需要 C# 函数将灰度 TIFF 转换为黑白（单色/1BPP）TIFF

Question

我需要一个 C# 函数，它将采用 8 位灰度 TIFF 的 Byte[]，并返回 1 位（黑白）TIFF 的 Byte[]。

我对使用 TIFF 还很陌生，但总体思路是我们需要将它们从灰度或彩色转换为黑白/单色/二进制图像格式。

我们通过 WCF 作为 Byte[] 接收图像，然后我们需要将此转换为黑白，以便将它们发送到进行进一步处理的组件。 我们目前不打算将它们保存为文件。

作为参考，在我们的测试客户端中，这是我们创建 Byte[] 的方式：

        FileStream fs = new FileStream("test1.tif", FileMode.Open, FileAccess.Read);
        this.image = new byte[fs.Length];
        fs.Read(this.image, 0, System.Convert.ToInt32(fs.Length));
        fs.Close();

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我认为这里可能有不止 1 个好的答案，但我们最终使用了 CodeProject 站点的代码，并添加了以下方法来重载转换函数以接受 Byte[] 以及位图：

public static Byte[] ConvertToBitonal(Byte[] original)
    {
        Bitmap bm = new Bitmap(new System.IO.MemoryStream(original, false));
        bm = ConvertToBitonal(bm);
        System.IO.MemoryStream s = new System.IO.MemoryStream();
        bm.Save(s, System.Drawing.Imaging.ImageFormat.Tiff);
        return s.ToArray();
    }

Answer 1

这里有一篇关于 CodeProject 的文章，描述了您的需要。

Answer 2

@neodymium 有一个很好的答案，但 GetPixel/SetPixel 会降低性能。 鲍勃鲍威尔有一个很好的方法。

C＃：

    private Bitmap convertTo1bpp(Bitmap img)
    {
        BitmapData bmdo = img.LockBits(new Rectangle(0, 0, img.Width, img.Height),
                                       ImageLockMode.ReadOnly, 
                                       img.PixelFormat);

        // and the new 1bpp bitmap
        Bitmap bm = new Bitmap(img.Width, img.Height, PixelFormat.Format1bppIndexed);
        BitmapData bmdn = bm.LockBits(new Rectangle(0, 0, bm.Width, bm.Height),
                                      ImageLockMode.ReadWrite, 
                                      PixelFormat.Format1bppIndexed);

        // scan through the pixels Y by X
        for(int y = 0; y < img.Height; y++)
        {
            for(int x = 0; x < img.Width; x++)
            {
                // generate the address of the colour pixel
                int index = y * bmdo.Stride + x * 4;

                // check its brightness
                if(Color.FromArgb(Marshal.ReadByte(bmdo.Scan0, index + 2), 
                                  Marshal.ReadByte(bmdo.Scan0, index + 1), 
                                  Marshal.ReadByte(bmdo.Scan0, index)).GetBrightness() > 0.5F)
                {
                    setIndexedPixel(x, y, bmdn, true); // set it if its bright.
                }
             }
        }

        // tidy up
        bm.UnlockBits(bmdn);
        img.UnlockBits(bmdo);
        return bm;
    }

    private void setIndexedPixel(int x, int y, BitmapData bmd, bool pixel)
    {
        int index = y * bmd.Stride + (x >> 3);
        byte p = Marshal.ReadByte(bmd.Scan0, index);
        byte mask = (byte)(0x80 >> (x & 0x7));

        if (pixel)
        {
            p |= mask;
        }
        else
        {
            p &= (byte)(mask ^ 0xFF);
        }

        Marshal.WriteByte(bmd.Scan0, index, p);
    }

Answer 3

可能想查看“Craigs Utility Library”，我相信他具有该功能。 克雷格的实用程序库

Answer 4

我公司的产品dotImage将执行此操作。

给定一张图像，您可以使用多种方法将多位转换为单位，包括简单阈值、全局阈值、局部阈值、自适应阈值、抖动（有序和 Floyd Steinberg）和动态阈值。 正确的选择取决于输入图像的类型（文档、图像、图形）。

典型的代码如下所示：

AtalaImage image = new AtalaImage("path-to-tiff", null);
ImageCommand threshold = SomeFactoryToConstructAThresholdCommand();
AtalaImage finalImage = threshold.Apply(image).Image;

SomeFactoryToConstructAThresholdCommand() 是一种方法，它将返回处理图像的新命令。 它可以很简单

return new DynamicThresholdCommand();

要么

return new GlobalThresholdCommand();

一般来说，如果你想将整个多页 tiff 转换为黑白，你会做这样的事情：

// open a sequence of images
FileSystemImageSource source = new FileSystemImageSource("path-to-tiff", true);

using (FileStream outstm = new FileStream("outputpath", FileMode.Create)) {
    // make an encoder and a threshold command
    TiffEncoder encoder = new TiffEncoder(TiffCompression.Auto, true);
    // dynamic is good for documents -- needs the DocumentImaging SDK
    ImageCommand threshold = new DynamicThreshold();

    while (source.HasMoreImages()) {
        // get next image
        AtalaImage image = source.AcquireNext();
        AtalaImage final = threshold.Apply(image).Image;
        try {
            encoder.Save(outstm, final, null);
        }
        finally {
            // free memory from current image
            final.Dispose();
            // release the source image back to the image source
            source.Release(image);
        }
    }
}

