光学图象处理课程设计.docx

1、光学图象处理课程设计光学图象处理实验（课程设计）指导说明书信息物理与工程系王振东2003年5月一、实验（课程设计）目的：通过本实验（课程设计），掌握数字图象处理的基本原理；掌握Visual C+、或Matlab、或VB等WINODWS编程软件的使用；掌握程序的编辑、编译和调试方法；掌握基本数字图象文件格式；掌握图象输入、输出软件接口。二、实验（课程设计）仪器PC微型计算机一台，Visual C+、或Matlab、或VB等WINODWS编程软件。实验样图及图像程序接口。三、实验（课程设计）原理在PC机平台及WINODWS操作系统上，以通用编程软件通过软件编程实现数字图象文件的读取、存储、显示，同

2、时设计一种或几种数字图象处理算法并调试实现，将处理结果以图象方式显示，完成数字图象处理的基本过程。四、实验（课程设计）步骤1 按要求进行设计选题（选题范围附后）；2 查阅相关资料，筛选并确定算法；3 仔细阅读相关软件使用手册，了解软件编程方法；4 按格式输入编制好的程序；5 对程序进行编译，查找语法错误；6 根据编译过程指出的错误，修改错误，直到编译通过；7 开始调试算法，通过观察输出结果的变化，查找算法错误，直至算法调试正确；8 完成程序整理，并编译出最终版本的可执行程序；9 根据要求完成课程设计（实验）报告。五、实验（课程设计）要求在进行实验（课程设计）前要预习，必须基本掌握其中一种WIN

3、ODWS编程软件的使用。熟悉数字图象处理的基本原理和过程，掌握基本数字图象文件格式；掌握图象输入、输出软件接口。掌握设计数字图象处理算法的过程和方法并调试实现。六、实验（课程设计）结果实验（课程设计）报告。源程序和可执行程序。七、选题范围（一）通用选题1 图象编码：a.哈夫曼编码， b.游程长度编码，c.香农编码，d.其它熵编码；2 图象变换：a.快速二维离散傅氏变换， b.离散余弦变换，c.离散沃尔什变换，d.离散小波变换；3 图象增强：a.灰度级校正， b. 灰度级变换，c.直方图修正，d.直方图均衡，e.同态增晰，f.噪声平滑，g.中值滤波，h.锐化，i.几何校正；4 图象复原：a.反向

4、滤波， b. 最小二乘滤波，c.同态滤波，d.卡尔曼滤波；5 图象分割：a.阈值分割， b. 边界检测，c.骨架提取，d.区域生长，e.同分裂合并，f. 区域标记； 6 图象识别：a. 边界表达（链码，曲线拟合，转折能量法）， b. 边界描述（矩形度，圆形度，矩，傅立叶形状描述），c. Hough变换，d. 广义Hough变换，e. 区域表达（四叉树，骨架），f. 区域描述（投影，不变矩），g. 纹理描述符，h.贝叶斯判决，i. 模板匹配；7 图象重建：a.傅立叶变换重建， b. 滤波反投影重建，c.代数迭代重建。（二）专用选题1光斑定位问题的研究。即通过对一个光斑图象的处理，精确地找出光斑的

5、中心坐标，并确定其定位精度；2数值方法提高图象分辨率的研究。即通过对一个图象的数学插值处理，获得比物理图象分辨率更高的图象，并对不同数学插值算法的效果和可实现性进行比较；3中值滤波算法的优化设计研究。包括效果优化和计算量优化。4图象匹配识别。即已知一幅标准图象，然后与其它图象进行比较，判断该图象与标准图象的匹配程度。5光学自动对焦算法。在光学系统成像过程中，通过所成的像清晰与否来判断光学系统的对焦是否准确。6自选。八、实验（课程设计）报告要求1标题、作者（可多人，但不超过三人，排名分先后）；2背景或关于该类方法的概述。可在通用选题中一个题目中选择某一小类的问题进行研究，或选择一个专用选题讨论；

6、3所选择的方法的讨论（包括效果、可实现性，至少两种以上的方法，以及详细的实现流程）；4源程序及详细说明；5结论，包括实际效果以及与预期的对比及原因分析；6参考文献，不少于8篇，必须有杂志文章4篇；7篇幅不少于4000字。九、实验（课程设计）报告样例数值方法提高图像分辨率的研究作者：XXX, XXX, XXX单位：南京理工大学摘要：本文采用了两种插值方法提高图像分辨率， (略) 本实验的程序是在VB环境中完成的。关键字：象素 分辨率一、提高图像分辨率的背景图像分辨率（即区分细节的程度）与采样点和灰度级的个数紧密相关。(略)二、预处理步骤直方图均衡化原理 ：由于原图像较为暗淡，故采用直方图均衡化增

