《数字图像处理》实验指导书.docx
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《数字图像处理》实验指导书
《数字图像处理》
实验指导书
编写：
罗建军
海南大学三亚学院
2009年10月
目录
一、概述1
二、建立程序框架1
三、建立图像类2
四、定义图像文档实现图像读/写9
五、实现图像显示11
六、建立图像处理类17
七、实现颜色处理功能18
（一）亮度处理18
（二）对比度处理21
（三）色阶处理22
（四）伽马变换24
（五）饱和度处理24
（六）色调处理28
八、实现几何变换功能28
（一）图像缩放28
（二）旋转30
（三）水平镜像34
（四）垂直镜像35
（五）右转90度35
（六）左转90度36
（七）旋转180度36
九、实现平滑锐化功能36
十、图像处理扩展编程37
一、概述
实验项目：
图像处理程序编程
运行环境：
WindowsXP/2000
编程工具：
VisualC++6.0
主要内容：
（1）建立程序框架，实现图像的读取、保存、显示；
（2）编写颜色处理、几何变换、平滑锐化等图像处理代码，并实现其调用；
（3）自行编写实现扩展的图像处理功能。
二、建立程序框架
预备工作：
在本机的硬盘上以自己完整的学号和姓名建立一个文件夹，如：
0810660044李剑。
上机编程的内容全部保存在该文件夹中。
每次下机前将该文件夹拷贝到网络服务器上本班的文件夹中；下次上机时再从服务器上将文件夹拷贝到本机。
1.新建应用程序
运行VisualC++6.0；
点击菜单“文件——新建”，打开“新建”对话框；
点击“工程”选项页；选中“MFCAppWizard（exe）”；在“位置”编辑框中选中自己所建立的文件夹；在“工程名称”编辑框中输入DIP?
?
?
，其中?
?
?
为自己姓名的拼音缩写，如DIPLJJ；按“确定”按钮，进入向导过程。
2.应用程序向导
步骤1：
选择“单文档”，其它不变，
步骤2：
不作改变，点击“下一步”；
步骤3：
不作改变,
步骤4：
取消“打印和打印预览”；按下“高级”按钮，在“文件扩展名”编辑框中输入bmp，关闭；点击“下一步”；
步骤5：
选择“作为静态的DLL”，点击“下一步”；
步骤6：
将CDIPLJJView类的基类选择为CScrollView，其它不变，点击“完成”。
点击“确定”。
3.应用程序框架及基本操作
在完成向导过程后，将建立一套应用程序框架，该框架中包含如下几个类：
CDIPLJJApp——应用程序类
CMainFrame——主窗口框架类
CDIPLJJDoc——文档类
CDIPLJJView——视图类
CAboutDlg——关于对话框类
（其中LJJ应换为自己姓名的拼音缩写，后同）
每个类都有一个类定义文件.h，和类实现文件.cpp。
在VC主界面左侧的组合窗口中，切换到“ClassViev”选项页，点击展开“DIPLJJClasses”，将列出该应用程序的所有类。
双击某个类，将在编辑窗口中打开该类的.h文件；点击展开类，双击类中已实现的某个成员函数，将打开该类的.cpp文件。
4.修改“关于”对话框
在VC主界面左侧的组合窗口中，切换到“ResourceView”选项页，展开“DIPLJJresources”,展开“Dialog”，双击“IDD_ABOUTBOX”，对“关于”对话框进行编辑，在“版权所有（C）2009”之前加上自己的学号和姓名，然后保存。
5.组建和运行程序
点击菜单“组建——组建”，或点击相应的工具条按钮，生成可执行程序（exe）；
点击菜单“组建——执行”，或点击相应的工具条按钮，运行该程序，在程序中打开“关于”对话框。
三、建立图像类
1.建立类文件
点击菜单“插入——类”，打开“新建类”对话框；在类的类型中选中“GenericClass”；在名称中输入“LImage”；确定。
将建立LImage类的头文件LImage.h和源文件LImage.cpp。
2.编写类定义代码
打开LImage.h文件，将LImage类的定义代码添加到该头文件中（灰底部分为文件中已有的代码，后同）：
classLImage
{
public:
LImage（）;
virtual~LImage（）;
BOOLCreate（inta_Width,inta_Height）;
voidDestroy（）;
BOOLIsValid（）;
BOOLCopyFrom（LImage*a_pImg）;
BOOLLoadBmpFile（CStringa_Filename）;
BOOLSaveBitmap（CStringa_Filename）;
//属性
intm_Width,m_Height;//图像的宽度，高度，以象素计
intm_WidthBytes;//每行象素所占字节数
intm_ImageSize;//象素数据总字节数
BYTE*m_pBits;//图像数据块
CDCm_DC;
//显示
BOOLBitBlt（HDCa_DestDC,inta_DestX,inta_DestY,inta_Width,inta_Height,
inta_SrcX,inta_SrcY,DWORDa_Rop=SRCCOPY）;
BOOLStretchBlt（HDCa_DestDC,inta_DestX,inta_DestY,inta_DestWidth,
inta_DestHeight,inta_SrcX,inta_SrcY,inta_SrcWidth,inta_SrcHeight,
DWORDa_Rop=SRCCOPY）;
intFitBlt（HDCa_DestDC,inta_DestX,inta_DestY,inta_DestWidth,inta_DestHeight,
inta_SrcX,inta_SrcY,inta_SrcWidth,inta_SrcHeight,DWORDa_Rop=SRCCOPY）;
protected:
HBITMAPm_hBitmap;
HDCm_hMemDC;
private:
HBITMAPm_hOldBitmap;
};
#endif//!
