BMP图像的灰度化---C++实现

灰度图的结构主要包括文件头，BMP信息头，调色板，BMP数据内容四部分。灰度图的调色板共有256项RGBQUAD结构，存放0到255的灰度值，每一项rgbRed、rgbGreen、rgbBlue分量值相等。

参考文章：BMP图像的结构及读写和灰度化
24位真彩BMP图像的灰度化
      把24位真彩BMP图像转变成256阶灰度图的具体步骤如下：
(1) 修改信息头
       信息头共有11部分，灰度化时需要修改两部分
bi2.biBitCount=8;
bi2.biSizeImage=( (bi.biWidth+3)/4 ) * 4*bi.biHeight；

(2)修改文件头
       文件头共有5部分，灰度化时需要修改两部分
          bf2.bfOffBits = sizeof(bf2)+sizeof(BITMAPINFOHEADER)+256*sizeof(RGBQUAD);
bf2.bfSize = bf2.bfOffBits + bi2.biSizeImage;

(3)创建调色板
RGBQUAD *ipRGB2 = (RGBQUAD *)malloc(256*sizeof(RGBQUAD));
for ( i = 0; i < 256; i++ )
ipRGB2[i].rgbRed = ipRGB2[i].rgbGreen = ipRGB2[i].rgbBlue = i;

(4)修改位图数据部分
         这部分主要是由原真彩图的rgbRed、rgbGreen、rgbBlue分量值得到灰度图像的灰度值Y，

可以用下面公式得到：
            Y=0.299*rgbRed+0.587* rgbGreen+0.114*rgbBlue；
具体修改代码如下：
int nBytesPerLine2 = ( (bi.biWidth+3)/4 ) * 4;
nLineStart2 = nBytesPerLine2 * i;
for ( int j = 0; j<nBytesPerLine2;j++ )
ImgData2[nLineStart2+j]= int( (float)Imgdata[i][3 * j] * 0.114 +
(float)Imgdata[i][3 * j + 1] * 0.587 +
(float)Imgdata[i][3 * j + 2] * 0.299 );//用一个一维数组顺序存储灰度值

(5)按顺序写入BMP图像的各个部分
          fwrite(&bf2,sizeof(BITMAPFILEHEADER),1,fp); 
fwrite(&bi2,sizeof(BITMAPINFOHEADER),1,fp);
fwrite(ipRGB2,sizeof(RGBQUAD),256,fp);
fwrite(ImgData2,nImageSize2,1,fp);

#include<iostream>
#include <Windows.h>

using namespace std;


void main()
{
	
	FILE* stream=fopen("D:\3.bmp","rb");
	if(stream==NULL)
	{
		cout<<"文件不存在"<<endl;
		return;
	}
	
	int sizeFileHeader=sizeof(BITMAPFILEHEADER);
	int sizeInfoHeader=sizeof(BITMAPINFOHEADER);
	
	BITMAPFILEHEADER* bitmapFileHeader=new BITMAPFILEHEADER[sizeFileHeader+1];
	
	BITMAPINFOHEADER* bitmapInfoHeader=new BITMAPINFOHEADER[sizeInfoHeader+1];
	
	memset(bitmapFileHeader,0,sizeFileHeader+1);
	memset(bitmapInfoHeader,0,sizeInfoHeader+1);
	fread(bitmapFileHeader,sizeof(char),sizeFileHeader,stream);
	fseek(stream,sizeFileHeader,0);
	fread(bitmapInfoHeader,sizeof(char),sizeInfoHeader,stream);
	int srcImageLineByteCount=(((bitmapInfoHeader->biWidth*24)+31)/32)*4;
	int destImageLineByteCount=(((bitmapInfoHeader->biWidth)*8+31)/32)*4;

	//************位图信息头**********************
	
	BYTE** oldImageData=new BYTE*[bitmapInfoHeader->biHeight];
	for(int i=0;i<bitmapInfoHeader->biHeight;i++)
	{
		oldImageData[i]=new BYTE[srcImageLineByteCount+1];
		memset(oldImageData[i],0,srcImageLineByteCount+1);
	}

