《图像处理》实验指导书.docx

1、图像处理实验指导书图像处理实验指导书蔡利梅 李剑 编信息与电气工程学院学生实验守则一、学生进入实验室必须遵守实验室的规章制度，遵守课堂纪律，保持实验室的安静和整洁，爱护实验室的一切设施。二、实验课前要认真预习实验指导书，写出实验预习报告，并经教师批阅后方可进行实验。三、实验课中要遵守操作规程，不要带电连接、更改或拆除线路。线路接好后，经指导老师检查后，方可接通电源进行实验。对于软件上机实验，不得随意删改计算机中原有的文件。四、学生实验前对实验所用仪器设备要了解其操作规程和使用方法，凡因不预习或不按使用方法进行操作而造成仪器设备损坏者，除书面检查外，按学校规定进行赔偿。五、实验中主意安全，遇到事

2、故应立即关断电源并报告教师检查处理。六、实验完毕后要做好整理工作，实验数据必须经指导教师签阅后，才能拆除线路，并将仪器、设备、凳子等按规定放好，经同意后方可离开实验室。七、因故缺课的学生可向实验室申请一次补做机会。无故缺课或无故迟到（15分钟以上）的不予补做，该次实验无成绩；累计三次者，该实验课以不及格论，并不得参加该门理论课程的考试。八、实验室仪器设备不能擅自搬动调换，更不能擅自带出实验室。信息与电气工程学院专业实验中心二六年九月图像处理实验一 直方图均衡化一、实验意义及目的（1）进一步加深对图像直方图均衡化的理解（2）掌握如何编程实现图像直方图均衡化二、预备知识 （1）BMP图像格式、直方

3、图均衡化原理（2）VC 6.0 编程技术三、实验原理1、BMP图像格式BITMAPFILEHEADER位图文件头BITMAPINFOHEADER位图信息头RGBQUAD调色板DATA图像数据（1）位图文件头typedef struct tagBITMAPFILEHEADERWORD bfType; /文件类型，必是”BM” 0x4D42DWORD bfSize; /指定文件大小（单位：字节）WORD bfReserved1; /保留字，不考虑WORD bfReserved2; /保留字，不考虑DWORD bfOffBits; /从文件头到位图数据的偏移字节数 BITMAPFILEHEADER（

4、2）位图信息头typedef struct tagBITMAPINFOHEADER DWORD biSize; /本结构的长度，40个字节 DWORD biWidth; /图像宽，单位是像素 DWORD biHeight; /图像高，单位是像素 WORD biPlanes; /必须是1（位平面） WORD biBitCount ；/颜色位数，1，4，8，24 DWORD biCompression; /压缩类型，如/BI_RGB,BI_RLE4DWORD biSizeImage; /实际位图数据占用的字节数DWORD biXPelsPerMeter; /水平分辨率DWORD biYPelsPe

5、rMeter; /垂直分辨率DWORD biClrUsed; /实际使用的颜色数DWORD biClrImportant; /重要的颜色数 BITMAPINFOHEADER;（3）调色板单元typedef struct tagRGBQUADBYTE rgbBlue; /该颜色的蓝色分量BYTE rgbGreen; /该颜色的绿色分量BYTE rgbRed; /该颜色的红色分量BYTE rgbReserved; /保留值，不考虑 RGBQUAD;（4）图像数据 图像中的颜色少于或等于256时，数据是颜色在调色板中的索引。 图像为真彩色24位或更多，没有调色板，图像数据直接是每一个像素的颜色值B、

6、G、R。 位图的存储顺序：从左到右、从下到上；即图像数据中的第一个数是图像的最左下角的像素值。2、直方图均衡化（1）原理采用灰度级r的累计分布函数作为变换函数，把原始的灰度级r变换为s，使得变换后的图像灰度级分布具有均匀概率密度。（2）步骤 统计原图像的直方图 计算新的灰度级 修正sk为合理的灰度级 计算新的直方图 生成新的图像四、直方图均衡化实验步骤1、创建应用程序框架（1）打开Microsoft Visual C+ 运行环境，选择File 菜单，单击New，在打开的对话框中，选中Projects页的MFC AppWizardexe，在Project name中输入test，设定Projec