7、强其整体对比度。(略)流程图：计算量：乘法运算256*3=768次，加法运算lenx*leny+2*256=lenx*leny+512次。(略)三、两种插值方法 都是将预处理后的ii(lenx,leny)插值生成dest(2*lenx-1,2*leny-1),对应的原象素不加处理，边缘上的插值点采用简单的两点平均法，新行新列的插值点用四点平均法，所有的插值点都是用原象素矩阵生成的。1两点平均法原理：如图4.1，原行原列中的插值点取两点平均法，即为拉格朗日插值的线性处理。(略)2三次的拉格朗日插值法(略) 3对三次样条插值的讨论(略)所以要解得次线性方程组，(略)。四、结论：速度：由于本程序是在

8、VB环境中进行的，所以运行速度较慢，大约需3-4 秒钟才能出来一幅图像。两种方法的比较：(略)。六源程序及详细说明（略）：七参考文献：(略)十、实验（课程设计）图象接口程序代码/ dibapi.h#ifndef _INC_DIBAPI#define _INC_DIBAPI/ DIB句柄DECLARE_HANDLE(HDIB);/ DIB常量#define PALVERSION 0x300/* DIB宏 */ 判断是否是Win 3.0的DIB#define IS_WIN30_DIB(lpbi) (*(LPDWORD)(lpbi) = sizeof(BITMAPINFOHEADER)/ 计算矩形区

9、域的宽度#define RECTWIDTH(lpRect) (lpRect)-right - (lpRect)-left)/ 计算矩形区域的高度#define RECTHEIGHT(lpRect) (lpRect)-bottom - (lpRect)-top)/ 在计算图像大小时，采用公式：biSizeImage = biWidth biHeight。/ 是biWidth，而不是biWidth，这里的biWidth必须是4的整倍数，表示/ 大于或等于biWidth的，离4最近的整倍数。WIDTHBYTES就是用来计算/ biWidth#define WIDTHBYTES(bits) (bits

10、) + 31) / 32 * 4)/ PCX文件头结构typedef struct BYTE bManufacturer; BYTE bVersion; BYTE bEncoding; BYTE bBpp; WORD wLeft; WORD wTop; WORD wRight; WORD wBottom; WORD wXResolution; WORD wYResolution; BYTE bPalette48; BYTE bReserved; BYTE bPlanes; WORD wLineBytes; WORD wPaletteType; WORD wSrcWidth; WORD wSrc

11、Depth; BYTE bFiller54; PCXHEADER;/ 函数原型BOOL WINAPI PaintDIB (HDC, LPRECT, HDIB, LPRECT, CPalette* pPal);BOOL WINAPI CreateDIBPalette(HDIB hDIB, CPalette* cPal);LPSTR WINAPI FindDIBBits (LPSTR lpbi);DWORD WINAPI DIBWidth (LPSTR lpDIB);DWORD WINAPI DIBHeight (LPSTR lpDIB);WORD WINAPI PaletteSize (LPST

12、R lpbi);WORD WINAPI DIBNumColors (LPSTR lpbi);WORD WINAPI DIBBitCount(LPSTR lpbi);HGLOBAL WINAPI CopyHandle (HGLOBAL h);BOOL WINAPI SaveDIB (HDIB hDib, CFile& file);HDIB WINAPI ReadDIBFile(CFile& file);BOOL WINAPI DIBToPCX256(LPSTR lpDIB, CFile& file);HDIB WINAPI ReadPCX256(CFile& file);#endif /!_IN

13、C_DIBAPI/ */ 文件名：dibapi.cpp/ DIB(Independent Bitmap) API函数库：/ PaintDIB() - 绘制DIB对象/ CreateDIBPalette() - 创建DIB对象调色板/ FindDIBBits() - 返回DIB图像象素起始位置/ DIBWidth() - 返回DIB宽度/ DIBHeight() - 返回DIB高度/ PaletteSize() - 返回DIB调色板大小/ DIBNumColors() - 计算DIB调色板颜色数目/ CopyHandle() - 拷贝内存块/ SaveDIB() - 将DIB保存到指定文件中/

14、ReadDIBFile() - 重指定文件中读取DIB对象/ DIBToPCX256() - 将指定的256色DIB对象保存为256色PCX文件/ ReadPCX256() - 读取256色PCX文件/ *#include stdafx.h#include dibapi.h#include #include #include #include /* Dib文件头标志（字符串BM，写DIB时用到该常数） */#define DIB_HEADER_MARKER (WORD) (M m_hObject; / 选中调色板 hOldPal = :SelectPalette(hDC, hPal, TRUE

15、); / 设置显示模式 :SetStretchBltMode(hDC, COLORONCOLOR); / 判断是调用StretchDIBits()还是SetDIBitsToDevice()来绘制DIB对象 if (RECTWIDTH(lpDCRect) = RECTWIDTH(lpDIBRect) & (RECTHEIGHT(lpDCRect) = RECTHEIGHT(lpDIBRect) / 原始大小，不用拉伸。 bSuccess = :SetDIBitsToDevice(hDC, / hDC lpDCRect-left, / DestX lpDCRect-top, / DestY REC

