如何从 UIImage (Cocoa Touch) 或 CGImage (Core Graphics) 获取像素数据？答案

【问题标题】：How to get pixel data from a UIImage (Cocoa Touch) or CGImage (Core Graphics)?如何从 UIImage (Cocoa Touch) 或 CGImage (Core Graphics) 获取像素数据？
【发布时间】：2010-10-01 16:17:25
【问题描述】：

我有一个 UIImage (Cocoa Touch)。从那，我很高兴得到一个 CGImage 或任何你想要的东西。我想写这个函数：

- (int)getRGBAFromImage:(UIImage *)image atX:(int)xx andY:(int)yy {
  // [...]
  // What do I want to read about to help
  // me fill in this bit, here?
  // [...]

  int result = (red << 24) | (green << 16) | (blue << 8) | alpha;
  return result;
}

【问题讨论】：

标签： cocoa cocoa-touch core-graphics

【解决方案1】：

这样做的一种方法是将图像绘制到位图上下文，该上下文由给定颜色空间的给定缓冲区支持（在本例中为 RGB）：（请注意，这会将图像数据复制到该缓冲区，所以你确实想缓存它而不是每次需要获取像素值时都执行此操作）

请参阅下面的示例：

// First get the image into your data buffer
CGImageRef image = [myUIImage CGImage];
NSUInteger width = CGImageGetWidth(image);
NSUInteger height = CGImageGetHeight(image);
CGColorSpaceRef colorSpace = CGColorSpaceCreateDeviceRGB();
unsigned char *rawData = malloc(height * width * 4);
NSUInteger bytesPerPixel = 4;
NSUInteger bytesPerRow = bytesPerPixel * width;
NSUInteger bitsPerComponent = 8;
CGContextRef context = CGBitmapContextCreate(rawData, width, height, bitsPerComponent, bytesPerRow, colorSpace, kCGImageAlphaPremultipliedLast | kCGBitmapByteOrder32Big);
CGColorSpaceRelease(colorSpace);

CGContextDrawImage(context, CGRectMake(0, 0, width, height));
CGContextRelease(context);

// Now your rawData contains the image data in the RGBA8888 pixel format.
int byteIndex = (bytesPerRow * yy) + xx * bytesPerPixel;
red = rawData[byteIndex];
green = rawData[byteIndex + 1];
blue = rawData[byteIndex + 2];
alpha = rawData[byteIndex + 3];

【讨论】：

我在我的应用程序中做了类似的事情。要提取任意像素，您只需使用已知位图格式绘制 1x1 位图，并适当调整 CGBitmapContext 的原点。
这会泄漏内存。释放 rawData: free(rawData);
CGContextDrawImage 需要三个参数，上面只给出了两个...我认为应该是CGContextDrawImage(context, CGRectMake(0, 0, width, height), image)

【解决方案2】：

Apple 的Technical Q&A QA1509 显示了以下简单方法：

CFDataRef CopyImagePixels(CGImageRef inImage)
{
    return CGDataProviderCopyData(CGImageGetDataProvider(inImage));
}

使用CFDataGetBytePtr 获取实际字节（以及各种CGImageGet* 方法来了解如何解释它们）。

【讨论】：

这不是一个好方法，因为每个图像的像素格式往往变化很大。有几件事可以改变，包括 1. 图像的方向 2. alpha 组件的格式和 3. RGB 的字节顺序。我个人花了一些时间尝试解码 Apple 的文档以了解如何做到这一点，但我不确定这是否值得。如果您想快速完成，只需 keremk 的解决方案。
即使我保存图像（从我的应用程序中的色彩空间 RGBA 中），此方法总是给我 BGR 格式
@Soumyaljit 这将以最初存储 CGImageRef 数据的格式复制数据。在大多数情况下，这将是 BGRA，但也可能是 YUV。

【解决方案3】：

仅供参考，我将 Keremk 的答案与我的原始大纲结合起来，清理了拼写错误，将其概括为返回一组颜色并编译整个内容。结果如下：

+ (NSArray*)getRGBAsFromImage:(UIImage*)image atX:(int)x andY:(int)y count:(int)count
{
    NSMutableArray *result = [NSMutableArray arrayWithCapacity:count];

