基于VC數(shù)字圖像處理的研究與實現(xiàn)

摘要：該數(shù)字圖像處理界面是基于Microsoft Visual c++ 6.0 MFC多文檔編程的圖像處理界面，實現(xiàn).bmp格式圖像的瀏覽與編輯，導(dǎo)入和導(dǎo)出，圖像特效顯示，邊緣檢測，旋轉(zhuǎn)和翻轉(zhuǎn)圖片，圖片增強(qiáng)優(yōu)化，以及打印輸出圖片。是一款功能較簡潔的數(shù)字圖像管理界面，實現(xiàn).bmp格式圖像的操作。該界面包含兩部分：啟動界面和主界面。BMP文件是Windows操作系統(tǒng)所推薦和支持的圖像文件格式，是一種將內(nèi)存或顯示器的圖像數(shù)據(jù)不經(jīng)過壓縮而直接按位存盤的文件格式，一般來說BMP文件分成4個部分：位圖頭文件，位圖信息頭，顏色表，位圖數(shù)據(jù)。同時BMP文件文件可以分為DIB格式和DDB格式，其中DIB格式是與設(shè)備無關(guān)的BMP文件，通用性很強(qiáng)，windows支持一些重要的DIB訪問函數(shù)，但都沒有封裝到MFC中，這里我們封裝了一個DIB類，其包含DIB文圖處理所需要的基本成員變量和成員函數(shù)，進(jìn)而以該類為基類派生其他類，實現(xiàn)程序的維護(hù)和移植，從而利用面向?qū)ο蟮姆绞綄崿F(xiàn)圖像的可視化編程。

關(guān)鍵詞：BMP文件：圖像處理；DIB位圖：界面

1、引言

數(shù)字圖像處理（Digital Image Prooessing）又稱為計算機(jī)圖像處理，它是指將圖像信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號并利用計算機(jī)對其進(jìn)行處理的過程。數(shù)字圖像處理最早出現(xiàn)于20世紀(jì)50年代，當(dāng)時的電子計算機(jī)已經(jīng)發(fā)展到一定水平，人們開始利用計算機(jī)來處理圖形和圖像信息。隨著計算機(jī)的發(fā)展，數(shù)字圖像處理技術(shù)也不斷的進(jìn)步，實現(xiàn)了對圖像圖像增強(qiáng)、復(fù)原、編碼、壓縮等，在空間和軍事高科技中扮演越來越重要的角色。

數(shù)字圖像處理的研究內(nèi)容包括圖像的數(shù)字化、圖像增強(qiáng)、圖像恢復(fù)、圖像編碼和壓縮、圖像分割、圖像分析等。數(shù)字圖像處理技術(shù)處理精度比較高，而且還可以通過改進(jìn)處理軟件來優(yōu)化處理效果。因此，開發(fā)一個好的圖像處理軟件至關(guān)重要。

目前國內(nèi)外有很多關(guān)于圖像處理和遙感圖像處理的通用軟件，但是由于各個軟件的應(yīng)用目的和側(cè)重點不同，這些軟件在實際運(yùn)用的時候都會產(chǎn)生這樣或那樣的問題。比如有些軟件的界面不夠友好，交互性差，用戶無法調(diào)整算法參數(shù)；不具備可擴(kuò)展性，軟件一旦完成，不容易修改或添加新內(nèi)容等。而且圖像處理的算法是千變?nèi)f化的，它的發(fā)展也是日新月異的，而圖像處理系統(tǒng)軟件的開發(fā)是相對滯后的。因此有些軟件的內(nèi)容不全或陳舊，沒有涉及圖像處理領(lǐng)域較新的成果。所以，在實際的研究和學(xué)習(xí)中，常常需要開發(fā)自己的圖像處理軟件，來方便某一領(lǐng)域的研究和學(xué)習(xí)。