16、TWIDTH(lpDCRect), / nDestWidth RECTHEIGHT(lpDCRect), / nDestHeight lpDIBRect-left, / SrcX (int)DIBHeight(lpDIBHdr) - lpDIBRect-top - RECTHEIGHT(lpDIBRect), / SrcY 0, / nStartScan (WORD)DIBHeight(lpDIBHdr), / nNumScans lpDIBBits, / lpBits (LPBITMAPINFO)lpDIBHdr, / lpBitsInfo DIB_RGB_COLORS); / wUsage

17、 else / 非原始大小，拉伸。 bSuccess = :StretchDIBits(hDC, / hDC lpDCRect-left, / DestX lpDCRect-top, / DestY RECTWIDTH(lpDCRect), / nDestWidth RECTHEIGHT(lpDCRect), / nDestHeight lpDIBRect-left, / SrcX lpDIBRect-top, / SrcY RECTWIDTH(lpDIBRect), / wSrcWidth RECTHEIGHT(lpDIBRect), / wSrcHeight lpDIBBits, / lp

18、Bits (LPBITMAPINFO)lpDIBHdr, / lpBitsInfo DIB_RGB_COLORS, / wUsage SRCCOPY); / dwROP / 解除锁定 :GlobalUnlock(HGLOBAL) hDIB); / 恢复以前的调色板 if (hOldPal != NULL) :SelectPalette(hDC, hOldPal, TRUE); / 返回 return bSuccess;/* 函数名称：* CreateDIBPalette()* 参数:* HDIB hDIB - 指向DIB对象的指针* CPalette* pPal - 指向DIB对象调色板的指针

19、* 返回值:* BOOL - 创建成功返回TRUE，否则返回FALSE。* 说明:* 该函数按照DIB创建一个逻辑调色板，从DIB中读取颜色表并存到调色板中，* 最后按照该逻辑调色板创建一个新的调色板，并返回该调色板的句柄。这样* 可以用最好的颜色来显示DIB图像。*/BOOL WINAPI CreateDIBPalette(HDIB hDIB, CPalette* pPal) / 指向逻辑调色板的指针 LPLOGPALETTE lpPal; / 逻辑调色板的句柄 HANDLE hLogPal; / 调色板的句柄 HPALETTE hPal = NULL; / 循环变量 int i; / 颜色

20、表中的颜色数目 WORD wNumColors; / 指向DIB的指针 LPSTR lpbi; / 指向BITMAPINFO结构的指针（Win3.0） LPBITMAPINFO lpbmi; / 指向BITMAPCOREINFO结构的指针 LPBITMAPCOREINFO lpbmc; / 表明是否是Win3.0 DIB的标记 BOOL bWinStyleDIB; / 创建结果 BOOL bResult = FALSE; / 判断DIB是否为空 if (hDIB = NULL) / 返回FALSE return FALSE; / 锁定DIB lpbi = (LPSTR) :GlobalLock

21、(HGLOBAL) hDIB); / 获取指向BITMAPINFO结构的指针（Win3.0） lpbmi = (LPBITMAPINFO)lpbi; / 获取指向BITMAPCOREINFO结构的指针 lpbmc = (LPBITMAPCOREINFO)lpbi; / 获取DIB中颜色表中的颜色数目 wNumColors = :DIBNumColors(lpbi); if (wNumColors != 0) / 分配为逻辑调色板内存 hLogPal = :GlobalAlloc(GHND, sizeof(LOGPALETTE) + sizeof(PALETTEENTRY) * wNumColo

22、rs); / 如果内存不足，退出 if (hLogPal = 0) / 解除锁定 :GlobalUnlock(HGLOBAL) hDIB); / 返回FALSE return FALSE; lpPal = (LPLOGPALETTE) :GlobalLock(HGLOBAL) hLogPal); / 设置版本号 lpPal-palVersion = PALVERSION; / 设置颜色数目 lpPal-palNumEntries = (WORD)wNumColors; / 判断是否是WIN3.0的DIB bWinStyleDIB = IS_WIN30_DIB(lpbi); / 读取调色板 fo

23、r (i = 0; i palPalEntryi.peRed = lpbmi-bmiColorsi.rgbRed; / 读取绿色分量 lpPal-palPalEntryi.peGreen = lpbmi-bmiColorsi.rgbGreen; / 读取蓝色分量 lpPal-palPalEntryi.peBlue = lpbmi-bmiColorsi.rgbBlue; / 保留位 lpPal-palPalEntryi.peFlags = 0; else / 读取红色分量 lpPal-palPalEntryi.peRed = lpbmc-bmciColorsi.rgbtRed; / 读取绿色分量

24、 lpPal-palPalEntryi.peGreen=lpbmc-bmciColorsi.rgbtGreen; / 读取红色分量 lpPal-palPalEntryi.peBlue = lpbmc-bmciColorsi.rgbtBlue; / 保留位 lpPal-palPalEntryi.peFlags = 0; / 按照逻辑调色板创建调色板，并返回指针 bResult = pPal-CreatePalette(lpPal); / 解除锁定 :GlobalUnlock(HGLOBAL) hLogPal); / 释放逻辑调色板 :GlobalFree(HGLOBAL) hLogPal); / 解除锁定 :GlobalUnlock(HGLOBAL) hDIB);