C# で Bitmap を高速に直接操作するためのあれこれ http://d.hatena.ne.jp/ksasao/20131216/1387134321 も参照

GDIPlusBitmapToByteArray.cs

        /// <summary>
        /// Bitmapをbyte[]に変換する
        /// </summary>
        /// <param name="bitmap">変換元の32bitARGB Bitmap</param>
        /// <returns>1 pixel = 4 byte (+3:A, +2:R, +1:G, +0:B) に変換したbyte配列</returns>
        public byte[] BitmapToByteArray(Bitmap bmp)
        {
            Rectangle rect = new Rectangle(0, 0, bmp.Width, bmp.Height);
            System.Drawing.Imaging.BitmapData bmpData =
                bmp.LockBits(rect, System.Drawing.Imaging.ImageLockMode.ReadWrite,
                PixelFormat.Format32bppArgb);

            // Bitmapの先頭アドレスを取得
            IntPtr ptr = bmpData.Scan0;

            // 32bppArgbフォーマットで値を格納
            int bytes = bmp.Width * bmp.Height * 4;
            byte[] rgbValues = new byte[bytes];

            // Bitmapをbyte[]へコピー
            Marshal.Copy(ptr, rgbValues, 0, bytes);

            bmp.UnlockBits(bmpData);
            return rgbValues;
        }

        /// <summary>
        /// byte[]をBitmapに変換する
        /// </summary>
        /// <param name="byteArray">1 pixel = 4 byte (+3:A, +2:R, +1:G, +0:B) に変換したbyte配列</param>
        /// <param name="bmp">変換先のBitmap。あらかじめ必要な大きさを確保しておく必要がある</param>
        /// <returns>変換先のBitmap</returns>
        public Bitmap ByteArrayToBitmap(byte[] rgbValues, Bitmap bmp)
        {
            Rectangle rect = new Rectangle(0, 0, bmp.Width, bmp.Height);
            System.Drawing.Imaging.BitmapData bmpData =
                bmp.LockBits(rect, System.Drawing.Imaging.ImageLockMode.ReadWrite,
                PixelFormat.Format32bppArgb);

            // Bitmapの先頭アドレスを取得
            IntPtr ptr = bmpData.Scan0;

            // Bitmapへコピー
            Marshal.Copy(rgbValues, 0, ptr, rgbValues.Length);

            bmp.UnlockBits(bmpData);

            return bmp;
        }
        
        public byte[] To32bitARGBArray(Bitmap bmp)
        {
            byte[] bmp32Data = null;
            using (Bitmap bmp32 = new Bitmap(bmp.Width, bmp.Height))
            {
                // bmp が 32bitARGB 形式ではない場合でも 32bitARGBに変換
                using (Graphics g = Graphics.FromImage(bmp32))
                {
                    g.DrawImage(bmp,
                        new Rectangle(0, 0, bmp32.Width, bmp32.Height),
                        new Rectangle(0, 0, bmp.Width, bmp.Height),
                        GraphicsUnit.Pixel);
                }
                bmp32Data = BitmapToByteArray(bmp32);
            }
            return bmp32Data;
        }