    // First get the image into your data buffer
    CGImageRef imageRef = [image CGImage];
    NSUInteger width = CGImageGetWidth(imageRef);
    NSUInteger height = CGImageGetHeight(imageRef);
    CGColorSpaceRef colorSpace = CGColorSpaceCreateDeviceRGB();
    unsigned char *rawData = (unsigned char*) calloc(height * width * 4, sizeof(unsigned char));
    NSUInteger bytesPerPixel = 4;
    NSUInteger bytesPerRow = bytesPerPixel * width;
    NSUInteger bitsPerComponent = 8;
    CGContextRef context = CGBitmapContextCreate(rawData, width, height,
                    bitsPerComponent, bytesPerRow, colorSpace,
                    kCGImageAlphaPremultipliedLast | kCGBitmapByteOrder32Big);
    CGColorSpaceRelease(colorSpace);

    CGContextDrawImage(context, CGRectMake(0, 0, width, height), imageRef);
    CGContextRelease(context);

    // Now your rawData contains the image data in the RGBA8888 pixel format.
    NSUInteger byteIndex = (bytesPerRow * y) + x * bytesPerPixel;
    for (int i = 0 ; i < count ; ++i)
    {
        CGFloat alpha = ((CGFloat) rawData[byteIndex + 3] ) / 255.0f;
        CGFloat red   = ((CGFloat) rawData[byteIndex]     ) / alpha;
        CGFloat green = ((CGFloat) rawData[byteIndex + 1] ) / alpha;
        CGFloat blue  = ((CGFloat) rawData[byteIndex + 2] ) / alpha;
        byteIndex += bytesPerPixel;

        UIColor *acolor = [UIColor colorWithRed:red green:green blue:blue alpha:alpha];
        [result addObject:acolor];
    }

  free(rawData);

  return result;
}

【讨论】：

不要忘记取消预乘颜色。此外，这些乘以 1 不会做任何事情。
即使它是正确的。当 count 是一个很大的数字时（比如图像的一行的长度或整个图像的大小！）我不认为这种方法的性能会很好，因为有太多的 UIColor 对象真的很重。在现实生活中，当我需要一个像素时，UIColor 就可以了，（UIColors 的 NSArray 对我来说太多了）。当你需要一堆颜色时，我不会使用 UIColors，因为我可能会使用 OpenGL 等。在我看来，这种方法在现实生活中没有用处，但非常适合教育目的。
malloc 一个大空间只能读取一个像素太麻烦了。
使用 CALLOC 代替 MALLOC！！！！我正在使用这段代码来测试某些像素是否透明，并且我得到了虚假信息，因为没有先清除内存，所以像素应该是透明的。使用 calloc(width*height, 4) 而不是 malloc 就可以了。其余的代码很棒，谢谢！
这很棒。谢谢。使用注意事项：x 和 y 是图像中开始获取 RGBA 的坐标，“count”是从该点开始获取的像素数，从左到右，然后逐行。示例用法：获取整个图像的 RGBA：getRGBAsFromImage:image atX:0 andY:0 count:image.size.width*image.size.height 获取图像最后一行的 RGBA：getRGBAsFromImage:image atX:0 andY:image.size.height-1 count:image.size.width

【解决方案4】：

NSString * path = [[NSBundle mainBundle] pathForResource:@"filename" ofType:@"jpg"];
UIImage * img = [[UIImage alloc]initWithContentsOfFile:path];
CGImageRef image = [img CGImage];
CFDataRef data = CGDataProviderCopyData(CGImageGetDataProvider(image));
const unsigned char * buffer =  CFDataGetBytePtr(data);

【讨论】：

我发布了这个，它对我有用，但是从缓冲区回到 UIImage 我似乎还无法弄清楚，有什么想法吗？

【解决方案5】：

这是一个 SO thread，其中@Matt 通过置换图像仅将所需像素渲染到 1x1 上下文中，以便所需像素与上下文中的一个像素对齐。

【讨论】：

【解决方案6】：

基于不同的答案，但主要基于this，这可以满足我的需要：

UIImage *image1 = ...; // The image from where you want a pixel data
int pixelX = ...; // The X coordinate of the pixel you want to retrieve
int pixelY = ...; // The Y coordinate of the pixel you want to retrieve

uint32_t pixel1; // Where the pixel data is to be stored
CGContextRef context1 = CGBitmapContextCreate(&pixel1, 1, 1, 8, 4, CGColorSpaceCreateDeviceRGB(), kCGImageAlphaNoneSkipFirst);
CGContextDrawImage(context1, CGRectMake(-pixelX, -pixelY, CGImageGetWidth(image1.CGImage), CGImageGetHeight(image1.CGImage)), image1.CGImage);
CGContextRelease(context1);

