Вы ищете алгоритм для выполнения преобразования?
Самый простой способ - сравнить каждое значение пикселя с фиксированным порогом: если значение пикселя меньше порога, соответствующий выходной пиксель будет черным (0), иначе он будет белым (1).
Если вы хотите автоматически определить пороговое значение, вы можете реализовать метод Оцу. Этот метод в целом работает правильно, если вы не можете сделать слишком много предположений о распределении пикселей в вашем изображении.
http://en.wikipedia.org/wiki/Otsu%27s_Method
Для справки, вот как это выглядит в Mathematica:
Binarize[image, threshold]
и Binarize[img]
для метода Отсу.