C# 手动解析灰度PNG图片为Bitmap
问题：当直接使用文件路径加载8位灰度PNG图片为Bitmap时，Bitmap的格式将会是Format32bppArgb，而不是Format8bppIndexed，这对一些判断会有影响，所以需要手动解析PNG的数据来构造Bitmap
步骤
1. 判断文件格式
若对PNG文件格式不是很了解，阅读本文前可以参考PNG的文件格式 PNG文件格式详解
简而言之，PNG文件头有8个固定字节来标识它，他们是
private static byte[] PNG_IDENTIFIER = { 0x89, 0x50, 0x4E, 0x47, 0x0D, 0x0A, 0x1A, 0x0A };
2. 判断是否为8位灰度图
识别为PNG文件后，需要判断该PNG文件是否为8位的灰度图
在PNG的文件头标识后是PNG文件的第一个数据块IHDR,它的数据域由13个字节组成
域的名称数据字节数说明Width4 bytes图像宽度，以像素为单位Height4 bytes图像高度，以像素为单位Bit depth1 byte图像深度：索引彩色图像：1，2，4或8 ;灰度图像：1，2，4，8或16 ;真彩色图像：8或16ColorType1 byte颜色类型：0：灰度图像, 1，2，4，8或16;2：真彩色图像，8或16;3：索引彩色图像，1，2，4或84：带α通道数据的灰度图像，8或16;6：带α通道数据的真彩色图像，8或16Compression method1 byte压缩方法(LZ77派生算法)Filter method1 byte滤波器方法Interlace method1 byte隔行扫描方法：0：非隔行扫描;1： Adam7(由Adam M. Costello开发的7遍隔行扫描方法)这里我们看颜色深度以及颜色类型就行
var ihdrData = data[(PNG_IDENTIFIER.Length + 8)..(PNG_IDENTIFIER.Length + 8 + 13)];
var bitDepth = Convert.ToInt32(ihdrData);
var colorType = Convert.ToInt32(ihdrData);这里的data是表示PNG文件的byte数组，+8是因为PNG文件的每个数据块的数据域前都有4个字节的数据域长度和4个字节的数据块类型（名称）
3. 获取全部图像数据块
PNG文件的图像数据由一个或多个图像数据块IDAT构成，并且他们是顺序排列的
这里通过while循环找到所有的IDAT块
var compressedSubDats = new List<byte[]>();
var firstDatOffset = FindChunk(data, "IDAT");
var firstDatLength = GetChunkDataLength(data, firstDatOffset);
var firstDat = new byte;
Array.Copy(data, firstDatOffset + 8, firstDat, 0, firstDatLength);
compressedSubDats.Add(firstDat);
var dataSpan = data.AsSpan().Slice(firstDatOffset + 12 + firstDatLength);
while (Encoding.ASCII.GetString(dataSpan) == "IDAT")
{
var datLength = dataSpan.ReadBinaryInt(0, 4);
var dat = new byte;
dataSpan.Slice(8, datLength).CopyTo(dat);
compressedSubDats.Add(dat);
dataSpan = dataSpan.Slice(12 + datLength);
}
var compressedDatLength = compressedSubDats.Sum(a => a.Length);
var compressedDat = new byte.AsSpan();
var index = 0;
for (int i = 0; i < compressedSubDats.Count; i++)
{
var subDat = compressedSubDats;
subDat.CopyTo(compressedDat.Slice(index, subDat.Length));
index += subDat.Length;
}
4. 解压DAT数据
上一步获得的DAT数据是由Deflate算法压缩后的，我们需要将它解压缩，这里使用.NET自带的DeflateStream进行解压缩
IDAT的数据流以zlib格式存储，结构为
名称长度zlib compression method/flags code1 byteAdditional flags/check bits1 byteCompressed data blocksn bytesCheck value4 bytes解压缩时去掉前2个字节
var deCompressedDat = MicrosoftDecompress(compressedDat.ToArray()).AsSpan();public static byte[] MicrosoftDecompress(byte[] data)
{
MemoryStream compressed = new MemoryStream(data);
MemoryStream decompressed = new MemoryStream();
DeflateStream deflateStream = new DeflateStream(compressed, CompressionMode.Decompress);
deflateStream.CopyTo(decompressed);
byte[] result = decompressed.ToArray();
return result;
}
5. 重建原始数据
PNG的IDAT数据流在压缩前会通过过滤算法将原始数据进行过滤来提高压缩率，这里需要将过滤后的数据进行重建
有关过滤和重建可以参考W3组织的文档
这里定义了一个类来辅助重建
public class PngFilterByte { public PngFilterByte(int filterType, int row, int col) { FilterType = filterType; Row = row; Column = col; } public int Row { get; set; } public int Column { get; set; } public int FilterType { get; set; } public PngFilterByte C { get; set; } public PngFilterByte B { get; set; } public PngFilterByte A { get; set; } public int X { get; set; } private bool _isTop; public bool IsTop { get => _isTop; init { _isTop = value; if (!_isTop) return; B = Zero; } } private bool _isLeft; public bool IsLeft { get => _isLeft; init { _isLeft = value; if (!_isLeft) return; A = Zero; } } public int _filt; public int Filt { get => IsFiltered ? _filt : DoFilter(); init { _filt = value; } } public bool IsFiltered { get; set; } = false; public int DoFilter() { _filt = FilterType switch { 0 => X, 1 => X - A.X, 2 => X - B.X, 3 => X - (int)Math.Floor((A.X + B.X) / 2.0M), 4 => X - Paeth(A.X, B.X, C.X), _ => X }; if (_filt > 255) _filt %= 256; IsFiltered = true; return _filt; } private int _recon; public int Recon { get => IsReconstructed ? _recon : DoReconstruction(); init { _filt = value; } } public bool IsReconstructed { get; set; } = false; public int DoReconstruction() { _recon = FilterType switch { 0 => Filt, 1 => Filt + A.Recon, 2 => Filt + B.Recon, 3 => Filt + (int)Math.Floor((A.Recon + B.Recon) / 2.0M), 4 => Filt + Paeth(A.Recon, B.Recon, C.Recon), _ => Filt }; if (_recon > 255) _recon %= 256; X = _recon; IsReconstructed = true; return _recon; } private int Paeth(int a, int b, int c) { var p = a + b - c; var pa = Math.Abs(p - a); var pb = Math.Abs(p - b); var pc = Math.Abs(p - c); if (pa
页:
[1]