Преобразование изображения в оттенки серого

Мне нужна была версия, которая сохранила альфа-канал, поэтому я изменил код, опубликованный Dutchie432:

@implementation UIImage (grayscale)

typedef enum {
    ALPHA = 0,
    BLUE = 1,
    GREEN = 2,
    RED = 3
} PIXELS;

- (UIImage *)convertToGrayscale {
    CGSize size = [self size];
    int width = size.width;
    int height = size.height;

    // the pixels will be painted to this array
    uint32_t *pixels = (uint32_t *) malloc(width * height * sizeof(uint32_t));

    // clear the pixels so any transparency is preserved
    memset(pixels, 0, width * height * sizeof(uint32_t));

    CGColorSpaceRef colorSpace = CGColorSpaceCreateDeviceRGB();

    // create a context with RGBA pixels
    CGContextRef context = CGBitmapContextCreate(pixels, width, height, 8, width * sizeof(uint32_t), colorSpace, 
                                                 kCGBitmapByteOrder32Little | kCGImageAlphaPremultipliedLast);

    // paint the bitmap to our context which will fill in the pixels array
    CGContextDrawImage(context, CGRectMake(0, 0, width, height), [self CGImage]);

    for(int y = 0; y < height; y++) {
        for(int x = 0; x < width; x++) {
            uint8_t *rgbaPixel = (uint8_t *) &pixels[y * width + x];

            // convert to grayscale using recommended method: http://en.wikipedia.org/wiki/Grayscale#Converting_color_to_grayscale
            uint32_t gray = 0.3 * rgbaPixel[RED] + 0.59 * rgbaPixel[GREEN] + 0.11 * rgbaPixel[BLUE];

            // set the pixels to gray
            rgbaPixel[RED] = gray;
            rgbaPixel[GREEN] = gray;
            rgbaPixel[BLUE] = gray;
        }
    }

    // create a new CGImageRef from our context with the modified pixels
    CGImageRef image = CGBitmapContextCreateImage(context);

    // we're done with the context, color space, and pixels
    CGContextRelease(context);
    CGColorSpaceRelease(colorSpace);
    free(pixels);

    // make a new UIImage to return
    UIImage *resultUIImage = [UIImage imageWithCGImage:image];

    // we're done with image now too
    CGImageRelease(image);

    return resultUIImage;
}

@end

вот код, использующий только UIKit и режим смешивания яркости. Немного взлом, но работает хорошо.

// Transform the image in grayscale.
- (UIImage*) grayishImage: (UIImage*) inputImage {

    // Create a graphic context.
    UIGraphicsBeginImageContextWithOptions(inputImage.size, YES, 1.0);
    CGRect imageRect = CGRectMake(0, 0, inputImage.size.width, inputImage.size.height);

    // Draw the image with the luminosity blend mode.
    // On top of a white background, this will give a black and white image.
    [inputImage drawInRect:imageRect blendMode:kCGBlendModeLuminosity alpha:1.0];

    // Get the resulting image.
    UIImage *filteredImage = UIGraphicsGetImageFromCurrentImageContext();
    UIGraphicsEndImageContext();

    return filteredImage;

}

чтобы сохранить прозрачность, возможно, вы можете просто установить opaque mode параметр UIGraphicsBeginImageContextWithOptions to NO. Нужно проверить.

основано на коде Cam с способностью общаться с маштабом для дисплеев сетчатки.

- (UIImage *) toGrayscale 
{
    const int RED = 1;
    const int GREEN = 2;
    const int BLUE = 3;

    // Create image rectangle with current image width/height
    CGRect imageRect = CGRectMake(0, 0, self.size.width * self.scale, self.size.height * self.scale);

    int width = imageRect.size.width;
    int height = imageRect.size.height;

    // the pixels will be painted to this array
    uint32_t *pixels = (uint32_t *) malloc(width * height * sizeof(uint32_t));

    // clear the pixels so any transparency is preserved
    memset(pixels, 0, width * height * sizeof(uint32_t));

    CGColorSpaceRef colorSpace = CGColorSpaceCreateDeviceRGB();

    // create a context with RGBA pixels
    CGContextRef context = CGBitmapContextCreate(pixels, width, height, 8, width * sizeof(uint32_t), colorSpace, 
                                                 kCGBitmapByteOrder32Little | kCGImageAlphaPremultipliedLast);

