),因此推荐使用上一个公式。基础

3、整数移位算法计算机

  上面的整数算法已经很快了,可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,因此能够将系数缩放成 2的整数幂。
  习惯上使用16位精度,2的16次幂是65536,因此这样计算系数:兼容

                          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

  可能不少人看见了,我所使用的舍入方式不是四舍五入。四舍五入会有较大的偏差,应该将之前的计算结果的偏差一块儿计算进去,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,这些精度其实是同样的:3与四、7与八、10与十一、13与1四、19与20
  因此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,并且速度快:

                          Gray = (R*38 + G*75 + B*15) >> 7

  其实最有意思的仍是那个2位精度的,彻底能够移位优化:

                          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;经过调配三个份量的比例来组成各类颜色。通常可使用 1 、 2 、 4 、 8 、 16 、 24 、 32 位来存储这三颜色,不过如今一个份量最大是用 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。彩色图通常指 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份量相等;而通常灰度图是 8 位如下。

在彩色电视机系统中,一般使用一种叫 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。

对于人眼来讲,亮度信号是最敏感的,若是将彩色图像转换为灰度图像,仅仅须要转换保存亮度信号就能够。

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 位以上的图和如下的图有点不一样; 16 位如下的图使用一个调色板来表示选择具体的颜色,调色板的每一个单元是 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,首先须要肯定调色板的具体颜色取值。咱们前面提到了,灰度图的三个份量相等。

当转换为 8 位的时候,调色板中有 256 个颜色,每一个正好从 0 到 255 个,三个份量都相等。

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,三个份量都相等。

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,三个份量相等。

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,该值其实是亮度的级别;亮度从 0 到 255 ;因为不一样的位有不一样的亮度级别,因此 Y 的具体取值以下:

       Y = Y/ (1<<(8- 转换的位数 ));


最后一点须要注意,获得 Y 值存放方式是不一样的;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
//———————————————————-
   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; }

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