数 字 图 像 处 理 上 机 指 导.docx
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数字图像处理上机指导
VC++数字图像处理上机指导
（试用版）
桂进斌编著
适用专业：
电子信息相关专业
2011年3月
实验一、VC6.0下bmp位图的读取与显示
实验目的：
掌握windowsBMP格式位图文件的基本格式。
会使用VC++读取图像数据并显示。
实验内容：
1、在VC6.0环境下，生成MFC应用程序框架。
2、在已生成的应用程序中，加BMP位图读取与显示的代码，从已有文件中读取bmp格式文件并在视图中显示。
实验原理及步骤：
基本知识：
BMP位图文件格式
BMP位图文件中主要由4部分内容组成：
1、文件头BITMAPFILEHEADER为一STRUCTURE：
typedefstructtagBITMAPFILEHEADER{
WORDbfType;//文件类型，必须为“BM”或0x424d
DWORDbfSize;//文件大小
WORDbfReserved1;//保留
WORDbfReserved2;//保留
DWORDbfOffBits;//从文件头到实际位图数据的偏移字节数
}BITMAPFILEHEADER,FAR*LPBITMAPFILEHEADER,*PBITMAPFILEHEADER;
2、位图信息头BITMAPINFOHEADER，定义如下：
typedefstructtagBITMAPINFOHEADER{
DWORDbiSize;//structuresize
LONGbiWidth;//imagewidth
LONGbiHeight;//imageheight
WORDbiPlanes;//valueis1
WORDbiBitCount;//colorbits
DWORDbiCompression;//compressionornot
DWORDbiSizeImage;//Imagesize=width*height（其中width必须为4的倍数。
LONGbiXPelsPerMeter;//
LONGbiYPelsPerMeter;
DWORDbiClrUsed;//
DWORDbiClrImportant;
}BITMAPINFOHEADER,FAR*LPBITMAPINFOHEADER,*PBITMAPINFOHEADER;
3、调色板
typedefstructtagRGBQUAD{
BYTErgbBlue;
BYTErgbGreen;
BYTErgbRed;
BYTErgbReserved;
}RGBQUAD;用于存放图像的颜色。
4、图像的实际数据。
对于2色图，用1位表示像素的值。
对于16色图，用4位表示像素的值。
对于256色图，一个字节刚好表示1个像素。
对于用到调色板的位图，图像数据就是该像素颜色在调色板中索引值，对于真彩色，不用调色板，三个字节的数据分别代表图像的B、G、R。
1、生成一名为dip的基于MFC的应用程序框架：
选择file菜单new选项，在打开的窗口中选择project选项，选中MFCAppWizard（exe）。
并在projectname输入dip,选择存放project的位置。
如下图所示。
选择ok，进入下一步。
选择singledocument，并在最后CdipView类的基类中选择CscrollView，使应用程序视图具有滚动条。
具体过程可参阅VC++6.0上机指导。
2、在应用程序中加入具体的函数和变量。
（1）在CdipView.h中加入如入变量：
public:
intm_x;
HBITMAPm_Bmp;
LPVOIDm_ColorList;
LPBYTEm_Image;
LPBITMAPINFOHEADERm_DibHead;
enumallocate{None,crtallocate,heapallocate};
allocatem_nBmpallocate;
allocatem_nImageallocate;
DWORDm_ImageSize;
intm_nPalette;
HANDLEm_hFile;
HANDLEm_hMap;
LPVOIDm_lpvFile;
HPALETTEm_hPalette;
HGLOBALm_hGlob;
利用ClassWizard向CdipView类中加入如下成员函数。
voidzftjh（unsignedchar*lpDib,longlWidth,longlHeight）;
voidSetPaletteSize（intnBitCount）;
voidClear（）;
BOOLReadFile（CFile*pFile）;
BOOLSetPalette（）;
BOOLGetPalette（）;
BOOLDibToDC（CDC*pDC,CSizesize）;
BOOLMemToDib（LPVOIDlmem）;
CSizeGetDibSize（）;
并在具体的函数实现其功能，具体代码见附录1。
（2）利用资源编辑器，在主菜单中添加消息响应函数OnFileOpen（），并加入入下代码：
CFileDialogfiledlg（TRUE,"bmp","*.bmp"）;
if（filedlg.DoModal（）!