由于这些行，您将拥有一个 AARRGGBB 格式的像素，其 alpha 在 4 字节无符号整数 pixel1 中始终设置为 FF。

【讨论】：

【解决方案7】：

UIImage 是一个包装器，字节为 CGImage 或 CIImage

根据Apple Reference on UIImage，该对象是不可变的，您无法访问支持字节。如果您使用CGImage（显式或隐式）填充UIImage，则确实可以访问CGImage数据，但如果UIImage由CIImage支持，它将返回NULL，反之亦然反之亦然。

图像对象不提供对其底层图像的直接访问数据。但是，您可以检索其他格式的图像数据在您的应用程序中使用。具体来说，您可以使用 cgImage 和 ciImage 检索与兼容的图像版本的属性分别是核心图形和核心图像。您还可以使用 UIImagePNGRepresentation(:) 和 UIImageJPEGRepresentation(:_:) 生成包含图像数据的 NSData 对象的函数 PNG 或 JPEG 格式。

解决此问题的常用技巧

如上所述，您的选择是

UIImagePNGRepresentation 或 JPEG
确定图像是否具有 CGImage 或 CIImage 支持数据并将其获取到那里

如果您想要的输出不是 ARGB、PNG 或 JPEG 数据并且数据尚未由 CIImage 支持，那么这两种方法都不是特别好的技巧。

我的推荐，试试 CIImage

在开发项目时，完全避免 UIImage 并选择其他东西可能更有意义。 UIImage，作为 Obj-C 图像包装器，通常由 CGImage 支持，以至于我们认为它是理所当然的。 CIImage 往往是一种更好的包装格式，因为您可以使用CIContext 来获取您想要的格式，而无需知道它是如何创建的。在您的情况下，获取位图将是调用

的问题

- render:toBitmap:rowBytes:bounds:format:colorSpace:

作为额外的好处，您可以通过将滤镜链接到图像上来开始对图像进行很好的操作。这解决了很多图像倒置或需要旋转/缩放等问题。

【讨论】：

【解决方案8】：

基于 Olie 和 Algal 的回答，这里是 Swift 3 的更新回答

public func getRGBAs(fromImage image: UIImage, x: Int, y: Int, count: Int) -> [UIColor] {

var result = [UIColor]()

// First get the image into your data buffer
guard let cgImage = image.cgImage else {
    print("CGContext creation failed")
    return []
}

let width = cgImage.width
let height = cgImage.height
let colorSpace = CGColorSpaceCreateDeviceRGB()
let rawdata = calloc(height*width*4, MemoryLayout<CUnsignedChar>.size)
let bytesPerPixel = 4
let bytesPerRow = bytesPerPixel * width
let bitsPerComponent = 8
let bitmapInfo: UInt32 = CGImageAlphaInfo.premultipliedLast.rawValue | CGBitmapInfo.byteOrder32Big.rawValue

guard let context = CGContext(data: rawdata, width: width, height: height, bitsPerComponent: bitsPerComponent, bytesPerRow: bytesPerRow, space: colorSpace, bitmapInfo: bitmapInfo) else {
    print("CGContext creation failed")
    return result
}

context.draw(cgImage, in: CGRect(x: 0, y: 0, width: width, height: height))

// Now your rawData contains the image data in the RGBA8888 pixel format.
var byteIndex = bytesPerRow * y + bytesPerPixel * x

for _ in 0..<count {
    let alpha = CGFloat(rawdata!.load(fromByteOffset: byteIndex + 3, as: UInt8.self)) / 255.0
    let red = CGFloat(rawdata!.load(fromByteOffset: byteIndex, as: UInt8.self)) / alpha
    let green = CGFloat(rawdata!.load(fromByteOffset: byteIndex + 1, as: UInt8.self)) / alpha
    let blue = CGFloat(rawdata!.load(fromByteOffset: byteIndex + 2, as: UInt8.self)) / alpha
    byteIndex += bytesPerPixel

    let aColor = UIColor(red: red, green: green, blue: blue, alpha: alpha)
    result.append(aColor)
}

free(rawdata)

return result
}

swift

【讨论】：

【解决方案9】：

不敢相信这里没有一个正确的答案。无需分配指针，未相乘的值仍需归一化。言归正传，这里是 Swift 4 的正确版本。对于 UIImage，只需使用 .cgImage。

