需要 C# 函数将灰度 TIFF 转换为黑白（单色/1BPP）TIFF答案

【问题标题】：Need C# function to convert grayscale TIFF to black & white (monochrome/1BPP) TIFF需要 C# 函数将灰度 TIFF 转换为黑白（单色/1BPP）TIFF
【发布时间】：2010-11-13 11:28:48
【问题描述】：

我需要一个 C# 函数，该函数将获取 8 位灰度 TIFF 的 Byte[]，并返回 1 位（黑白）TIFF 的 Byte[]。

我对使用 TIFF 比较陌生，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();

--------更新---------

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 站点中的代码，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();
    }

【问题讨论】：

这不是您想要的方式。要完成这项工作，您需要解析整个 TIFF。 TIFF 是一种重要的文件格式。使用可以读写 TIFF 文件的工具包。
我正在寻找一个可以解析整个 TIFF 的 c# 函数，正如您所提到的。到目前为止，我已经在 VB 中看到了一些，目前正在审查 c# 中的一个。我们想要源而不是密封组件。

标签： c# graphics image image-processing tiff

【解决方案1】：

可能想查看“Craigs Utility Library”，我相信他具备该功能。 Craig's Utility Library

【讨论】：

这是一个很酷的库，但是，它似乎专注于位图而不是 tif。

【解决方案2】：

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。 ~~这取决于你的 Byte[] 是如何构造的。~~ 您需要了解图片格式的详细信息 - 例如，stride 是什么？

我在PixelFormat enumeration. 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。

如果您想使用 1BPP 模拟灰度阴影，您可以查看更高级的技术，例如抖动。

【讨论】：

【解决方案3】：

我公司的产品dotImage 会这样做。

给定图像，您可以使用多种方法从多位转换为单位，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、图表）。

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() 是一种返回处理图像的新命令的方法。可以很简单

return new DynamicThresholdCommand();

或

return new GlobalThresholdCommand();

一般来说，如果您希望将整个多页 tiff 转换为黑白，您会执行以下操作：

// 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);
        }
    }
}

【讨论】：

我不能对此表示赞同，但我要给你一个虚拟的 +1 作为代码皮条客。

【解决方案4】：

这样的东西可能会起作用，我还没有测试过。（应该很容易 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”。

【讨论】：

这会将任何非白色像素变为黑色，因此所有灰色阴影都将变为黑色 - 可能不是他想要的。
@plinth - 是的。但是您必须承认，应用阈值非常容易。 :)

【解决方案5】：

CodeProject here 上有一篇文章描述了您的需求。

【讨论】：

这个解决方案似乎奏效了！我添加了一个函数，使其能够接受 Byte[] 以及位图。

【解决方案6】：

@neodymium 有一个很好的答案，但 GetPixel/SetPixel 会影响性能。 Bob Powell has a great method.

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);
    }

【讨论】：

此方法使用简单的阈值进行转换。
好的，看起来很有趣。如何将我的 Byte[] 放入 Bitmap 对象以发送到此函数？
@NagaMensch - 我不确定你能做到。根据msdn.microsoft.com/en-us/library/…，不支持 8 位灰度的 PixelFormat。
@NagaMensch 如果您已经有一个 Byte[]，您甚至不需要通过 BitmapData 实例读取源位图。只需使用 Byte 数组 - 只需确保您知道步幅是多少。

【解决方案7】：

逐像素操作极其缓慢。比 System.DrawImage 慢 40 倍。 System.Draw 图像是一半的解决方案，损坏图片（300dpi-->96dpi）并以 300dpi 生成 200-400kb 的大结果文件。

        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;
    }

完美的方法是简单地转换为 CCITT 解码的 tif，它只包含 BW。使用 30-50kb 结果文件更有效的方法，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，

【讨论】：

这似乎不适用于 macOS 上的 dotnet core。 macOS 是否按照此处所述实现此编解码器和压缩？

【解决方案8】：

我已经测试了这段代码，对我来说效果很好：

//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;
}

【讨论】：