本課題主要實現(xiàn)圖像的一些簡單特效顯示，圖像的旋轉(zhuǎn)和鏡像、圖像的增強(qiáng)處理，圖像灰度變換，圖像邊緣檢測等。

2、本數(shù)字圖像處理界面處理內(nèi)容介紹

2.1 啟動界面

為了追求該圖像處理的界面的美觀性，在設(shè)計主界面前，先設(shè)計一個歡迎界面，在運(yùn)行主界面程序前，先顯示歡迎圖片。

2.2 主界面

該數(shù)字圖像處理界面是基于VC++6.0MFC多文檔編程的界面程序，實現(xiàn)數(shù)字圖像的簡單查看與編輯操作。主界面主要內(nèi)容有：

圖像文件瀏覽：實現(xiàn)對.bmp格式圖像文件的瀏覽。

圖像特效顯示：主要有自上而下掃描顯示，從左至右的滑動顯示和漸進(jìn)顯示。

視圖3c檔的設(shè)置：實現(xiàn)了執(zhí)行操作后新舊圖像在不同視圖中顯示設(shè)置。

圖像的灰度變換：包括圖像的二值化，彩色圖像轉(zhuǎn)換灰度圖像，灰度圖像轉(zhuǎn)換8位圖像。

圖像的鏡像與旋轉(zhuǎn)變換：包括水平鏡像，垂直鏡像，順時針旋轉(zhuǎn)90度，逆時針旋轉(zhuǎn)90度，圖像旋轉(zhuǎn)180度。

圖像的增強(qiáng)處理：主要是圖像銳化處理。

圖像的邊緣檢測和形態(tài)學(xué)處理：包括羅伯茨算子邊緣檢測，圖像輪廓提取。

3、需求流程分析

通過對系統(tǒng)的需求分析，系統(tǒng)的基本功能已經(jīng)確定。整個系統(tǒng)各個模塊，如圖3.1所示：

4、系統(tǒng)詳細(xì)設(shè)計

4.1 基類的設(shè)計

BMP文件是Windows操作系統(tǒng)所推薦和支持的圖像文件格式，是一種將內(nèi)存或顯示器的圖像數(shù)據(jù)不經(jīng)過壓縮而直接按位存盤的文件格式，同時BMP文件文件可以分為DIB格式和DDB格式，其中DIB格式是與設(shè)備無關(guān)的BMP文件，通用性很強(qiáng)。Windows支持一些重要的DIB訪問函數(shù)，但都沒有封裝到MFC中，這里我們封裝了一個DIB類，其包含DIB位圖處理所需要的基本成員變量和成員函數(shù)，進(jìn)而以該類為基類派生其他類，實現(xiàn)程序的維護(hù)和移植。在這里我們命名這個基類為ImgCenterDib，各種算法的實現(xiàn)都是以ImgCenterDib類為基類派生出來。同時將各個模塊函數(shù)封裝起來成為一個類，這些類都以ImgCenterDib類共有繼承，在主程序中調(diào)用，減少代碼的重復(fù)性，提高利用率。派生關(guān)系如圖4.1：

4.2 函數(shù)的功能

4.2.1 tretchDIBits：

該函數(shù)將DIB中矩形區(qū)域內(nèi)像素使用的顏色數(shù)據(jù)拷貝到指定的目標(biāo)矩形中。如果目標(biāo)矩形比源矩形大小要大，那么函數(shù)對顏色數(shù)據(jù)的行和列進(jìn)行拉伸，以與目標(biāo)矩形匹配。如果目標(biāo)矩形大小要比源矩形小，那么該函數(shù)通過使用指定的光柵操作對行列進(jìn)行壓縮。

4.2.2：int StretchDIBits（HDC hdc，int XDest，int YDest，int nDestWidth，int nDestHeight，int XSrc，int Ysrc，intnSrcWidth，int nSrcHeight，CONST VOID*lpBits，CONSTBITMAPINFO*lpBitsInfo，UINT iUsage，DWORD dwRop）；