extension CGImage {
    func colors(at: [CGPoint]) -> [UIColor]? {
        let colorSpace = CGColorSpaceCreateDeviceRGB()
        let bytesPerPixel = 4
        let bytesPerRow = bytesPerPixel * width
        let bitsPerComponent = 8
        let bitmapInfo: UInt32 = CGImageAlphaInfo.premultipliedLast.rawValue | CGBitmapInfo.byteOrder32Big.rawValue

        guard let context = CGContext(data: nil, width: width, height: height, bitsPerComponent: bitsPerComponent, bytesPerRow: bytesPerRow, space: colorSpace, bitmapInfo: bitmapInfo),
            let ptr = context.data?.assumingMemoryBound(to: UInt8.self) else {
            return nil
        }

        context.draw(self, in: CGRect(x: 0, y: 0, width: width, height: height))

        return at.map { p in
            let i = bytesPerRow * Int(p.y) + bytesPerPixel * Int(p.x)

            let a = CGFloat(ptr[i + 3]) / 255.0
            let r = (CGFloat(ptr[i]) / a) / 255.0
            let g = (CGFloat(ptr[i + 1]) / a) / 255.0
            let b = (CGFloat(ptr[i + 2]) / a) / 255.0

            return UIColor(red: r, green: g, blue: b, alpha: a)
        }
    }
}

您必须首先将图像绘制/转换为缓冲区的原因是图像可以有几种不同的格式。需要此步骤才能将其转换为您可以阅读的一致格式。

【讨论】：

如何为我的图片使用这个扩展？让 imageObj = UIImage(named:"greencolorImg.png")
let imageObj = UIImage(named:"greencolorImg.png"); imageObj.cgImage?.colors(at: [pt1, pt2])
请记住，pt1 和 pt2 是 CGPoint 变量。
拯救了我的一天 :)
@ErikAigner 如果我想获取图像每个像素的颜色，这会起作用吗？性能成本是多少？

【解决方案10】：

Swift 5 版本

这里给出的答案要么已过时，要么不正确，因为它们没有考虑以下因素：

图像的像素大小可能与image.size.width/image.size.height 返回的点大小不同。
图像中的像素组件可以使用各种布局，例如 BGRA、ABGR、ARGB 等，也可能根本没有 alpha 组件，例如 BGR 和 RGB。例如，UIView.drawHierarchy(in:afterScreenUpdates:) 方法可以生成 BGRA 图像。
颜色分量可以预乘图像中所有像素的 alpha，需要除以 alpha 才能恢复原始颜色。
对于 CGImage 使用的内存优化，像素行的大小（以字节为单位）可能大于像素宽度乘以 4 的大小。

下面的代码是提供一个通用的 Swift 5 解决方案来获取所有此类特殊情况的像素的UIColor。代码针对可用性和清晰度进行了优化，而不是针对性能进行了优化。

public extension UIImage {

    var pixelWidth: Int {
        return cgImage?.width ?? 0
    }

    var pixelHeight: Int {
        return cgImage?.height ?? 0
    }

    func pixelColor(x: Int, y: Int) -> UIColor {
        assert(
            0..<pixelWidth ~= x && 0..<pixelHeight ~= y,
            "Pixel coordinates are out of bounds")

        guard
            let cgImage = cgImage,
            let data = cgImage.dataProvider?.data,
            let dataPtr = CFDataGetBytePtr(data),
            let colorSpaceModel = cgImage.colorSpace?.model,
            let componentLayout = cgImage.bitmapInfo.componentLayout
        else {
            assertionFailure("Could not get a pixel of an image")
            return .clear
        }

        assert(
            colorSpaceModel == .rgb,
            "The only supported color space model is RGB")
        assert(
            cgImage.bitsPerPixel == 32 || cgImage.bitsPerPixel == 24,
            "A pixel is expected to be either 4 or 3 bytes in size")

        let bytesPerRow = cgImage.bytesPerRow
        let bytesPerPixel = cgImage.bitsPerPixel/8
        let pixelOffset = y*bytesPerRow + x*bytesPerPixel

        if componentLayout.count == 4 {
            let components = (
                dataPtr[pixelOffset + 0],
                dataPtr[pixelOffset + 1],
                dataPtr[pixelOffset + 2],
                dataPtr[pixelOffset + 3]
            )

            var alpha: UInt8 = 0
            var red: UInt8 = 0
            var green: UInt8 = 0
            var blue: UInt8 = 0

            switch componentLayout {
            case .bgra:
                alpha = components.3
                red = components.2
                green = components.1
                blue = components.0
            case .abgr:
                alpha = components.0
                red = components.3
                green = components.2
                blue = components.1
            case .argb:
                alpha = components.0
                red = components.1
                green = components.2
                blue = components.3
            case .rgba:
                alpha = components.3
                red = components.0
                green = components.1
                blue = components.2
            default:
                return .clear
            }