=IDOK）
return;
CFilemyfile;
myfile.Open（filedlg.GetPathName（）,CFile:
:
modeRead）;
if（ReadFile（&myfile）==TRUE）
Invalidate（）;
SetPalette（）;
附录1：
读取bmp位图的函数代码。
CSizeCDipView:
:
GetDibSize（）
{
if（m_DibHead==NULL）
returnCSize（0,0）;
returnCSize（（int）m_DibHead->biWidth,（int）m_DibHead->biHeight）;
}
BOOLCDipView:
:
MemToDib（LPVOIDlmem）
{
Clear（）;
m_DibHead=（LPBITMAPINFOHEADER）lmem;
SetPaletteSize（m_DibHead->biBitCount）;
m_Image=（LPBYTE）m_ColorList+sizeof（RGBQUAD）*m_nPalette;
GetPalette（）;
returnTRUE;
}
BOOLCDipView:
:
DibToDC（CDC*pDC,CSizesize）
{
if（m_DibHead==NULL）
returnFALSE;
if（m_hPalette!
=NULL）
{
HDChdc=pDC->GetSafeHdc（）;
:
:
SelectPalette（hdc,m_hPalette,TRUE）;
}
pDC->SetStretchBltMode（COLORONCOLOR）;
:
:
StretchDIBits（pDC->GetSafeHdc（）,0,0,size.cx,size.cy,
0,0,m_DibHead->biWidth,m_DibHead->biHeight,
m_Image,（LPBITMAPINFO）m_DibHead,DIB_RGB_COLORS,
SRCCOPY）;
returnTRUE;
}
BOOLCDipView:
:
GetPalette（）
{
if（m_nPalette==0）
returnFALSE;
if（m_hPalette!
=NULL）
:
:
DeleteObject（m_hPalette）;
LPLOGPALETTEpTempPalette=（LPLOGPALETTE）newchar[2*sizeof（WORD）+
m_nPalette*sizeof（PALETTEENTRY）];
pTempPalette->palVersion=0x30;
pTempPalette->palNumEntries=m_nPalette;
LPRGBQUADpRGBQuad=（LPRGBQUAD）m_ColorList;
for（inti=0;i{
pTempPalette->palPalEntry[i].peRed=pRGBQuad->rgbRed;
pTempPalette->palPalEntry[i].peGreen=pRGBQuad->rgbGreen;
pTempPalette->palPalEntry[i].peBlue=pRGBQuad->rgbBlue;
pTempPalette->palPalEntry[i].peFlags=0;
pRGBQuad++;
}
m_hPalette=:
:
CreatePalette（pTempPalette）;
deletepTempPalette;
returnTRUE;
}
BOOLCDipView:
:
SetPalette（）
{
if（m_nPalette!
=0）
returnFALSE;
CClientDCdc（this）;
CDC*pDC=&dc;
m_hPalette=:
:
CreateHalftonePalette（pDC->GetSafeHdc（））;
returnTRUE;
}
BOOLCDipView:
:
ReadFile（CFile*pFile）
{
intnCount,nSize;
BITMAPFILEHEADERbmfh;
Clear（）;
try{
nCount=pFile->Read（（LPVOID）&bmfh,sizeof（BITMAPFILEHEADER））;
if（nCount!
=sizeof（BITMAPFILEHEADER））{
thrownewCException;
}
if（bmfh.bfType!