Answer 5

首先，您需要知道 X、Y 像素位置如何映射到数组中的索引值。 这将取决于您的 Byte[] 是如何构建的。 您需要了解图像格式的详细信息——例如，步幅是多少？

我在PixelFormat 枚举中没有看到 8 位灰度 TIFF。 如果它在那里，它会告诉你你需要知道什么。

然后，遍历每个像素并查看其颜色值。 您需要确定一个阈值——如果像素的颜色高于阈值，则将新颜色设为白色； 否则，将其设为黑色。

如果你想用 1BPP 模拟灰度着色，你可以看看更高级的技术，比如抖动。

Answer 6

像这样的东西可能有用，我还没有测试过。 （应该很容易用 C# 吧。）

    Dim bmpGrayscale As Bitmap = Bitmap.FromFile("Grayscale.tif")
    Dim bmpMonochrome As New Bitmap(bmpGrayscale.Width, bmpgrayscale.Height, Imaging.PixelFormat.Format1bppIndexed)
    Using gfxMonochrome As Graphics = Graphics.FromImage(bmpMonochrome)
        gfxMonochrome.Clear(Color.White)
    End Using
    For y As Integer = 0 To bmpGrayscale.Height - 1
        For x As Integer = 0 To bmpGrayscale.Width - 1
            If bmpGrayscale.GetPixel(x, y) <> Color.White Then
                bmpMonochrome.SetPixel(x, y, Color.Black)
            End If
        Next
    Next
    bmpMonochrome.Save("Monochrome.tif")

这可能是更好的方法：

Using bmpGrayscale As Bitmap = Bitmap.FromFile("Grayscale.tif")
    Using bmpMonochrome As New Bitmap(bmpGrayscale.Width, bmpgrayscale.Height, Imaging.PixelFormat.Format1bppIndexed)
        Using gfxMonochrome As Graphics = Graphics.FromImage(bmpMonochrome)
            gfxMonochrome.CompositingQuality = Drawing2D.CompositingQuality.HighQuality
            gfxMonochrome.SmoothingMode = Drawing2D.SmoothingMode.HighQuality
            gfxMonochrome.DrawImage(bmpGrayscale, new Rectangle(0, 0, bmpMonochrome.Width, bmpMonochrome.Height)
        End Using
        bmpMonochrome.Save("Monochrome.tif")
    End Using
End Using

我相信您正在寻找的术语是“重采样”。

Answer 7

逐像素操作非常慢。 比 System.DrawImage 慢 40 倍。 System.Draw 图像是半解决方案，损坏图片 (300dpi-->96dpi) 并在 300dpi 源生成 200-400kb 大结果文件。

        public static Image GetBlackAndWhiteImage(Image SourceImage)
    {

        Bitmap bmp = new Bitmap(SourceImage.Width, SourceImage.Height);

        using (Graphics gr = Graphics.FromImage(bmp)) // SourceImage is a Bitmap object
        {
            var gray_matrix = new float[][] {
            new float[] { 0.299f, 0.299f, 0.299f, 0, 0 },
            new float[] { 0.587f, 0.587f, 0.587f, 0, 0 },
            new float[] { 0.114f, 0.114f, 0.114f, 0, 0 },
            new float[] { 0,      0,      0,      1, 0 },
            new float[] { 0,      0,      0,      0, 1 }
        };

            var ia = new System.Drawing.Imaging.ImageAttributes();
            ia.SetColorMatrix(new System.Drawing.Imaging.ColorMatrix(gray_matrix));
            ia.SetThreshold(float.Parse(Settings.Default["Threshold"].ToString())); // Change this threshold as needed
            var rc = new Rectangle(0, 0, SourceImage.Width, SourceImage.Height);
            gr.DrawImage(SourceImage, rc, 0, 0, SourceImage.Width, SourceImage.Height, GraphicsUnit.Pixel, ia);
        }
        return bmp;
    }

完美的方法就是简单地转换为仅包含 BW 的 CCITT 解码的 tif。 使用 30-50kb 结果文件的更有效方法，300dpi 也保持正确：

        public void toCCITT(string tifURL)
    {
        byte[] imgBits = File.ReadAllBytes(tifURL);

        using (MemoryStream ms = new MemoryStream(imgBits))
        {
            using (Image i = Image.FromStream(ms))
            {
                EncoderParameters parms = new EncoderParameters(1);
                ImageCodecInfo codec = ImageCodecInfo.GetImageDecoders()
                                                     .FirstOrDefault(decoder => decoder.FormatID == ImageFormat.Tiff.Guid);

                parms.Param[0] = new EncoderParameter(Encoder.Compression, (long)EncoderValue.CompressionCCITT4);

                i.Save(@"c:\test\result.tif", codec, parms);
            }
        }
    }

祝你好运，兄弟，

Answer 8

我已经测试了这段代码并且对我来说工作得很好：

//You should use System.Linq for this to work
public static ImageCodecInfo TiffCodecInfo => ImageCodecInfo.GetImageDecoders().
    FirstOrDefault(decoder => decoder.FormatID == ImageFormat.Tiff.Guid);

//Encapsulate this in a try catch block for possible exceptions
public static Bitmap ConvertToBitonal(Bitmap original)
{
    EncoderParameters encoderParameters;
    MemoryStream ms = new MemoryStream();
    Bitmap result;

    encoderParameters = new EncoderParameters(1);
    encoderParameters.Param[0] = new EncoderParameter(Encoder.ColorDepth, 1L);
    original.Save(ms, TiffCodecInfo, encoderParameters);
    result = new Bitmap(Image.FromStream(ms));
    ms.Dispose();
    return result;
}