Java 中的图像处理：彩色图像到灰度图像的转换

2025 年 1 月 7 日 | 阅读 3 分钟

图像处理是计算机视觉的一个重要方面，并广泛应用于医学成像、安全和多媒体等各种应用中。图像处理中的基本操作之一是将彩色图像转换为灰度图像。灰度图像更简单，并降低了后续图像处理任务的计算复杂性。在本节中，我们将指导您完成使用 Java 将彩色图像转换为灰度图像的过程。

灰度转换

彩色图像通常以 RGB（红、绿、蓝）颜色模型表示，其中每个像素是三种颜色分量的组合。另一方面，灰度图像每像素只有一个分量，代表光的强度。从 RGB 到灰度的转换涉及将三个 RGB 值减为一个强度值。

将 RGB 图像转换为灰度的最常用方法是使用**亮度**公式。

此公式反映了人眼对不同颜色的敏感度，其中绿色最敏感，其次是红色和蓝色。

实施

要在 Java 中执行此转换，我们将使用 `java.awt.image` 包中的 `BufferedImage` 类。该类允许我们轻松地操纵图像数据。

分步实施

加载彩色图像：首先，我们需要从文件中加载彩色图像。

转换为灰度：遍历每个像素，应用亮度公式，并在新的灰度图像中设置像素值。

保存灰度图像：最后，将处理后的图像保存到文件。

以下是完成此任务的完整 Java 程序

文件名：ColorToGrayscale.java

 
import java.awt.image.BufferedImage;
import java.io.File;
import java.io.IOException;
import javax.imageio.ImageIO;
public class ColorToGrayscale {
    public static void main(String[] args) {
        try {
            // Load the colored image
            File inputFile = new File("C:\\Users\\deeks\\OneDrive\\Pictures\\Screenshots\\java image.png");
            BufferedImage coloredImage = ImageIO.read(inputFile);
            // Convert to grayscale
            BufferedImage grayscaleImage = convertToGrayscale(coloredImage);
            // Save the grayscale image
            File outputFile = new File("C:\\Users\\deeks\\OneDrive\\Pictures\\Screenshots\\Grayscale image.png");
            ImageIO.write(grayscaleImage, "jpg", outputFile);
            System.out.println("Grayscale image created successfully!");
        } catch (IOException e) {
            System.err.println("Error processing the image: " + e.getMessage());
        }
    }
    private static BufferedImage convertToGrayscale(BufferedImage coloredImage) {
        int width = coloredImage.getWidth();
        int height = coloredImage.getHeight();
        BufferedImage grayscaleImage = new BufferedImage(width, height, BufferedImage.TYPE_BYTE_GRAY);
        for (int y = 0; y < height; y++) {
            for (int x = 0; x < width; x++) {
                int rgb = coloredImage.getRGB(x, y);
                // Extract the color components
                int red = (rgb >> 16) & 0xFF;
                int green = (rgb >> 8) & 0xFF;
                int blue = rgb & 0xFF;
                // Apply the luminance formula
                int grayLevel = (int)(0.299 * red + 0.587 * green + 0.114 * blue);
                int gray = (grayLevel << 16) + (grayLevel << 8) + grayLevel;
                // Set the pixel value in the grayscale image
                grayscaleImage.setRGB(x, y, gray);
            }
        }
        return grayscaleImage;
    }
}   

输入图像

Image Processing in Java: Coloured Image to Grayscale Image Conversion

输出

 
C:\Users\deeks\OneDrive\Desktop\java>javac ColorToGrayscale.java
C:\Users\deeks\OneDrive\Desktop\java>java ColorToGrayscale
Grayscale image created successfully!

输出图像

解释

加载图像：`ImageIO.read()` 方法读取图像文件并返回表示彩色图像的 `BufferedImage` 对象。

转换逻辑：`convertToGrayscale` 方法遍历彩色图像的每个像素，提取 RGB 分量，应用亮度公式计算灰度值，并在灰度图像中设置新值。

保存图像：`ImageIO.write()` 方法将处理后的 `BufferedImage` 对象写入新文件。

结论

将彩色图像转换为灰度是图像处理中一项简单但必不可少的操作。此 Java 程序使用 `BufferedImage` 类有效地演示了该过程。通过理解和实现此基本操作，您可以为 Java 中更复杂的图像处理任务奠定基础。

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