7、t 的Location，选定Create new workspace，点击OK，进入下一步设置。（2）在新打开的对话框中，选定Single document，单击Next。（3）在以后的各步中，采用默认设置。在最后一步，选择Finish。（4）编译、运行，生成一个简单的Windows界面。2、实现BMP文件的打开和显示（1）为“文件/打开”添加基于文档类的消息响应函数打开菜单View，选择ClassWizard，在打开的对话框中，进入Message Maps，在Class name中选择CTestDoc类，在Object IDs中选择ID_FILE_OPEN，然后选中Messages中的COM

8、MAND，单击右侧的Add Function菜单，在弹出的小对话框中点击OK，选择了默认的函数名；单击Edit Code按钮，则进入TestDoc.cpp编辑函数。 （2）在文档类的头文件中添加相关变量打开TestDoc.h文件，在其中的一个public下，添加以下变量： BITMAPFILEHEADER* fileheader; BITMAPINFOHEADER* infoheader; CString FileName; CFile file; BYTE* BMPData; RGBQUAD *pal; bool flag; int linebytes;（3）定义宏定义 在 TestDoc.

9、cpp文件中OnFileOpen( )函数前定义宏定义，计算存储一行像素需要的字节数：#define WIDTHBYTES(x) (x)+31)/32*4) （4）编辑函数void CTestDoc:OnFileOpen( )，实现图像文件的打开和数据读取void CTestDoc:OnFileOpen( )CFileDialog dlg(TRUE,0,0,OFN_HIDEREADONLY,“位图文件|*.bmp|所有文件|*.*|); if(dlg.DoModal()=IDOK) FileName=dlg.GetPathName(); if(!file.Open(FileName,CFile

10、:modeRead) return; fileheader=new BITMAPFILEHEADER1; infoheader=new BITMAPINFOHEADER1; file.Read(fileheader,14); if(fileheader-bfType!=0x4D42) return;file.Read(infoheader,40); if(infoheader-biCompression!=0) return; linebytes=WIDTHBYTES(infoheader-biBitCount*infoheader-biWidth); if(infoheader-biBitC

11、ount=8) pal=new RGBQUAD256; BMPData=new BYTElinebytes*infoheader-biHeight; file.Read(pal,256*4); file.Read(BMPData,linebytes*infoheader-biHeight); flag=true; else if(infoheader-biBitCount=24) BMPData=new BYTElinebytes*infoheader-biHeight; file.Read(BMPData,linebytes*infoheader-biHeight); flag=true;

12、else return; UpdateAllViews(NULL); （5）编辑TestView.cpp中的OnDraw（）函数，实现图像显示void CTestView：OnDraw（） CTestDoc* pDoc = GetDocument(); ASSERT_VALID(pDoc); if(pDoc-flag=true) int x,y,p; unsigned char r,g,b,pixel; for(y=0;yinfoheader-biHeight;y+) for(x=0;xinfoheader-biWidth;x+) if(pDoc-infoheader-biBitCount=8

13、) p=x+y*pDoc-linebytes; pixel=pDoc-BMPDatap; r=pDoc-palpixel.rgbRed; g=pDoc-palpixel.rgbGreen; b=pDoc-palpixel.rgbBlue; pDC-SetPixel(x,pDoc-infoheader-biHeight-1-y,RGB(r,g,b); else if(pDoc-infoheader-biBitCount=24) p=x*3+y*pDoc-linebytes; b=pDoc-BMPDatap; g=pDoc-BMPDatap+1; r=pDoc-BMPDatap+2; pDC-Se

14、tPixel(x,pDoc-infoheader-biHeight-1-y,RGB(r,g,b); 3、实现直方图均衡化（1）修改程序菜单，添加“直方图均衡化”菜单，ID：ID_HISTBALANCE（2）创建菜单项“直方图均衡化” 基于文档类的消息响应函数OnHistbalance()（3）编辑OnHistbalance() 函数，实现图像的直方图均衡化void CTestDoc：OnHistbalance（）if(flag=true) if(infoheader-biBitCount=8) unsigned char pixel; int x,y,p; int r256, s256; fo

