如何从整数数组创建16位灰度Bitmap？修复访问违例异常

AI 小北

2026-8-30

问题原因

抛出System.AccessViolationException是代码里几个明确的错误导致的：

数据类型长度不匹配：C#中int类型占4字节（32位），但Format16bppGrayScale格式每个像素仅占2字节（16位）。原代码调用Marshal.Copy时传入的复制长度是width * height，该重载会按源数组的元素类型计算总复制字节数，实际会写入width*height*4字节，远超出位图预分配的width*height*2内存范围，直接越界写触发访问违例。
未考虑位图步长对齐规则：GDI+生成的位图扫描行默认按4字节边界对齐，若行像素总字节数不是4的倍数，会在行尾自动填充空字节。直接连续复制整段数据不考虑步长偏移，哪怕类型匹配也会出现像素错位。
额外逻辑缺陷：Format16bppGrayScale是GDI+中兼容性极差的像素格式，原代码最后调用Clone做格式转换的逻辑在多数Windows环境下会抛出异常或生成全黑图像，完全不可靠。

修复代码

先将源int[]中0-65535范围的累加值转为16位无符号整数（ushort，正好匹配16位灰度像素的存储长度），再按位图实际步长逐行复制数据，彻底避免越界和错位问题：

/// <summary>
/// 将多帧8位图累加得到的整数数组转换为16bpp灰度位图
/// </summary>
/// <param name="image">像素累加数组，取值范围0-65535</param>
/// <param name="width">图像宽度</param>
/// <param name="height">图像高度</param>
/// <returns>Format16bppGrayScale格式的Bitmap对象</returns>
public static Bitmap To16bppGrayscaleBitmap(this int[] image, int width, int height)
{
    if (image.Length < width * height)
        throw new ArgumentException("像素数组长度与传入的宽高参数不匹配");

    // 将32位int数组转换为匹配16位像素格式的ushort数组
    ushort[] pixelBuffer = new ushort[width * height];
    for (int i = 0; i < pixelBuffer.Length; i++)
    {
        // 钳位像素值到合法范围，避免累加值溢出16位导致像素错乱
        pixelBuffer[i] = (ushort)Math.Clamp(image[i], ushort.MinValue, ushort.MaxValue);
    }

    Bitmap resultBmp = new Bitmap(width, height, PixelFormat.Format16bppGrayScale);
    BitmapData bmpData = resultBmp.LockBits(
        new Rectangle(0, 0, width, height),
        ImageLockMode.WriteOnly,
        PixelFormat.Format16bppGrayScale);

    try
    {
        int stride = bmpData.Stride;
        IntPtr scan0Ptr = bmpData.Scan0;
        // 逐行复制像素，自动适配步长对齐
        for (int row = 0; row < height; row++)
        {
            IntPtr currentRowPtr = IntPtr.Add(scan0Ptr, row * stride);
            Marshal.Copy(pixelBuffer, row * width, currentRowPtr, width);
        }
    }
    finally
    {
        resultBmp.UnlockBits(bmpData);
    }

    return resultBmp;
}

使用提示

如果最终需要输出其他像素格式，不要使用Clone方法做格式转换。可以先通过上述方法生成标准16bpp灰度图，再创建目标格式的位图，通过Graphics.DrawImage绘制完成转换，该方式在所有Windows版本下行为一致，不会出现黑图或报错。
如果你累加的8位图像总张数不超过256张，累加值最大为255*255=65025，不会超出16位范围，可以去掉Math.Clamp钳位逻辑提升处理速度。
不要试图省略int[]到ushort[]的转换步骤直接复制内存，32位和16位数据的元素步长完全不匹配，强行复制只会得到错乱的图像。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者m4gik