	//***********位图数据***********************
	fseek(stream,sizeFileHeader+sizeInfoHeader,0);
	//读取图像数据
	for(int i=0;i<bitmapInfoHeader->biHeight;i++)
	{
		for (int j=0;j<srcImageLineByteCount;j++)
		{
			fread(&oldImageData[i][j],sizeof(BYTE),1,stream);

		}
		
	}

	fclose(stream);
	
	//调色板
	RGBQUAD* pRgbQuards=new RGBQUAD[256];
	for(int i=0;i<256;i++)
	{
		pRgbQuards[i].rgbBlue=i;
		pRgbQuards[i].rgbRed=i;
		pRgbQuards[i].rgbGreen=i;

	}
	
	//修改信息头
	bitmapInfoHeader->biBitCount=8;
	bitmapInfoHeader->biSizeImage=(bitmapInfoHeader->biHeight)*destImageLineByteCount;

	//修改文件头
	bitmapFileHeader->bfOffBits=sizeof(BITMAPFILEHEADER)+sizeof(BITMAPINFOHEADER)+sizeof(RGBQUAD)*256;
	bitmapFileHeader->bfSize=bitmapFileHeader->bfOffBits+bitmapInfoHeader->biSizeImage;
	

	//写数据
	
	BYTE** newImageData=new BYTE*[bitmapInfoHeader->biHeight];

	for (int i=0;i<bitmapInfoHeader->biHeight;i++)
	{
		newImageData[i]=new BYTE[destImageLineByteCount];
	}

	for(int i=0;i<bitmapInfoHeader->biHeight;i++)
	{
		for(int j=0;j<destImageLineByteCount;j++)
		{
			newImageData[i][j]=(int)((float)oldImageData[i][j*3]*0.114+
				(float)oldImageData[i][j*3+1]*0.587+(float)oldImageData[i][3*j+2]*0.299);
		}
	}


	//写入文件

	FILE* fileWrite=fopen("D:\6.bmp","a+");
	fwrite(bitmapFileHeader,sizeof(char),sizeof(BITMAPFILEHEADER),fileWrite);
	fwrite(bitmapInfoHeader,sizeof(char),sizeof(BITMAPINFOHEADER),fileWrite);
	fwrite(pRgbQuards,sizeof(RGBQUAD),256,fileWrite);
	
	for(int i=0;i<bitmapInfoHeader->biHeight;i++)
	{
		for(int j=0;j<destImageLineByteCount;j++)
		{
			fwrite(&newImageData[i][j],sizeof(BYTE),1,fileWrite);
		}

	}
	fclose(fileWrite);

	cout<<"success"<<endl;
}

 int srcImageLineByteCount=(((bitmapInfoHeader->biWidth*24)+31)/32)*4;
 int destImageLineByteCount=(((bitmapInfoHeader->biWidth)*8+31)/32)*4;

提醒：这里没有进行指针的释放。。。

这两行其实也可以用上一篇文章的WIDTHBYTES(bitmapInfoHeader->biWidth*24)和WIDTHBYTES(bitmapInfoHeader->biWidth*8)

有些地方也用( (bi.biWidth+3)/4 ) * 4和((bi.biWidth*3+3)/4)*4这样的表达式。。原理都是一样的。其实( (bi.biWidth+3)/4 ) * 4写成( (bi.biWidth*1+3)/4 ) * 4估计会好理解吧。。

因为BMP图像每个像素都是有三个RGB分量组成（24位，32位也就是多了个Alpha），而在灰度图像中每个像素只是一个灰度值，从代码：newImageData[i][j]=(int)((float)oldImageData[i][j*3]*0.114+(float)oldImageData[i][j*3+1]*0.587+(float)oldImageData[i][3*j+2]*0.299); 可看出，每个灰度值都是由原来的彩色图像的每个RGB分量通过一定的公式计算得来的。因此灰度图像和原来的彩色图像虽然在宽度和高度（像素单位）是一样的，但是因为组成不同，所以每行的字节数就是不一样的。。

至于其他的就不多说了，在前面WIDTHBYTES位图操作函数详解和BMP文件读写复习---C++实现文章中都说的差不多了，如果还有不明白的可以留言。。

效果如下：

原图像：

灰度图像：