15、r(x=0;x256;x+) rx=sx=0; for(y=0;ybiHeight;y+) for(x=0;xbiWidth;x+) /统计原图各个灰度出现次数 /对r累加，求sfor(y=0;ybiHeight;y+) for(x=0;xbiWidth;x+) /在r和s之间建立对应关系，原先像素值为r的像素变为s【r】*255/w/h UpdateAllViews(NULL); 五、实验考核编制的程序的正确运行（70%）+实验报告(30%)六、实验报告实验结束后，撰写实验报告，实验报告主题部分应包括：算法原理、程序流程、算法各部分主要函数代码以及功能注释、运行结果四部分，每部分占实验报告的

16、10%，按照撰写情况打分。图像处理实验二 设定阈值分割一、实验意义及目的（1）进一步加深对图像分割的理解（2）掌握如何编程实现图像分割二、预备知识 （1）BMP图像格式、图像分割原理（2）VC 6.0 编程技术三、实验原理1、BMP图像格式BITMAPFILEHEADER位图文件头BITMAPINFOHEADER位图信息头RGBQUAD调色板DATA图像数据2、图像分割指通过某种方法，使得画面场景中的目标物被分为不同的类别。通常图像分割的实现方法是，将图像分为“黑”、“白”两类，这两类分别代表了两个不同的对象。因为结果图像为二值图像，所以通常又称图像分割为图像的二值化处理。阈值方法是根据图像的

17、灰度值的分布特性确定某个阈值来进行图像分割，是图像分割的基本方法，关键在于分割阈值的确定。图像阈值分割原理上的计算公式如下：其中，f(i,j)为原始图像，g(i,j)为结果图像（二值），Th为阈值。四、设定阈值分割实验步骤1、打开test应用程序框架2、修改程序菜单，添加“设定阈值分割”菜单，ID：ID_THRESH3、创建菜单项“设定阈值分割” 基于文档类的消息响应函数OnThresh()4、添加设定阈值的对话框IDD_THRESHDLG（1）在对话框上添加控制按钮：一个静态文本（用于提示说明）、一个输入文本框（用于输入阈值），修改文本框的名称为IDC_THRESH。保留两个按钮OK和Can

18、cel不变（2）创建对话框类CThreshDlg。（3）给对话框类CThreshDlg添加变量打开“查看”中的“建立类向导”，选中第二个标签页“Member Variables”，选中ID为“IDC_THRESH”，点击右侧的添加变量，在弹出的对话框中设置变量名称m_thresh和类型int，设定输入数据的最小值和最大值。（5）在TestDoc.cpp文件中包含CThreshDlg头文件在TestDoc.cpp文件开始处添加“ #include ThreshDlg.h”。（6）编辑void CTestDoc:OnThresh()函数void CTestDoc:OnThresh()if(flag

19、=true) int thresh; CThreshDlg dlg; if(dlg.DoModal()=IDOK) thresh=dlg.m_thresh; else return;if(infoheader-biBitCount=8) unsigned char pixel; int x,y,p; for(y=0;ybiHeight;y+) for(x=0;xbiWidth;x+) /判断每个像素值大于还是小于阈值并予以分割 UpdateAllViews(NULL); 五、实验考核编制的程序的正确运行（70%）+实验报告(30%)六、实验报告实验结束后，撰写实验报告，实验报告主题部分应包括：

20、算法原理、程序流程、算法各部分主要函数代码以及功能注释、运行结果四部分，每部分占实验报告的10%，按照撰写情况打分。图像处理实验三 二值图像膨胀、腐蚀一、实验意义及目的（1）进一步加深对图像基于数学形态学处理算法的理解（2）掌握如何编程实现二值图像的膨胀、腐蚀处理二、预备知识 （1）BMP图像格式、数学形态学处理算法原理、二值图像的膨胀、腐蚀算法（2）VC 6.0 编程技术三、实验原理1、BMP图像格式BITMAPFILEHEADER位图文件头BITMAPINFOHEADER位图信息头RGBQUAD调色板DATA图像数据2、膨胀原理（1）定义X、B是两个集合，X被B膨胀，记为：，。（2）含义集