defined（AFX_LIMAGE_H__4BFB411F_B5D3_4A26_8188_919613CED4A8__INCLUDED_）
3.编写类实现代码
打开LImage.cpp文件，将LImage类的实现代码添加到该文件中。
（1）构造及析构函数
LImage:
:
LImage（）
{
m_hBitmap=NULL;
m_pBits=NULL;
m_hMemDC=NULL;
}
LImage:
:
~LImage（）
{
Destroy（）;
}
（2）图像空间创建函数
按给定的图像尺寸分配图像的内存空间，并定义相关参数。
BOOLLImage:
:
Create（inta_Width,inta_Height）
{
Destroy（）;
if（a_Width==0||a_Height==0）returnFALSE;
if（a_Width<0）a_Width=-a_Width;
if（a_Height<0）a_Height=-a_Height;
BITMAPINFObi;
bi.bmiHeader.biSize=sizeof（BITMAPINFOHEADER）;
bi.bmiHeader.biWidth=a_Width;
bi.bmiHeader.biHeight=-a_Height;//使图像原点在左上角；若为正数则在左下角
bi.bmiHeader.biPlanes=1;
bi.bmiHeader.biBitCount=24;
bi.bmiHeader.biCompression=BI_RGB;
bi.bmiHeader.biSizeImage=0;
bi.bmiHeader.biXPelsPerMeter=11810;
bi.bmiHeader.biYPelsPerMeter=11810;
bi.bmiHeader.biClrUsed=0;
bi.bmiHeader.biClrImportant=0;
HDChdc=CreateCompatibleDC（NULL）;
m_hBitmap=CreateDIBSection（hdc,&bi,DIB_RGB_COLORS,（void**）&m_pBits,NULL,0）;
DeleteDC（hdc）;
if（m_hBitmap==NULL||m_pBits==NULL）
{
m_hBitmap=NULL;
m_pBits=NULL;
returnFALSE;
}
BITMAPbm;
GetObject（m_hBitmap,sizeof（BITMAP）,&bm）;
m_Width=bm.bmWidth;
m_Height=bm.bmHeight;
m_WidthBytes=bm.bmWidthBytes;
m_ImageSize=m_WidthBytes*m_Height;
m_hMemDC=CreateCompatibleDC（NULL）;
if（m_hMemDC==NULL）
{
DeleteObject（m_hBitmap）;
m_hBitmap=NULL;
m_pBits=NULL;
m_hMemDC=NULL;
returnFALSE;
}
m_hOldBitmap=（HBITMAP）SelectObject（m_hMemDC,m_hBitmap）;
m_DC.Attach（m_hMemDC）;
returnTRUE;
}
（3）图像空间释放函数
voidLImage:
:
Destroy（）
{
if（m_hBitmap!
=NULL&&m_pBits!
=NULL&&m_hMemDC!
=NULL）
{
m_DC.Detach（）;
SelectObject（m_hMemDC,m_hOldBitmap）;
DeleteDC（m_hMemDC）;
DeleteObject（m_hBitmap）;
}
m_hBitmap=NULL;
m_pBits=NULL;
m_hMemDC=NULL;
}
（4）图像有效性判别及图像复制函数
BOOLLImage:
:
IsValid（）
{
return（m_hBitmap!