    // paint the bitmap to our context which will fill in the pixels array
    CGContextDrawImage(context, CGRectMake(0, 0, width, height), [self CGImage]);

    for(int y = 0; y < height; y++) {
        for(int x = 0; x < width; x++) {
            uint8_t *rgbaPixel = (uint8_t *) &pixels[y * width + x];

            // convert to grayscale using recommended method: http://en.wikipedia.org/wiki/Grayscale#Converting_color_to_grayscale
            uint8_t gray = (uint8_t) ((30 * rgbaPixel[RED] + 59 * rgbaPixel[GREEN] + 11 * rgbaPixel[BLUE]) / 100); 

            // set the pixels to gray
            rgbaPixel[RED] = gray;
            rgbaPixel[GREEN] = gray;
            rgbaPixel[BLUE] = gray;
        }
    }

    // create a new CGImageRef from our context with the modified pixels
    CGImageRef image = CGBitmapContextCreateImage(context);

    // we're done with the context, color space, and pixels
    CGContextRelease(context);
    CGColorSpaceRelease(colorSpace);
    free(pixels);

    // make a new UIImage to return
    UIImage *resultUIImage = [UIImage imageWithCGImage:image
                                                 scale:self.scale 
                                           orientation:UIImageOrientationUp];

    // we're done with image now too
    CGImageRelease(image);

    return resultUIImage;
}

- (UIImage*)convertToGrayscale
{
    UIGraphicsBeginImageContextWithOptions(self.size, NO, self.scale);
    CGRect imageRect = CGRectMake(0.0f, 0.0f, self.size.width, self.size.height);

    CGContextRef ctx = UIGraphicsGetCurrentContext();

    // Draw a white background
    CGContextSetRGBFillColor(ctx, 1.0f, 1.0f, 1.0f, 1.0f);
    CGContextFillRect(ctx, imageRect);

    // Draw the luminosity on top of the white background to get grayscale
    [self drawInRect:imageRect blendMode:kCGBlendModeLuminosity alpha:1.0f];

    // Apply the source image's alpha
    [self drawInRect:imageRect blendMode:kCGBlendModeDestinationIn alpha:1.0f];

    UIImage* grayscaleImage = UIGraphicsGetImageFromCurrentImageContext();
    UIGraphicsEndImageContext();

    return grayscaleImage;
}

другой подход с CIFilter. Сохраняет альфа-канал и работает с прозрачным фоном:

+ (UIImage *)convertImageToGrayScale:(UIImage *)image
{
    CIImage *inputImage = [CIImage imageWithCGImage:image.CGImage];
    CIContext *context = [CIContext contextWithOptions:nil];

    CIFilter *filter = [CIFilter filterWithName:@"CIColorControls"];
    [filter setValue:inputImage forKey:kCIInputImageKey];
    [filter setValue:@(0.0) forKey:kCIInputSaturationKey];

    CIImage *outputImage = filter.outputImage;

    CGImageRef cgImageRef = [context createCGImage:outputImage fromRect:outputImage.extent];

    UIImage *result = [UIImage imageWithCGImage:cgImageRef];
    CGImageRelease(cgImageRef);

    return result;

}

быстрое расширение UIImage сохранение Альфа:

extension UIImage {

    private func convertToGrayScaleNoAlpha() -> CGImageRef {
        let colorSpace = CGColorSpaceCreateDeviceGray();
        let bitmapInfo = CGBitmapInfo(CGImageAlphaInfo.None.rawValue)
        let context = CGBitmapContextCreate(nil, UInt(size.width), UInt(size.height), 8, 0, colorSpace, bitmapInfo)
        CGContextDrawImage(context, CGRectMake(0, 0, size.width, size.height), self.CGImage)
        return CGBitmapContextCreateImage(context)
    }


    /**
        Return a new image in shades of gray + alpha
    */
     func convertToGrayScale() -> UIImage {
        let bitmapInfo = CGBitmapInfo(CGImageAlphaInfo.Only.rawValue)
        let context = CGBitmapContextCreate(nil, UInt(size.width), UInt(size.height), 8, 0, nil, bitmapInfo)
        CGContextDrawImage(context, CGRectMake(0, 0, size.width, size.height), self.CGImage);
        let mask = CGBitmapContextCreateImage(context)
        return UIImage(CGImage: CGImageCreateWithMask(convertToGrayScaleNoAlpha(), mask), scale: scale, orientation:imageOrientation)!
    }
}

