java图片灰度化原理与实现

24位彩色图与8位灰度图

    首先要先介绍一下24位彩色图像，在一个24位彩色图像中，每个像素由三个字节表示，通常表示为RGB。通常，许多24位彩色图像存储为32位图像，每个像素多余的字节存储为一个alpha值，表现有特殊影响的信息[1]。

    在RGB模型中，如果R=G=B时，则彩色表示一种灰度颜色，其中R=G=B的值叫灰度值，因此，灰度图像每个像素只需一个字节存放灰度值（又称强度值、亮度值），灰度范围为0-255[2]。这样就得到一幅图片的灰度图。

几种灰度化的方法

    分量法：使用RGB三个分量中的一个作为灰度图的灰度值。
    最值法：使用RGB三个分量中最大值或最小值作为灰度图的灰度值。
    均值法：使用RGB三个分量的平均值作为灰度图的灰度值。
    加权法：由于人眼颜色敏感度不同，按下一定的权值对RGB三分量进行加权平均能得到较合理的灰度图像。一般情况按照：Y = 0.30R + 0.59G + 0.11B。
    [注]加权法实际上是取一幅图片的亮度值（人眼对绿色的敏感最高，对蓝色敏感最低 ）作为灰度值来计算，用到了YUV模型。在[3]中会发现作者使用了Y = 0.21 * r + 0.71 * g + 0.07 * b（百度百科：Y = 0.30 * r + 0.59 * g + 0.11 * b）来计算灰度值。实际上，这种差别应该与是否使用伽马校正有关[1]。

强制设置灰度化的方法（效果相对就差）

/**
 * 图片灰化（效果不行，不建议。据说：搜索“Java实现灰度化”，十有八九都是一种方法）
 * 
 * @param bufferedImage 待处理图片
 * @return
 * @throws Exception
 */
public static BufferedImage grayImage(BufferedImage bufferedImage) throws Exception {

    int width = bufferedImage.getWidth();  
    int height = bufferedImage.getHeight();  

    BufferedImage grayBufferedImage = new BufferedImage(width, height, BufferedImage.TYPE_BYTE_GRAY); 
    for (int x = 0; x < width; x++) {  
        for(int y = 0 ; y < height; y++) {  
        	grayBufferedImage.setRGB(x, y, bufferedImage.getRGB(x, j));  
        }  
    }  
}

加权法灰度化（效果较好）

/**
 * 图片灰化（参考：http://www.codeceo.com/article/java-image-gray.html）
 * 
 * @param bufferedImage 待处理图片
 * @return
 * @throws Exception
 */
public static BufferedImage grayImage(BufferedImage bufferedImage) throws Exception {
	
	int width = bufferedImage.getWidth();
	int height = bufferedImage.getHeight();

	BufferedImage grayBufferedImage = new BufferedImage(width, height, BufferedImage.TYPE_BYTE_GRAY);
	for (int x = 0; x < width; x++) {
		for (int y = 0; y < height; y++) {
			// 计算灰度值
			final int color = bufferedImage.getRGB(x, y);
			final int r = (color >> 16) & 0xff;
			final int g = (color >> 8) & 0xff;
			final int b = color & 0xff;
			int gray = (int) (0.3 * r + 0.59 * g + 0.11 * b);
			int newPixel = colorToRGB(255, gray, gray, gray);
			grayBufferedImage.setRGB(x, y, newPixel);
		}
	}
	
	return grayBufferedImage;
	
}

/**
 * 颜色分量转换为RGB值
 * 
 * @param alpha
 * @param red
 * @param green
 * @param blue
 * @return
 */
private static int colorToRGB(int alpha, int red, int green, int blue) {
	
	int newPixel = 0;
	newPixel += alpha;
	newPixel = newPixel << 8;
	newPixel += red;
	newPixel = newPixel << 8;
	newPixel += green;
	newPixel = newPixel << 8;
	newPixel += blue;

	return newPixel;
	
}

参考

[1] 《多媒体技术教程》Ze-Nian Li，Mark S.Drew著，机械工业出版社。
[2] 百度百科：灰度值
[3] Java color image to grayscale conversion algorithm(s)

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