=NULL&&m_pBits!
=NULL&&m_hMemDC!
=NULL）;
}
BOOLLImage:
:
CopyFrom（LImage*a_pImg）
{
if（a_pImg==NULL||!
a_pImg->IsValid（））
returnFALSE;
if（!
Create（a_pImg->m_Width,a_pImg->m_Height））
returnFALSE;
memcpy（（void*）m_pBits,（void*）a_pImg->m_pBits,m_WidthBytes*m_Height）;
returnTRUE;
}
（5）图像显示函数
直接显示，缩放显示，按适合窗口的尺寸显示图像。
BOOLLImage:
:
BitBlt（HDCa_DestDC,inta_DestX,inta_DestY,inta_Width,inta_Height,
inta_SrcX,inta_SrcY,DWORDa_Rop）
{
return:
:
BitBlt（a_DestDC,a_DestX,a_DestY,a_Width,a_Height,
m_hMemDC,a_SrcX,a_SrcY,a_Rop）;
}
BOOLLImage:
:
StretchBlt（HDCa_DestDC,inta_DestX,inta_DestY,inta_DestWidth,
inta_DestHeight,inta_SrcX,inta_SrcY,inta_SrcWidth,inta_SrcHeight,DWORDa_Rop）
{
:
:
SetStretchBltMode（a_DestDC,COLORONCOLOR）;
return:
:
StretchBlt（a_DestDC,a_DestX,a_DestY,a_DestWidth,a_DestHeight,
m_hMemDC,a_SrcX,a_SrcY,a_SrcWidth,a_SrcHeight,a_Rop）;
}
intLImage:
:
FitBlt（HDCa_DestDC,inta_DestX,inta_DestY,inta_DestWidth,
inta_DestHeight,inta_SrcX,inta_SrcY,inta_SrcWidth,inta_SrcHeight,DWORDa_Rop）
{
intdx,dy,dw,dh;
doublesx,sy;
sx=（double）a_SrcWidth/（double）a_DestWidth;
sy=（double）a_SrcHeight/（double）a_DestHeight;
if（sx<=1&&sy<=1）
{
dx=a_DestX+（a_DestWidth-a_SrcWidth）/2;
dy=a_DestY+（a_DestHeight-a_SrcHeight）/2;
dw=a_SrcWidth;
dh=a_SrcHeight;
}
elseif（sx>sy）
{
dx=a_DestX;
dw=a_DestWidth;
dh=（int）（a_SrcHeight/sx）;
dy=a_DestY+（a_DestHeight-dh）/2;
}
elseif（sy>sx）
{
dw=（int）（a_SrcWidth/sy）;
dx=a_DestX+（a_DestWidth-dw）/2;
dy=a_DestY;
dh=a_DestHeight;
}
else
{
dx=a_DestX;dy=a_DestY;
dw=a_DestWidth;dh=a_DestHeight;
}
:
:
SetStretchBltMode（a_DestDC,COLORONCOLOR）;
:
:
StretchBlt（a_DestDC,dx,dy,dw,dh,
m_hMemDC,a_SrcX,a_SrcY,a_SrcWidth,a_SrcHeight,a_Rop）;
if（a_SrcWidth!
=0）
return（int）（dw*100.0/a_SrcWidth+0.5）;
else
return-1;
}
（6）Bmp文件读入函数
读入一个Bmp文件并将图像放入对象中。
BOOLLImage:
:
LoadBmpFile（CStringa_Filename）
{
FILE*pf=fopen（a_Filename,"rb"）;
if（pf==NULL）returnFALSE;
BITMAPFILEHEADERbmfHeader;
if（fread（（LPSTR）&bmfHeader,1,sizeof（bmfHeader）,pf）!
=sizeof（bmfHeader））
{fclose（pf）;returnFALSE;}
if（bmfHeader.bfType!
=（（WORD）（'M'<<8）|'B'））
{fclose（pf）;returnFALSE;}
intleng=bmfHeader.bfSize-sizeof（bmfHeader）;
BYTE*pBmp=（BYTE*）calloc（leng,1）;
if（pBmp==NULL）
{fclose（pf）;returnFALSE;}
if（（int）fread（pBmp,1,leng,pf）!