вот еще одно хорошее решение в качестве метода категории на UIImage. Он основан на этой запись в блоге и комментарии. Но я исправил проблему с памятью здесь:

- (UIImage *)grayScaleImage {
    // Create image rectangle with current image width/height
    CGRect imageRect = CGRectMake(0, 0, self.size.width * self.scale, self.size.height * self.scale);
    // Grayscale color space
    CGColorSpaceRef colorSpace = CGColorSpaceCreateDeviceGray();
    // Create bitmap content with current image size and grayscale colorspace
    CGContextRef context = CGBitmapContextCreate(nil, self.size.width * self.scale, self.size.height * self.scale, 8, 0, colorSpace, kCGImageAlphaNone);
    // Draw image into current context, with specified rectangle
    // using previously defined context (with grayscale colorspace)
    CGContextDrawImage(context, imageRect, [self CGImage]);
    // Create bitmap image info from pixel data in current context
    CGImageRef grayImage = CGBitmapContextCreateImage(context);
    // release the colorspace and graphics context
    CGColorSpaceRelease(colorSpace);
    CGContextRelease(context);
    // make a new alpha-only graphics context
    context = CGBitmapContextCreate(nil, self.size.width * self.scale, self.size.height * self.scale, 8, 0, nil, kCGImageAlphaOnly);
    // draw image into context with no colorspace
    CGContextDrawImage(context, imageRect, [self CGImage]);
    // create alpha bitmap mask from current context
    CGImageRef mask = CGBitmapContextCreateImage(context);
    // release graphics context
    CGContextRelease(context);
    // make UIImage from grayscale image with alpha mask
    CGImageRef cgImage = CGImageCreateWithMask(grayImage, mask);
    UIImage *grayScaleImage = [UIImage imageWithCGImage:cgImage scale:self.scale orientation:self.imageOrientation];
    // release the CG images
CGImageRelease(cgImage);
    CGImageRelease(grayImage);
    CGImageRelease(mask);
    // return the new grayscale image
    return grayScaleImage;
}

An быстрая и эффективная реализация Swift 3 для iOS 9/10. Я чувствую, что это эффективно, попробовав каждый метод фильтрации изображений, который я мог найти для обработки 100 изображений за раз (при загрузке с помощью опции ImageFilter AlamofireImage). Я выбрал этот метод намного лучше, чем любой другой, который я пробовал (для моего случая использования) с точки зрения памяти и скорости.

func convertToGrayscale() -> UIImage? {

    UIGraphicsBeginImageContextWithOptions(self.size, false, self.scale)
    let imageRect = CGRect(x: 0.0, y: 0.0, width: self.size.width, height: self.size.height)
    let context = UIGraphicsGetCurrentContext()

    // Draw a white background
    context!.setFillColor(red: 1.0, green: 1.0, blue: 1.0, alpha: 1.0)
    context!.fill(imageRect)

    // optional: increase contrast with colorDodge before applying luminosity 
    // (my images were too dark when using just luminosity - you may not need this)
    self.draw(in: imageRect, blendMode: CGBlendMode.colorDodge, alpha: 0.7)


    // Draw the luminosity on top of the white background to get grayscale of original image
    self.draw(in: imageRect, blendMode: CGBlendMode.luminosity, alpha: 0.90)

    // optional: re-apply alpha if your image has transparency - based on user1978534's answer (I haven't tested this as I didn't have transparency - I just know this would be the the syntax)
    // self.draw(in: imageRect, blendMode: CGBlendMode.destinationIn, alpha: 1.0)

    let grayscaleImage = UIGraphicsGetImageFromCurrentImageContext()
    UIGraphicsEndImageContext()
    return grayscaleImage
}

повторно использование colorDodge: у меня изначально были проблемы с получением изображения достаточно светлые, чтобы соответствовать оттенкам серого, полученным с помощью CIFilter ("CIPhotoEffectTonal") - мои результаты оказались слишком темными. Я смог получить достойный матч, применив CGBlendMode.colorDodge @ ~ 0.7 alpha, что, похоже, увеличивает общий контраст.