=0x4d42）{
thrownewCException;
}
nSize=bmfh.bfOffBits-sizeof（BITMAPFILEHEADER）;
m_DibHead=（LPBITMAPINFOHEADER）newchar[nSize];
m_nBmpallocate=m_nImageallocate=crtallocate;
nCount=pFile->Read（m_DibHead,nSize）;
SetPaletteSize（m_DibHead->biBitCount）;
GetPalette（）;
m_Image=（LPBYTE）newchar[m_ImageSize];
nCount=pFile->Read（m_Image,m_ImageSize）;
}
catch（CException*tmpc）{
AfxMessageBox（"文件读取错误"）;
tmpc->Delete（）;
returnFALSE;
}
returnTRUE;
}
voidCDipView:
:
Clear（）
{
if（m_hFile==NULL）return;
:
:
UnmapViewOfFile（m_lpvFile）;
:
:
CloseHandle（m_hMap）;
:
:
CloseHandle（m_hFile）;
m_hFile=NULL;
if（m_nBmpallocate==crtallocate）{
delete[]m_DibHead;
}
elseif（m_nBmpallocate==heapallocate）{
:
:
GlobalUnlock（m_hGlob）;
:
:
GlobalFree（m_hGlob）;
}
if（m_nImageallocate==crtallocate）delete[]m_Image;
if（m_hPalette!
=NULL）:
:
DeleteObject（m_hPalette）;
if（m_Bmp!
=NULL）:
:
DeleteObject（m_Bmp）;
m_nBmpallocate=m_nImageallocate=None;
m_hGlob=NULL;
m_DibHead=NULL;
m_Image=NULL;
m_ColorList=NULL;
m_nPalette=0;
m_ImageSize=0;
m_lpvFile=NULL;
m_hMap=NULL;
m_hFile=NULL;
m_Bmp=NULL;
m_hPalette=NULL;
}
voidCDipView:
:
SetPaletteSize（intnBitCount）
{
if（m_DibHead->biSize!
=sizeof（BITMAPINFOHEADER））{
thrownewCException;
}
m_ImageSize=m_DibHead->biSizeImage;
if（m_ImageSize==0）{
DWORDdwBytes=（（DWORD）m_DibHead->biWidth*
m_DibHead->biBitCount）/32;
if（（（DWORD）m_DibHead->biWidth*m_DibHead->biBitCount）%32）
{
dwBytes++;
}
dwBytes*=4;
m_ImageSize=dwBytes*m_DibHead->biHeight;
}
m_ColorList=（LPBYTE）m_DibHead+sizeof（BITMAPINFOHEADER）;
if（（m_DibHead==NULL）||（m_DibHead->biClrUsed==0））{
switch（nBitCount）{
case1:
m_nPalette=2;
break;
case4:
m_nPalette=16;
break;
case8:
m_nPalette=256;
break;
case16:
case24:
case32:
m_nPalette=0;
break;
default:
ASSERT（FALSE）;
}
}
else{
m_nPalette=m_DibHead->biClrUsed;
}
ASSERT（（m_nPalette>=0）&&（m_nPalette<=256））;
}
作业与思考：
分析上述代码，说明每一部分的功能。
实验二、bmp位图的二值化与反色
实验目的：
理解图像的象素操作。
理解二值化与反色的本质。
实验内容及步骤：
1、根据实验一的结果，VC6.0开发环境下的资源编辑器中，在主菜单下添加一名为“点运算”的菜单。
并添加两个分别名为“二值化”与“反色”的子菜单项。
分别给它们名为“IDM_ERZH”、“IDM_FANCE”的ID。
2、打开classwizard，分别为下述两菜单项加入相应的消息映射函数。
3、在函数体中加入二值化和反色的实现代码。
4、在两函数体最后加入更新视图的函数：
Invalidate。
思考与练习：
1、说明影响二值化效果的参数是什么？
2、说明反色的原理是什么？
实验二、直方图编程
实验目的：
深入理解直方图的概念，学习VC++对话框中图形绘制的基本方法及步骤。
实验步骤：
1、在点运算的主菜单中添加一名为直方图的菜单资源，命名资源ID为IDM_ZFT 。
2、利用类向导添加相应消息响应函数。
3、展开Resource选项中Dialog项，右键单击该项，选择InsertDialog项，添加一对话框资源，并命名为IDD_ZFT_DIALOG。
4、编辑对话框资源，添加一PICTURE控件，两个button控件，并分别设置相应的ID号（一个为ID_OK，一个为ID_CANCEL）并加入相应的消息响应函数。
5、在ID_OK的消息响应函数中加入直方图的绘制代码，见附1。
6、编译运行。
作业与思考：
写出在对话框中绘图的基本步骤。
实验三、直方图均衡化实现图像增强
实验目的：
掌握直方图均衡化的原理。
掌握直方图均衡化实现图像增强的实现方法。
实验原理：
见课本第四章。
实验内容及步骤：
利用直方图均衡化实现图像增强。
1、在资源编辑器中添加一菜单项，给定一ID号。
用于表示直方图增强的选项。
2、利用类向导添加相应的消息响映函数。
在函数体中加入下述代码。
if（m_DibHead->biBitCount!
