Библиотека QT служит для построения графических интерфейсов, а не для манипулирования изображениями на низком уровне. Для преобразования цветной картинки в черно-белую надо использовать специальные алгоритмы или библиотеки.
Библиотеки можете сами посмотреть в интернете, что же касается алгоритмов:
Seven grayscale conversion algorithms
Меня в свое время устраивал простой luminance:
Gray = (Red * 0.3 + Green * 0.59 + Blue * 0.11)
То есть берете свое изображение с помощью того же QImage, вытаскиваете из него массив пикселей RGB и прогоняете каждый формулой (умножаете составляющие на коэффициенты). В итоге получается ЧБ изображение, с которым можно вести дальнейшую работу.