другие эффекты цветовой смеси могут работать тоже - но я думаю, что вы хотели бы применить до luminocity, который является эффектом фильтрации оттенков серого. я нашел эту страницу очень полезной для ссылки на различные BlendModes.

повышения эффективности Re я нашел: мне нужно обработать 100 миниатюр изображений по мере их загрузки с сервера (используя AlamofireImage для асинхронной загрузки, кэширования и применения фильтра). Я начал испытывать сбои, когда общий размер моих изображений превышал размер кэша, поэтому я экспериментировал с другими методами.

процессор CoreImage подход CIFilter впервые я попробовал, и не достаточно эффективной памяти для количества изображений, которые я обрабатываю.

Я также попытался применить CIFilter через GPU, используя EAGLContext(api: .openGLES3), что на самом деле было еще более интенсивным - я фактически получил предупреждения памяти для использования 450+ mb при загрузке 200 + изображений.

я попробовал обработку растровых изображений (т. е. CGContext(data: nil, width: width, height: height, bitsPerComponent: 8, bytesPerRow: 0, space: colorSpace, bitmapInfo: CGImageAlphaInfo.none.rawValue)... работал хорошо, за исключением я не мог получить достаточно высокое разрешение для современного устройства сетчатки. Изображения были очень зернистыми, даже когда я добавил context.scaleBy(x: scaleFactor, y: scaleFactor).

так из всего, что я пробовал, этот метод (Uigraphics Context Draw) будет значительно более эффективной скоростью re и памятью при применении в качестве фильтра к AlamofireImage. Как и в, видя меньше, чем 70 mbs ram при обработке моих 200 + изображений, и они в основном загружаются мгновенно, а не за 35 секунд, которые потребовались с методами openEAGL. Я знаю, что это не очень научные критерии. Я буду инструмент, если кто-то очень любопытно, хотя:)

и наконец, если вам нужно пройти ТО или еще один фильтр оттенков серого в AlamofireImage - вот как это сделать: (обратите внимание, что вы должны импортировать AlamofireImage в свой класс, чтобы использовать ImageFilter)

public struct GrayScaleFilter: ImageFilter {
    public init() {
    }

    public var filter: (UIImage) -> UIImage {
        return { image in
            return image.convertToGrayscale() ?? image
        }
    }
}

чтобы использовать его, создайте такой фильтр и перейдите в af_setImage следующим образом:

let filter = GrayScaleFilter()
imageView.af_setImage(withURL: url, filter: filter)

@interface UIImageView (Settings)

- (void)convertImageToGrayScale;

@end

@implementation UIImageView (Settings)

- (void)convertImageToGrayScale
{
    // Create image rectangle with current image width/height
    CGRect imageRect = CGRectMake(0, 0, self.image.size.width, self.image.size.height);

    // Grayscale color space
    CGColorSpaceRef colorSpace = CGColorSpaceCreateDeviceGray();

    // Create bitmap content with current image size and grayscale colorspace
    CGContextRef context = CGBitmapContextCreate(nil, self.image.size.width, self.image.size.height, 8, 0, colorSpace, kCGImageAlphaNone);

    // Draw image into current context, with specified rectangle
    // using previously defined context (with grayscale colorspace)
    CGContextDrawImage(context, imageRect, [self.image CGImage]);

    // Create bitmap image info from pixel data in current context
    CGImageRef imageRef = CGBitmapContextCreateImage(context);

    // Create a new UIImage object
    UIImage *newImage = [UIImage imageWithCGImage:imageRef];

    // Release colorspace, context and bitmap information
    CGColorSpaceRelease(colorSpace);
    CGContextRelease(context);
    CFRelease(imageRef);

    // Return the new grayscale image
    self.image = newImage;
}

@end

У меня есть еще один ответ. Этот чрезвычайно эффективен и обрабатывает графику retina, а также прозрачность. Он расширяет подход Саркиса Геворгяна:

+ (UIImage*) grayScaleFromImage:(UIImage*)image opaque:(BOOL)opaque
{
// NSTimeInterval start = [NSDate timeIntervalSinceReferenceDate];

