如何在 .NET 中使用大位图？

Question

我正在尝试编写一个轻量级图像查看应用程序。 但是，.NET 存在系统内存限制。

当尝试加载大型位图（9000 x 9000 px 或更大，24 位）时，我收到 System.OutOfMemoryException。 这是在一台具有 2GB RAM（其中 1.3GB 已用完）的 Windows 2000 PC 上。 尝试加载文件也需要花费大量时间。

以下代码会生成此错误：

Image image = new Bitmap(filename);
using (Graphics gfx = this.CreateGraphics())
{
    gfx.DrawImage(image, new Point(0, 0));
}

与此代码一样：

Stream stream = (Stream)File.OpenRead(filename);
Image image = Image.FromStream(stream, false, false);
using (Graphics gfx = this.CreateGraphics())
{
    gfx.DrawImage(image, new Rectangle(0, 0, 100, 100), 4000, 4000, 100, 100, GraphicsUnit.Pixel);
}

另外，只需执行以下操作就足够了：

Bitmap bitmap = new Bitmap(filename);
IntPtr handle = bitmap.GetHbitmap();

后一个代码旨在与 GDI 一起使用。 在研究这个问题时，我发现这实际上是一个内存问题，.NET 尝试在单个连续内存块中分配两倍于所需量的内存。

http://bytes.com/groups/net-c/279493-drawing -large-bitmaps

我从其他应用程序（Internet Explorer、MS Paint 等）知道可以打开大图像，而且速度相当快。 我的问题是，如何在 .NET 中使用大型位图？

是否有办法对它们进行流式传输或非内存加载？

Answer 1

这是一个由两部分组成的问题。 第一个问题是如何在不耗尽内存的情况下加载大图像 (1)，第二个问题是如何提高加载性能 (2)。

(1) 考虑像 Photoshop 这样的应用程序，您可以在其中处理文件系统上消耗千兆字节的巨大图像。 在大多数系统（甚至 8GB x64 系统）上，将整个图像保留在内存中并且仍然有足够的可用内存来执行操作（滤镜、图像处理等，甚至只是添加图层）是不可能的。

这就是此类应用程序使用交换文件概念的原因。 在内部，我假设 Photoshop 使用专有的文件格式，适合他们的应用程序设计，并且构建为支持来自交换的部分加载，使他们能够将文件的部分内容加载到内存中进行处理。

(2) 通过为每种文件格式编写自定义加载程序，可以改进性能（相当多）。 这需要您阅读要使用的文件格式的文件头和结构。 一旦你掌握了它，它并不那么难，但也不像方法调用那么简单。

例如，您可以在 google 上搜索 FastBitmap，查看有关如何快速加载位图 (BMP) 文件的示例，其中包括解码位图标头。 这涉及 pInvoke 并让您了解您所面临的问题，您需要定义位图结构，例如

        [StructLayout(LayoutKind.Sequential, Pack = 1)]
        public struct BITMAPFILEHEADER
        {
            public Int16 bfType;
            public Int32 bfSize;
            public Int16 bfReserved1;
            public Int16 bfReserved2;
            public Int32 bfOffBits;
        }

        [StructLayout(LayoutKind.Sequential)]
        public struct BITMAPINFO
        {
            public BITMAPINFOHEADER bmiHeader;
            public RGBQUAD bmiColors;
        }

        [StructLayout(LayoutKind.Sequential)]
        public struct BITMAPINFOHEADER
        {
            public uint biSize;
            public int biWidth;
            public int biHeight;
            public ushort biPlanes;
            public ushort biBitCount;
            public BitmapCompression biCompression;
            public uint biSizeImage;
            public int biXPelsPerMeter;
            public int biYPelsPerMeter;
            public uint biClrUsed;
            public uint biClrImportant;
        }

可能与创建 DIB 一起工作（http://www.herdsoft.com/ti/davincie/imex3j8i.htm）以及诸如数据“颠倒”存储在位图中的奇怪现象，您需要考虑在内，否则当您打开它时您会看到镜像:-)

现在这仅适用于位图。 假设您想做 PNG，那么您需要做类似的事情，但解码 PNG 标头，其最简单的形式并不难，但如果您想获得完整的 PNG 规范支持，那么您将享受一段有趣的旅程：- )

PNG 与位图不同，因为它使用基于块的格式，其中具有“标头”，您可以找到不同的数据。 我在使用该格式时使用的一些块的示例是

    string[] chunks =  
new string[] {"?PNG", "IHDR","PLTE","IDAT","IEND","tRNS",
"cHRM","gAMA","iCCP","sBIT","sRGB","tEXt","zTXt","iTXt",
"bKGD","hIST","pHYs","sPLT","tIME"};

您还必须了解 PNG 文件的 Adler32 校验和。 因此，您想要使用的每种文件格式都会增加一系列不同的挑战。

我真的希望我可以在回复中提供更完整的源代码示例，但这是一个复杂的主题，而且说实话，我自己还没有实现交换，所以我无法就此提供太多可靠的建议。

简而言之，BCL 中的图像处理能力并不是那么热门。 中等答案是尝试查找是否有人编写了可以帮助您的图像库，而长答案是卷起袖子自己编写应用程序的核心。

既然你在现实生活中认识我，你就知道在哪里可以找到我；）

Answer 2

为了获得真正全面的答案，我会使用 Reflector 查看 Paint.NET 的源代码（http://www. getpaint.net/); 用 C# 编写的高级图形编辑程序。

（正如评论中指出的，Paint.NET曾经是开源的，但现在是闭源的）。

Answer 3

有一件事让我印象深刻。 您是否绘制整个图像而不仅仅是可见部分？ 您不应绘制比应用程序中显示的图像更大的部分，请使用 x、y、宽度和高度参数来限制绘制区域。

Answer 4

关于什么：

Image image = new Bitmap(filename);
using (Graphics gfx = Graphics.FromImage(image))
{    
// Stuff
}

Answer 5

只是一个快速修复，我遇到了同样的问题，我创建了第二个位图实例并在构造函数中传递了位图。

Answer 6

您可以创建一个具有相同尺寸和颜色深度的新空白位图吗？ 如果是这种情况，您至少知道您的环境可以处理该图像。 那么问题出在图像加载子系统中，当然您的链接指出的情况可能就是这样。

我想您可以编写自己的位图加载器，但这对于重要的格式来说需要大量工作，所以我不建议这样做。

也许有可用的替代库可以解决标准加载器的这些问题？

Answer 7

所以你是说不是位图的加载而是渲染导致了内存不足？

如果是这样，您可以使用 Bitmap.LockBits 来获取像素并自己编写基本的图像缩放器吗？