=leng）//读入位图文件头后的所有数据
{
free（pBmp）;fclose（pf）;
returnFALSE;
}
fclose（pf）;
BYTE*pImg=（BYTE*）（pBmp+bmfHeader.bfOffBits-sizeof（BITMAPFILEHEADER））;
BITMAPINFO*pbi;
pbi=（BITMAPINFO*）pBmp;
if（pbi->bmiHeader.biBitCount!
=24）
{free（pBmp）;returnFALSE;}
intwidthBytes=（（pbi->bmiHeader.biWidth*pbi->bmiHeader.biBitCount+31）/32）*4;
//将读入的bmp象素数据填入m_pBits
inti;
BYTE*p1,*p2;
RGBQUAD*ci=pbi->bmiColors;
if（Create（pbi->bmiHeader.biWidth,abs（pbi->bmiHeader.biHeight）））
{
intbytes=m_WidthBytes;
if（bytes>widthBytes）bytes=widthBytes;
for（i=0;i{
p1=m_pBits+i*m_WidthBytes;
if（pbi->bmiHeader.biHeight<0）//文件中扫描线由上向下存储
p2=pImg+i*widthBytes;
else//文件中扫描线由下向上存储
p2=pImg+（m_Height-1-i）*widthBytes;
memcpy（p1,p2,bytes）;
}
free（pBmp）;returnTRUE;
}
else
{free（pBmp）;returnFALSE;}
}
（7）Bmp文件保存函数
将对象中的图像保存为Bmp文件。
BOOLLImage:
:
SaveBitmap（CStringa_Filename）
{
if（!
IsValid（））returnFALSE;
FILE*pf=fopen（a_Filename,"wb"）;
if（pf==NULL）returnFALSE;
BITMAPINFO*pbmi;
pbmi=（BITMAPINFO*）calloc（1,sizeof（BITMAPINFOHEADER））;
pbmi->bmiHeader.biSize=sizeof（BITMAPINFOHEADER）;
pbmi->bmiHeader.biWidth=m_Width;
pbmi->bmiHeader.biHeight=m_Height;
pbmi->bmiHeader.biPlanes=1;
pbmi->bmiHeader.biBitCount=24;
pbmi->bmiHeader.biCompression=BI_RGB;
UINTwidthBytes=（（m_Width*24+31）/32）*4;
pbmi->bmiHeader.biSizeImage=widthBytes*m_Height;
pbmi->bmiHeader.biXPelsPerMeter=11810;
pbmi->bmiHeader.biYPelsPerMeter=11810;
pbmi->bmiHeader.biClrUsed=0;
pbmi->bmiHeader.biClrImportant=0;
BITMAPFILEHEADERhdr;//bitmapfile-header
BITMAPINFOHEADER*pbih;//bitmapinfo-header
pbih=（BITMAPINFOHEADER*）pbmi;
hdr.bfType=0x4d42;//0x42="B"0x4d="M"
hdr.bfSize=（DWORD）（sizeof（BITMAPFILEHEADER）+
pbih->biSize+pbih->biSizeImage）;
hdr.bfReserved1=0;
hdr.bfReserved2=0;
hdr.bfOffBits=（DWORD）sizeof（BITMAPFILEHEADER）+pbih->biSize;
fwrite（&hdr,sizeof（BITMAPFILEHEADER）,1,pf）;//写入位图文件头
fwrite（pbih,sizeof（BITMAPINFOHEADER）,1,pf）;//写入位图信息头
inti;
BYTE*p1;
for（i=m_Height-1;i>=0;i--）
{
p1=m_pBits+m_WidthBytes*i;
if（fwrite（p1,1,widthBytes,pf）!
=widthBytes）
{free（（HLOCAL）pbmi）;fclose（pf）;returnFALSE;}
}
free（（HLOCAL）pbmi）;
fclose（pf）;
returnTRUE;
}
4.组建程序
在LImage.cpp处于当前编辑窗口时，点击菜单“组建——编译”，或点击相应的工具栏图标，对LImage.cpp进行编译。
在VC主界面下侧的组合窗口中将显示编译的状态。
当编译出现错误时，按F4键将定位到源程序的错误处，然后检查并改正错误。
四、定义图像文档实现图像读/写
1.添加头文件
在DIPLJJ.h文件中添加如下一行代码：
（其中灰色部分为程序中已有的代码，后同）
#include"resource.h"//mainsymbols
#include"L
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