判断位图是否全黑的有效方法是什么？

Question

我想知道是否有一种超级有效的方法来确认 Image 对象引用全黑图像，因此位图中的每个像素都是 ARGB(255, 0, 0, 0)。

你会推荐什么？大多数位图的尺寸为 1024 x 6000 像素（尽管假设它们始终是该尺寸并不安全）。

我需要这个，因为我们在使用 PrintWindow API 时遇到问题。我们发现，近 20% 的情况下，图像的至少某些部分会是黑色方块（后续捕获将会成功）。我解决这个问题的想法是对每个子窗口调用 PrintWindow 或 WM_PRINT，然后将窗口的整个图像重新组合在一起。如果我能找到一种有效的方法来检测 PrintWindow 返回特定子窗口的黑色图像，那么我可以快速在该捕获上再次调用 PrintWindow。这很糟糕，但 PrintWindow 是捕获适用于所有窗口（无论如何我想要的）的窗口的唯一方法，并且支持捕获隐藏和/或屏幕外的窗口。

当 PrintWindow 失败时，它不会设置错误代码或返回任何指示失败的内容。当出现黑色方块问题时，总是整个窗口或子窗口返回黑色。因此，通过单独捕获每个子窗口，我可以确保我的每个捕获都有效，前提是它至少包含一个非黑色像素。

显然，PrintWindow 在 Vista 及更高版本中更好，但在本例中我们仅限于 Server 2003。

Answer 1

我建议您使用 System.Drawing.Bitmap 类型的 LockBits 方法锁定内存中的位图。此方法返回 BitmapData 类型，您可以从中接收指向锁定内存区域的指针。然后遍历内存，搜索非零字节（实际上，通过扫描 Int32 甚至 Int64 值更快，具体取决于您使用的平台）。
代码将如下所示：

// Lock the bitmap's bits.  
Rectangle rect = new Rectangle(0, 0, bmp.Width, bmp.Height);
BitmapData bmpData =bmp.LockBits(rect, ImageLockMode.ReadWrite, bmp.PixelFormat);

// Get the address of the first line.
IntPtr ptr = bmpData.Scan0;

// Declare an array to hold the bytes of the bitmap.
int bytes  = bmpData.Stride * bmp.Height;
byte[] rgbValues = new byte[bytes];

// Copy the RGB values into the array.
Marshal.Copy(ptr, rgbValues, 0, bytes);

// Scanning for non-zero bytes
bool allBlack = true;
for (int index = 0; index < rgbValues.Length; index++)
    if (rgbValues[index] != 0) 
    {
       allBlack = false;
       break;
    }
// Unlock the bits.
bmp.UnlockBits(bmpData);

考虑使用不安全代码和直接内存访问（使用指针）来提高性能。

Answer 2

这篇文章的第一个答案很棒。我修改了代码以更通用地确定图像是否都是一种颜色（全黑、全白、全洋红色等）。假设您有一个包含 4 部分颜色值 ARGB 的位图，请将每种颜色与左上角的颜色进行比较，如果有不同，则该图像不全是一种颜色。

private bool AllOneColor(Bitmap bmp)
{
    // Lock the bitmap's bits.  
    Rectangle rect = new Rectangle(0, 0, bmp.Width, bmp.Height);
    BitmapData bmpData = bmp.LockBits(rect, ImageLockMode.ReadWrite, bmp.PixelFormat);

    // Get the address of the first line.
    IntPtr ptr = bmpData.Scan0;

    // Declare an array to hold the bytes of the bitmap.
    int bytes = bmpData.Stride * bmp.Height;
    byte[] rgbValues = new byte[bytes];

    // Copy the RGB values into the array.