21、合B先作关于原点的映射，然后平移x，形成新的集合，该集合与集合X相交不为空集时的结构元素参考点的集合。3、腐蚀原理（1）定义X、B是两个集合，X被B腐蚀记为。（2）含义B平移x后仍在集合X内部的参考点集合。四、设定阈值分割实验步骤1、打开test应用程序框架2、修改程序菜单，添加“二值图像处理”下拉菜单，并添加下一级子菜单“膨胀”，ID：ID_DILATION，添加子菜单“腐蚀”，ID：ID_EROSION3、创建菜单项“膨胀” “腐蚀”基于文档类的消息响应函数OnDilation() 、OnErosion()4、添加选择结构元素形状和大小的对话框IDD_NEIGHBORDLG（1）在对话框上

22、添加控制按钮：四个单选按钮、分别对应邻域类型13、31、33、55，第一个单选按钮选择成组属性。添加成组静态控制。（2）创建对话框类CNeighborDlg。（3）给对话框类CNeighborDlg添加变量打开“查看”中的“建立类向导”，选中第二个标签页“Member Variables”，选中ID为“IDC_RADIO1”，点击右侧的添加变量，在弹出的对话框中设置变量名称m_nbtype和类型int。（5）在TestDoc.cpp文件中包含CNeighborDlg头文件在TestDoc.cpp文件开始处添加“ #include NeighborDlg.h”。（6）编辑void CTestDo

23、c:OnDilation()函数void CTestDoc:OnDilation()if(flag=true) if(bivalue) int nbtype,nbw,nbh,x,y,p,pixel=255; CNeighborDlg nbdlg; if(nbdlg.DoModal()=IDOK) nbtype=nbdlg.m_nbtype; else nbtype=0; switch(nbtype) case 0: nbw=1; nbh=3; break; case 1: nbw=3; nbh=1; break; case 2: nbw=3; nbh=3; break; case 3: nbw

24、=5; nbh=5; break; BYTE* TempData=new BYTElinebytes*infoheader-biHeight; memset(TempData,255,linebytes*infoheader-biHeight);/开辟临时空间，存放数据for(y=(nbh-1)/2;ybiHeight-(nbh-1)/2;y+) for(x=(nbw-1)/2;xbiWidth-(nbw-1)/2;x+) for(int m=-(nbh-1)/2;m(nbh-1)/2+1;m+) for(int n=-(nbw-1)/2;n(nbw-1)/2+1;n+) /判断当前邻域内是否

25、有黑色点，若有，退出循环； /若前述判断中发现黑色点，则膨胀后的图像中包含当前点，赋值0给临时存储空间的当前像素点； for(y=0;ybiHeight;y+) for(x=0;xbiWidth;x+) /把临时存储空间的数据传给BMPData delete TempData;else MessageBox(NULL,not bivalue image,system information,MB_OK); UpdateAllViews(NULL); （7）编辑void CTestDoc:OnErosion ()函数void CTestDoc:OnErosion()if(flag=true) i

26、f(bivalue) int nbtype,nbw,nbh,x,y,p,pixel=255; CNeighborDlg nbdlg; if(nbdlg.DoModal()=IDOK) nbtype=nbdlg.m_nbtype; else nbtype=0; switch(nbtype) case 0: nbw=1; nbh=3; break; case 1: nbw=3; nbh=1; break; case 2: nbw=3; nbh=3; break; case 3: nbw=5; nbh=5; break; BYTE* TempData=new BYTElinebytes*infoheader-biHeight; memset(TempData,255,linebytes*infoheader-biHeight);/开辟临时空间，存放数据for(y=(nbh-1)/2;ybiHeight-(nbh-1)/2;y+) for(x=(nbw-1)/2;xbiWidth-(nbw-1)/2;x+) for(int m=-(nbh-1)/2;m(nbh-1)/2+1;m+) for(int n=-(nbw-1)/2;n(nbw-1)/2+1;n+) /判断当前邻域内是否有白色点，若有，退出循环； /若有白色点，给临时存储空间中的当前像素点赋255； for(y=0;ybiHei