CGSize size = image.size;

CGRect bounds = CGRectMake(0, 0, size.width, size.height);

// Create bitmap content with current image size and grayscale colorspace
CGColorSpaceRef colorSpace = CGColorSpaceCreateDeviceGray();
size_t bitsPerComponent = 8;
size_t bytesPerPixel = opaque ? 1 : 2;
size_t bytesPerRow = bytesPerPixel * size.width * image.scale;
CGContextRef context = CGBitmapContextCreate(nil, size.width, size.height, bitsPerComponent, bytesPerRow, colorSpace, opaque ? kCGImageAlphaNone : kCGImageAlphaPremultipliedLast);

// create image from bitmap
CGContextDrawImage(context, bounds, image.CGImage);
CGImageRef cgImage = CGBitmapContextCreateImage(context);
UIImage* result = [[UIImage alloc] initWithCGImage:cgImage scale:image.scale orientation:UIImageOrientationUp];
CGImageRelease(cgImage);
CGContextRelease(context);

// performance results on iPhone 6S+ in Release mode.
// Results are in photo pixels, not device pixels:
//  ~ 5ms for 500px x 600px
//  ~ 15ms for 2200px x 600px
// NSLog(@"generating %d x %d @ %dx grayscale took %f seconds", (int)size.width, (int)size.height, (int)image.scale, [NSDate timeIntervalSinceReferenceDate] - start);

return result;
}

использование режимов смешивания вместо этого является элегантным, но копирование в растровое изображение в оттенках серого более эффективно, потому что вы используете только один или два цветовых канала вместо четырех. Непрозрачность bool предназначена для принятия непрозрачного флага вашего UIView, поэтому вы можете отказаться от использования Альфа-канала, если знаете, что вам не понадобится один.

Я не пробовал решения на основе Core Image в этом потоке ответов, но я был бы очень осторожен в использовании Core Image, Если производительность важна.

Это моя попытка конвертировать быстро, рисуя непосредственно в оттенки серого цветового пространства без каждого перечисления пикселей. Он работает в 10 раз быстрее, чем CIImageFilter решений.

@implementation UIImage (Grayscale)

static UIImage *grayscaleImageFromCIImage(CIImage *image, CGFloat scale)
{
    CIImage *blackAndWhite = [CIFilter filterWithName:@"CIColorControls" keysAndValues:kCIInputImageKey, image, kCIInputBrightnessKey, @0.0, kCIInputContrastKey, @1.1, kCIInputSaturationKey, @0.0, nil].outputImage;
    CIImage *output = [CIFilter filterWithName:@"CIExposureAdjust" keysAndValues:kCIInputImageKey, blackAndWhite, kCIInputEVKey, @0.7, nil].outputImage;
    CGImageRef ref = [[CIContext contextWithOptions:nil] createCGImage:output fromRect:output.extent];
    UIImage *result = [UIImage imageWithCGImage:ref scale:scale orientation:UIImageOrientationUp];
    CGImageRelease(ref);
    return result;
}

static UIImage *grayscaleImageFromCGImage(CGImageRef imageRef, CGFloat scale)
{
    NSInteger width = CGImageGetWidth(imageRef) * scale;
    NSInteger height = CGImageGetHeight(imageRef) * scale;

    NSMutableData *pixels = [NSMutableData dataWithLength:width*height];
    CGColorSpaceRef colorSpace = CGColorSpaceCreateDeviceGray();
    CGContextRef context = CGBitmapContextCreate(pixels.mutableBytes, width, height, 8, width, colorSpace, 0);

    CGContextDrawImage(context, CGRectMake(0, 0, width, height), imageRef);
    CGImageRef ref = CGBitmapContextCreateImage(context);
    UIImage *result = [UIImage imageWithCGImage:ref scale:scale orientation:UIImageOrientationUp];

    CGContextRelease(context);
    CGColorSpaceRelease(colorSpace);
    CGImageRelease(ref);

    return result;
}

- (UIImage *)grayscaleImage
{
    if (self.CIImage) {
        return grayscaleImageFromCIImage(self.CIImage, self.scale);
    } else if (self.CGImage) {
        return grayscaleImageFromCGImage(self.CGImage, self.scale);
    }

    return nil;
}

@end