    System.Runtime.InteropServices.Marshal.Copy(ptr, rgbValues, 0, bytes);

    bool AllOneColor = true;
    for (int index = 0; index < rgbValues.Length; index++)
    {
        //compare the current A or R or G or B with the A or R or G or B at position 0,0.
        if (rgbValues[index] != rgbValues[index % 4])
        {
            AllOneColor= false;
            break;
        }
    }
    // Unlock the bits.
    bmp.UnlockBits(bmpData);
    return AllOneColor;
}

Answer 3

如果您更多地了解图像非黑色的条件，那就更容易了。例如，当图像非黑色时，其边缘或中心看起来是什么样子。本质上，您创建的内容是启发式猜测非黑色图像并对那些区域进行采样，以便您能够最快地读取它。如果您的启发式指示全黑图像，那么您可以决定它是全黑的，或者对所有像素进行全面检查。不过，这在很大程度上取决于您的图像。如果您必须能够区分全黑图像和随机位置包含单个非黑色像素的图像，则必须将它们全部检查。

Answer 4

将位图锁定到内存中并使用按位运算对其进行扫描。不要使用GetPixel之类的；那很慢。

Answer 5

使用 AForgeNET 库 (http://www.aforgenet.com) 也可能是一个解决方案：

public bool IsNotBlackImage()
{
    Assembly assembly = this.GetType().Assembly;
    var imgTest = new Bitmap(assembly.GetManifestResourceStream("TestImage.png"));
    var imgStatistics = new ImageStatistics(imgTest);             
    return imgStatistics.PixelsCountWithoutBlack != 0;
}

对于 ImageStatistics 类参考项目中的 AForge.Imaging.dll。

http://code.google.com/ p/aforge/source/browse/trunk/Sources/Imaging/ImageStatistics.cs

Answer 6

使用对角线为 3 x 255 的 ColorMatrix 绘制位图，这会将所有非黑色像素吹成纯白色。然后将该位图绘制为宽度为 4 的倍数且格式为 Format24bppRgb 的较小位图。如果位图确实是黑色的话，这会消除 Alpha，减小尺寸并仅留下零。

您必须进行实验，看看可以将位图制作多小，使用只有一个白色像素的示例来查看插值器何时使其消失。我猜你可以走得很远。

Answer 7

要完全确定图像的黑度，您必须检查每个像素，并且访问不安全块中的像素数据可能是最快的方法。当然，可以针对非黑色情况进行优化并尝试更早地找到这些情况，但在最坏的情况下，您始终必须检查每个像素。

Answer 8

只是一些随机的想法：

• 也许你可以 应用一个
  ColorMatrix 恢复为原来的
  位图（将其完全变成
  黑色的）。然后将结果与
  原来的。
• 或者创建相同大小的位图
  （填充纯黑色）然后
  与原始位图进行比较。

Answer 9

一种相当可靠的方法是检查图像的文件大小。也就是说，如果不全黑的图像具有相对正态的颜色分布。

如果您知道文件类型，您就会了解有关平均压缩比的一些基本知识。您可以很容易地确定文件的尺寸，而无需循环浏览整个文件。

与具有相当正态颜色分布的相同尺寸的图像相比，使用压缩文件格式的任何尺寸的全黑图像的文件大小都非常小。

此方法需要一点时间来测试并建立一个知识库，以了解全黑图像与非全黑图像的文件大小应如何比较，但它会非常快。

如果您有很多非全黑图像非常接近全黑的情况，那么显然这种方法不起作用。

Answer 10

我有一个打破常规的想法。

CRC 校验和怎么样？您可以首先检查图像的尺寸，然后计算校验和并将其与相同尺寸的全黑图像的已知（预先计算的）校验和进行比较。

编辑：我怀疑这会比@leonard 的方法更快。唯一的原因可能是原始文件不是位图，而是压缩图像格式。这样，CRC 校验和算法就不必在运行前解压缩图像。

Answer 11

    private bool AllOneColor(Bitmap bmp)
    {
        BitmapData bmpData = bmp.LockBits(new Rectangle(0, 0, bmp.Width, bmp.Height), ImageLockMode.ReadOnly, PixelFormat.Format8bppIndexed);
        byte[] rgbValues = new byte[bmpData.Stride * bmpData.Height];
        System.Runtime.InteropServices.Marshal.Copy(bmpData.Scan0, rgbValues, 0, rgbValues.Length);
        bmp.UnlockBits(bmpData);
        return !rgbValues.Where((v, i) => i % bmpData.Stride < bmp.Width && v != rgbValues[0]).Any();
    }

Answer 12

一个也可以做到这一点的技巧是在某处放置一个指示像素，它总是具有相同的颜色，除非图像捕获失败，在这种情况下，我认为一切都将是完全黑色的