=8）
{
MessageBox（"当前版本仅支持256色位图的操作！
","系统提示！
",MB_ICONINFORMATION|MB_OK）;
return;
}
zftjh（m_Image,m_DibHead->biWidth,m_DibHead->biHeight）;
Invalidate（）；
其中函数zftjh的实现代码如下：
zftjh（unsignedchar*lpDib,longlWidth,longlHeight）
{
unsignedchar*lpsrc;
longlresult（0）;
longi,j;
unsignedcharbMap[256];
longlCount[256];
for（i=0;i<256;i++）
lCount[i]=0;
for（i=0;ifor（j=0;j{
lpsrc=lpDib+i*lWidth+j;
lCount[*lpsrc]++;
}
for（i=0;i<256;i++）
{
lresult=0;
for（j=0;j<=i;j++）
lresult+=lCount[j];
bMap[i]=（lresult*255）/lHeight/lWidth;
}
for（i=0;ifor（j=0;j{
lpsrc=lpDib+i*lWidth+j;
*lpsrc=bMap[*lpsrc];
}
}
3、编译、运行。
查看结果。
思考与作业：
1、提交上机报告，要求说明实验的原理及具体的实现过程。
2、试说明为什么直方图均衡能实现图像的增强。
实验四、图像的平滑与锐化
实验目的：
掌握图像平滑与锐化的基本原理。
用C++编程实现图像的平滑与锐化。
实验内容：
1、选择一种平滑方式对图像进行平滑操作。
2、选择一种锐化方法对图像进行锐化操作。
3、分析图像的平滑与锐化的作用是什么。
4、试分析各种方法的特点。
实验步骤：
1、在主菜单中添加图像增强的菜单项，并添加相应的图像平滑与图像锐化两个子菜单项。
2、利用类向导添加相应的消息响应函数。
实现图像的平滑与锐化操作。
3、打开一幅图像，先进行平滑，然后再进行锐化操作。
观察图像的变化情况。
思考与作业：
1、提交上机报告，要求说明图像平滑与锐化的原理。
2、说明各种平滑方法对图像的操作结果有什么不同？
3、说明哪一种锐化方法最好？
为什么？
实验五、图像的无约束复原
实验目的：
掌握图像无约束复原的原理及应用。
实验内容及步骤：
1、对一幅图像加入运动因素，模拟图像由于运动产生模糊的图像。
2、对上述的模糊图像进行复原。
比较复原的图像与原图像。
实验步骤：
1、在主菜单中加入图像复原菜单项，并添加两子菜单项，分别为“模糊”和“复原”。
并赋以相应的ID号。
2、利用类向导加入相应的消息响应函数。
并完成两个函数代码的编写。
3、观察结果，比较复原后的图像与没有模糊时的图像。
思考与作业：
1、提交上机报告，具体要求同前。
2、举例说明图像复原的应用。
实验六、图像的频域处理（低通、高通）
实验目的：
理解图像傅立叶变换，掌握二维FFT函数的调用方法。
理解图像频谱的物理意义。
实验内容及步骤：
1、在菜单中添加一选项，然后建立消息映射函数，在函数中调用一维傅立叶变换函数，实现二维傅立叶变换，并计算图像的频谱。
2、在菜单中添加一选项实现低通滤波。
3、在菜单中添加一选项实现高通滤波。
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