objective-c中如何从UIImage中获取像素信息

翻译自Obtaining pixel data from a UIImage

UIImage是我们在ios中非常熟悉的数据结构了，用它来存储图片非常方便。在OpenCV类库中，使用是另外的数据结构来存储图片，这时，我们就面临一个问题：如何才能把UIImage装换为其他类库也能识别的数据结构呢？

尽管不同的图片处理类库有不同的数据结构来处理图片，但是有一种结构是被所有的图片处理类库所识别的，那就是raw格式，也称之为原生格式。在raw格式中，每个像素通过一个unsigned byte的数组来表示，这个数组中存储了这个像素的RGBA值或者灰度值。如果你处理的是视频格式，你可能需要使用YUV，否则，你需要使用的就是RGBA值或者灰度值，这些信息会被存储在一个数组中。你可能会想，我如何才能从UIImage中方便的获取相应的像素信息呢？啊哈，你有福了。我实现了一个Category来解决这个问题，如下:

UIImage+Pixels.h

UIImage+Pixels.m

#import <UIKit/UIKit.h>

@interface AlphaPixels : NSObject
{
unsigned char* pixelData;
int width;
}

-(id) initWithImage: (UIImage*) image;
-(float) alphaAtX:(int) x y:(int) y;

@end

#import "AlphaPixels.h"
@implementation AlphaPixels
-(id) initWithImage: (UIImage*) image
{
width = image.size.width;
int height = image.size.height;
pixelData = malloc( width * height );
if( !pixelData )
{
NSException *exception = [NSException exceptionWithName:@"AlphaPixelsException"
reason:@"Unable to allocate memory for pixel data"
userInfo:nil];
@throw exception;
}
CGContextRef context = CGBitmapContextCreate ( pixelData,
width,
height,
8,
width,
NULL,
kCGImageAlphaOnly );

if( !context )
{
NSException *exception = [NSException exceptionWithName:@"AlphaPixelsException"
reason:@"Unable to create bitmap context"
userInfo:nil];
@throw exception;
}
CGContextDrawImage( context, CGRectMake(0, 0, width, height), image.CGImage );
CGContextRelease( context );
return self;
}
-(void) dealloc
{
free( pixelData );
[super dealloc];
}
-(float) alphaAtX:(int) x y:(int) y
{
return pixelData[y * width + x]/255;
}

@end

你可以使用如下代码来获取每个像素的灰度值：

for(int i=0;i<self.size.height;i++)
{
for(int y=0;y<self.size.width;y++)
{
NSLog(@"0x%X",pixelData[(i*((int)self.size.width))+y]);
}
}

由于0x00代表没有亮度，而0xFF代表最大的亮度，所以，对于黑色的图片，返回的是一系列的0x00，对于白色的照片，返回的是一系列的0xFF。

你可以使用如下代码获取每个像素的RGBA值：

for(int i=0;i<self.size.height;i++)
{
for(int y=0;y<self.size.width;y++)
{
unsigned char r = pixelData[(i*((int)self.size.width)*4)+(y*4)];
unsigned char g = pixelData[(i*((int)self.size.width)*4)+(y*4)+1];
unsigned char b = pixelData[(i*((int)self.size.width)*4)+(y*4)+2];
unsigned char a = pixelData[(i*((int)self.size.width)*4)+(y*4)+3];
NSLog(@"r = 0x%X g = 0x%X b = 0x%X a = 0x%X",r,g,b,a);
}
}

对于红色的图片，你会得到如下结果：r = 0xFF g = 0×0 b = 0×0 a = 0xFF

对于蓝色的图片，你会得到如下结果：r = 0×0 g = 0×0 b = 0xFF a = 0xFF

对于每个像素，需要通过red, green, blue, alpha四个值来代表，即RGBA值。对于alpha值，你可能会感到疑惑，这个值是标志图片的不透明度的，0x00代表100%透明，0xFF代表100%不透明。我发现，在大多数图片处理中，你最好忽略alpha这个值。

下面我们来讨论下如何从UIImage中取出某个特定坐标的像素？

对于灰度值，由于每个像素只由一个值代表，故我们可以把一张图片的像素布局看成一个表格，每个像素有自己的一个索引，对于第一个像素它的索引是（0, 0），第二个像素索引是（1, 0）。用如下代码即可取到对应坐标的像素的灰度值：

int x = 10;
int y = 2;
unsigned char pixel = pixels[(y*((int)whiteImage.size.width))+x];

对于RGBA值，基本原理和上面的灰度值一样，但是需要注意的一点是，RGBA值需要四个字节来去表示一个像素。

int x = 10;
int y = 2;
unsigned char pixel = pixels[(y*((int)whiteImage.size.width)*4)+(x*4)];

如果你看到了这里，那就说明你已经能够从UIImage中获取像素信息了，Congratulations! 但是，最后有一点非常重要的事情你需要注意。你使用完这些方法给你的数据之后，你需要手动的去free这些数据，否则就会出现内存泄露。可能有些人会疑惑我为什么把返回值设定为(unsigned char*)而不是一个NSArray，答案很简单，直接操作(unsigned char*)要比操作NSArray快很多，而我的方法默认是为那些对操作速度要求很高的同学提供的。