hdc：指向目標(biāo)設(shè)備環(huán)境的句柄。

XDest：指定目標(biāo)矩形左上角位置的X軸坐標(biāo)，按邏輯單位來表示坐標(biāo)。

YDeSt：指定目標(biāo)矩形左上角的Y軸坐標(biāo)，按邏輯單位表示坐標(biāo)。

nDestWidth，指定目標(biāo)矩形的寬度。

nDestHeight：指定目標(biāo)矩形的高度。

XSrc：指定DIB中源矩形（左上角）的X軸坐標(biāo)，坐標(biāo)以像素點表示。

YSrc：指定DIB中源矩形（左上角）的Y軸坐標(biāo)，坐標(biāo)以像素點表示。

nSrcWidth：按像素點指定DIB中源矩形的寬度。

nSrcHeight：按像素點指定DIB中源矩形的高度。

IpBits：指向DIB位的指針，這些位的值按字節(jié)類型數(shù)組存儲。

lpBitslnfo：指向BITMAPINFO結(jié)構(gòu)的指針，該結(jié)構(gòu)包含有關(guān)DIB方面的信息。

iUsage：表示是否提供了BITMAPINFO結(jié)構(gòu)中的成員bmiColors，如果提供了，那么該bmiColors是否包含了明確的RGB值或索引。參數(shù)iUsage必須取下列值，這些值的含義如下：

DIB_PAL_COLOR：表示該數(shù)組包含對源設(shè)備環(huán)境的邏輯調(diào)色板進(jìn)行索引的16位索引值。

DIB_RGB_COLORS，表示該顏色表包含原義的KGB值。

dwRop：指定源像素點、副示設(shè)備環(huán)境的當(dāng)前刷子和目標(biāo)像素點是如何組合形成新的圖像。

如果NsrcWidth和NdestWidth符號不同，那么函數(shù)將沿著X軸創(chuàng)建位圖鏡像。如果NsrcHeight和NdestHeight符號不同，那么函數(shù)將沿著Y軸創(chuàng)建位圖鏡像。

4.3 模塊設(shè)計

具體的模塊設(shè)計如下：

4.3.1 歡迎界面

將歡迎圖像作為對話框，在運(yùn)行主界面程序前，先顯示該對話框。

4.3.2 主界面設(shè)計

（1）文件操作模塊。文件操作模塊是整個系統(tǒng)中最基本的組成成允該模塊主要實現(xiàn)圖像的文件操作，包括新建操作，打開操作.保存操作，另存為操作，關(guān)閉操作，打印操作。

功能截圖如下

（2）特效顯示模塊。漸進(jìn)顯示：先將畫刷設(shè)計成白色，然后將已經(jīng)顯示出來的原圖象重新設(shè)置成白色，達(dá)到刷新屏幕的效果。每隔3秒，調(diào)用一次StretchDIBits，來達(dá)到漸進(jìn)顯示效果；

滑動顯示：每隔3秒，調(diào)用一次StretchDIBits，將圖片一點點向左顯示，改變第3和7參數(shù)，并慢慢增加4和8的參數(shù)，使顯示的矩陣的寬度變大，達(dá)到滑動的效果；

掃描顯示：其原理和滑動顯示相同，只是改變的參數(shù)改變。

（3）圖像灰度變換模塊。1）二值化：圖像的二值化，就是將圖像上的像素點的灰度值設(shè)置為O或255，也就是將整個圖像呈現(xiàn)出明顯的只有黑和白的視覺效果。2）彩色變灰色格式：當(dāng)RGB中3種顏色的含量相等時即為灰色。因此只要將RGN3色設(shè)置成一樣就可以了。3）灰度變彩色格式：只要把3基色的含量變的不一樣即可。

（4）圖像鏡像與旋轉(zhuǎn)模塊。圖像鏡像與旋轉(zhuǎn)模塊實現(xiàn)了圖像的鏡像變換和圖像旋轉(zhuǎn)顯示，包括水平鏡像，垂直鏡像，順時針旋轉(zhuǎn)90度，逆時針旋轉(zhuǎn)90度，圖像旋轉(zhuǎn)180度。

（5）圖像增強(qiáng)處理模塊。圖像增強(qiáng)處理模塊主要實現(xiàn)了圖像銳化效果，是模糊的圖像變得更加清晰，顏色變得鮮明突出，更適合人眼觀察和識別。

（6）圖像邊緣檢測模塊。1）羅伯茨算子邊緣檢測。2）圖像輪廓提取：該功能只能處理二值化后的圖，找到一個黑點后掃描周圍的8個點是否全為黑色，如果是則將該點致白色。