            // If chroma components are premultiplied by alpha and the alpha is `0`,
            // keep the chroma components to their current values.
            if cgImage.bitmapInfo.chromaIsPremultipliedByAlpha && alpha != 0 {
                let invUnitAlpha = 255/CGFloat(alpha)
                red = UInt8((CGFloat(red)*invUnitAlpha).rounded())
                green = UInt8((CGFloat(green)*invUnitAlpha).rounded())
                blue = UInt8((CGFloat(blue)*invUnitAlpha).rounded())
            }

            return .init(red: red, green: green, blue: blue, alpha: alpha)

        } else if componentLayout.count == 3 {
            let components = (
                dataPtr[pixelOffset + 0],
                dataPtr[pixelOffset + 1],
                dataPtr[pixelOffset + 2]
            )

            var red: UInt8 = 0
            var green: UInt8 = 0
            var blue: UInt8 = 0

            switch componentLayout {
            case .bgr:
                red = components.2
                green = components.1
                blue = components.0
            case .rgb:
                red = components.0
                green = components.1
                blue = components.2
            default:
                return .clear
            }

            return .init(red: red, green: green, blue: blue, alpha: UInt8(255))

        } else {
            assertionFailure("Unsupported number of pixel components")
            return .clear
        }
    }

}

public extension UIColor {

    convenience init(red: UInt8, green: UInt8, blue: UInt8, alpha: UInt8) {
        self.init(
            red: CGFloat(red)/255,
            green: CGFloat(green)/255,
            blue: CGFloat(blue)/255,
            alpha: CGFloat(alpha)/255)
    }

}

public extension CGBitmapInfo {

    enum ComponentLayout {

        case bgra
        case abgr
        case argb
        case rgba
        case bgr
        case rgb

        var count: Int {
            switch self {
            case .bgr, .rgb: return 3
            default: return 4
            }
        }

    }

    var componentLayout: ComponentLayout? {
        guard let alphaInfo = CGImageAlphaInfo(rawValue: rawValue & Self.alphaInfoMask.rawValue) else { return nil }
        let isLittleEndian = contains(.byteOrder32Little)

        if alphaInfo == .none {
            return isLittleEndian ? .bgr : .rgb
        }
        let alphaIsFirst = alphaInfo == .premultipliedFirst || alphaInfo == .first || alphaInfo == .noneSkipFirst

        if isLittleEndian {
            return alphaIsFirst ? .bgra : .abgr
        } else {
            return alphaIsFirst ? .argb : .rgba
        }
    }

    var chromaIsPremultipliedByAlpha: Bool {
        let alphaInfo = CGImageAlphaInfo(rawValue: rawValue & Self.alphaInfoMask.rawValue)
        return alphaInfo == .premultipliedFirst || alphaInfo == .premultipliedLast
    }

}

【讨论】：

方向变化怎么样？你不需要检查 UIImage.Orientation 吗？
另外，您的 componentLayout 缺少只有 alpha 的情况，.alphaOnly。
@endavid “仅限 Alpha”不受支持（因为这种情况非常罕见）。图像方向超出了此代码的范围，但是有很多资源可以说明如何规范化 UIImage 的方向，这是您在开始读取其像素颜色之前要做的事情。

【解决方案11】：

要在 Swift 5 中访问 UIImage 的原始 RGB 值，请使用底层 CGImage 及其 dataProvider：

import UIKit

let image = UIImage(named: "example.png")!

guard let cgImage = image.cgImage,
    let data = cgImage.dataProvider?.data,
    let bytes = CFDataGetBytePtr(data) else {
    fatalError("Couldn't access image data")
}
assert(cgImage.colorSpace?.model == .rgb)

let bytesPerPixel = cgImage.bitsPerPixel / cgImage.bitsPerComponent
for y in 0 ..< cgImage.height {
    for x in 0 ..< cgImage.width {
        let offset = (y * cgImage.bytesPerRow) + (x * bytesPerPixel)
        let components = (r: bytes[offset], g: bytes[offset + 1], b: bytes[offset + 2])
        print("[x:\(x), y:\(y)] \(components)")
    }
    print("---")
}

https://www.ralfebert.de/ios/examples/image-processing/uiimage-raw-pixels/

【讨论】：