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【数字图像处理】3.MFC实现图像灰度、采样和量化功能详解

热度:1159   发布时间:2016-05-13 02:26:34
【数字图像处理】三.MFC实现图像灰度、采样和量化功能详解
        本文主要讲述基于VC++6.0 MFC图像处理的应用知识,主要结合自己大三所学课程《数字图像处理》及课件进行讲解,主要通过MFC单文档视图实现显示BMP格式图片,并通过Bitmap进行灰度处理、图片采样和量化功能。
        个人认为对初学者VC++6.0可能还是很值得学习的工具,所以采用它来讲解,而不是VS或C#。同时文章比较详细基础,希望该篇文章对你有所帮助~
       【数字图像处理】一.MFC详解显示BMP格式图片
       【数字图像处理】二.MFC单文档分割窗口显示图片
        
免费资源下载地址:
        http://download.csdn.net/detail/eastmount/8748403


一. 单文档显示BMP图片

        第一步:新建项目"MFC AppWizard(exe)",项目名为ImageProcessing,在应用程序类型中选择"单个文档",点击"确定"。在左栏的"资源视图"中,点击"Menu->IDR_MAINFRAM"可以查看并修改菜单视图。


        第二步:向CImageProcessingView类添加成员变量和成员函数。在右栏的"类视图"右键ImageProcessingView添加函数或直接在ImageProcessingView.h中直接添加public成员变量和成员函数。添加代码如下:
// Implementationpublic:	//添加成员函数	void ShowBitmap(CDC* pDC,CString BmpName); //显示位图函数	//添加成员变量	CString EntName;     //图像文件扩展名	CString BmpName;     //图像文件名称	CBitmap m_bitmap;    //创建位图对象
        同时采用类视图添加后,会自动在XXXView.h中添加函数定义,在XXXView.cpp中添加函数实现代码。



        第三步:编辑ImageProcessingView.cpp中ShowBitmap()函数。通过它显示BMP图片,其中代码及详细注释如下:
//****************显示BMP格式图片****************//void CImageProcessingView::ShowBitmap(CDC *pDC, CString BmpName){	//定义bitmap指针 调用函数LoadImage装载位图	HBITMAP m_hBitmap;	m_hBitmap = (HBITMAP) LoadImage(NULL,BmpName,IMAGE_BITMAP,0,0,		LR_LOADFROMFILE|LR_DEFAULTSIZE|LR_CREATEDIBSECTION);			/*************************************************************************/	/* 1.要装载OEM图像,则设此参数值为0  OBM_ OEM位图 OIC_OEM图标 OCR_OEM光标	/* 2.BmpName要装载图片的文件名                  	/* 3.装载图像类型: 	/*   IMAGE_BITMAP-装载位图 IMAGE_CURSOR-装载光标 IMAGE_ICON-装载图标    	/* 4.指定图标或光标的像素宽度和长度 以像素为单位    	/* 5.加载选项:	/*   IR_LOADFROMFILE-指明由lpszName指定文件中加载图像	/*   IR_DEFAULTSIZE-指明使用图像默认大小	/*   LR_CREATEDIBSECTION-当uType参数为IMAGE_BITMAP时,创建一个DIB项	/**************************************************************************/	if( m_bitmap.m_hObject )	{		m_bitmap.Detach();           //切断CWnd和窗口联系	}	m_bitmap.Attach(m_hBitmap);      //将句柄HBITMAP m_hBitmap与CBitmap m_bitmap关联		//边界	CRect rect;	GetClientRect(&rect);	//图片显示(x,y)起始坐标	int m_showX=0;	int m_showY=0;	int m_nWindowWidth = rect.right - rect.left;   //计算客户区宽度	int m_nWindowHeight = rect.bottom - rect.top;  //计算客户区高度			//定义并创建一个内存设备环境DC	CDC dcBmp;	if( !dcBmp.CreateCompatibleDC(pDC) )   //创建兼容性的DC		return;	BITMAP m_bmp;                          //临时bmp图片变量	m_bitmap.GetBitmap(&m_bmp);            //将图片载入位图中	CBitmap *pbmpOld = NULL;      	dcBmp.SelectObject(&m_bitmap);         //将位图选入临时内存设备环境		//图片显示调用函数stretchBlt	pDC->StretchBlt(0,0,m_bmp.bmWidth,m_bmp.bmHeight,&dcBmp,0,0,		m_bmp.bmWidth,m_bmp.bmHeight,SRCCOPY);		/*******************************************************************************/	/* BOOL StretchBlt(int x,int y,int nWidth,int nHeight,CDC* pSrcDC, 	/*                 int xSrc,int ySrc,int nSrcWidth,int nSrcHeight,DWORD dwRop );	/* 1.参数x、y位图目标矩形左上角x、y的坐标值      	/* 2.nWidth、nHeigth位图目标矩形的逻辑宽度和高度      	/* 3.pSrcDC表示源设备CDC指针                          	/* 4.xSrc、ySrc表示位图源矩形的左上角的x、y逻辑坐标值 	/* 5.dwRop表示显示位图的光栅操作方式 SRCCOPY用于直接将位图复制到目标环境中            	/*******************************************************************************/		dcBmp.SelectObject(pbmpOld);           //恢复临时DC的位图	DeleteObject(&m_bitmap);               //删除内存中的位图	dcBmp.DeleteDC();                      //删除CreateCompatibleDC得到的图片DC	/**	 * 面代码为后面显示第二张图片	 */}
        第四步:设置打开BMP图片函数。"查看"->"建立类向导"(Ctrl+W)->选择"类名"CImageProcessing->在命令对象ID中双击"ID_FILE_OPEN"->自动生成默认成员函数OnFileOpen,消息为COMMAND。双击成员函数(Member Functions)进入函数编辑。
        编辑ImageProcessingView.cpp函数实现打开图片,代码如下:
//****************打开文件****************//void CImageProcessingView::OnFileOpen() {	//两种格式的文件:bmp gif    CString filter;      filter="所有文件(*.bmp,*.jpg,*.gif)|*.bmp;*.jpg| BMP(*.bmp)|*.bmp| JPG(*.jpg)|*.jpg||";      CFileDialog dlg(TRUE,NULL,NULL,OFN_HIDEREADONLY,filter,NULL);                  //按下确定按钮 dlg.DoModal() 函数显示对话框      if( dlg.DoModal() == IDOK )      {          BmpName = dlg.GetPathName();     //获取文件路径名   如D:\pic\abc.bmp          EntName = dlg.GetFileExt();      //获取文件扩展名          EntName.MakeLower();             //将文件扩展名转换为一个小写字符          Invalidate();                    //调用该函数就会调用OnDraw重绘画图      }  	}
        第五步:在ImageProcessingView.cpp中找到OnDraw()函数,通过OnDraw()函数调用ShowBitmap()函数显示图片。代码如下:
void CImageProcessingView::OnDraw(CDC* pDC){	CImageProcessingDoc* pDoc = GetDocument();	ASSERT_VALID(pDoc);	// TODO: add draw code for native data here	if (!pDoc) return;      if( EntName.Compare(_T("bmp")) == 0 )      //bmp格式      {          ShowBitmap(pDC,BmpName);               //显示图片      }  }
        第六步:此时点击运行,同时点击文件-打开,即可显示图片如下图所示:

        PS:这是非常著名的一张图片莱娜图(Lenna),全图是一张花花公子封面的裸图,后成为数字图像处理的标志图片。哈哈~至于BMP图片格式参照第一篇文章


二. 读取BMP图片和保存图片

        BMP图片格式如下图所示:(参考自己文库)

        在很多处理中,都需要获取BMP图像的一些数据,如图像宽度、高度、像素大小等,后面的处理与之相关,主要的是ReadBmp函数。
       第一步:在XXXView.h中添加BMP格式图像相关的成员变量和成员函数,其中成员函数通过类视图右键添加,成员变量可以在XXXView.h中直接复制。
// Implementationpublic:	//添加成员函数	void ShowBitmap(CDC* pDC,CString BmpName); //显示位图函数	bool ReadBmp();                            //用来读取bmp个手机图片	bool SaveBmp(LPCSTR lpFileName);           //用来保存bmp格式图片	//添加成员变量	CString EntName;     //图像文件扩展名	CString BmpName;     //图像文件名称	CBitmap m_bitmap;    //创建位图对象	int	m_nWidth;		//图像实际宽度	int	m_nHeight;		//图像实际高度	int	m_nDrawWidth;	//图像显示宽度	int	m_nDrawHeight;	//图像显示高度	DWORD m_nImage;		//图像数据的字节数 只含位图	DWORD m_nSize;      //图像文件大小	int m_nLineByte;    //图像一行所占字节数	int	m_nBitCount;    //图像每个像素所占位数	int	m_nPalette;     //位图实际使用的颜色表中的颜色数		BYTE *m_pImage;         //读入图片数据后的指针	BITMAPFILEHEADER bfh;   //全局变量文件头	BITMAPINFOHEADER bih;   //全局变量信息头	RGBQUAD m_pPal;         //颜色表指针
        第二步:在ImageProcessingView.cpp中实现ReadBmp函数和SaveBmp函数。
//***************读取图片数据*************//bool CImageProcessingView::ReadBmp(){	//图片读出存储其中的东西	FILE *fp = fopen(BmpName,"rb");	if(fp==0)	{				AfxMessageBox("无法打开文件!",MB_OK,0);		return 0; 	}	//读取文件头 解决BMP格式倒置的方法	fread(&bfh.bfType,sizeof(WORD),1,fp);	fread(&bfh.bfSize,sizeof(DWORD),1,fp);	fread(&bfh.bfReserved1,sizeof(WORD),1,fp);	fread(&bfh.bfReserved2,sizeof(WORD),1,fp);	fread(&bfh.bfOffBits,sizeof(DWORD),1,fp);	//图像文件的总字节数	m_nSize = bfh.bfSize;	//判断是否是bmp格式图片	if(bfh.bfType!=0x4d42)   //'BM'	{		AfxMessageBox("不是BMP格式图片!",MB_OK,0);		return 0;	}	//读取信息头	fread(&bih.biSize,sizeof(DWORD),1,fp);	fread(&bih.biWidth,sizeof(LONG),1,fp);	fread(&bih.biHeight,sizeof(LONG),1,fp);	fread(&bih.biPlanes,sizeof(WORD),1,fp);	fread(&bih.biBitCount,sizeof(WORD),1,fp);	fread(&bih.biCompression,sizeof(DWORD),1,fp);	fread(&bih.biSizeImage,sizeof(DWORD),1,fp);	fread(&bih.biXPelsPerMeter,sizeof(LONG),1,fp);	fread(&bih.biYPelsPerMeter,sizeof(LONG),1,fp);	fread(&bih.biClrUsed,sizeof(DWORD),1,fp);	fread(&bih.biClrImportant,sizeof(DWORD),1,fp);	if(bih.biSize!=sizeof(bih))	{		AfxMessageBox("本结构所占用字节数出现错误");		return 0;	}	//位图压缩类型,必须是 0(不压缩) 1(BI_RLE8压缩类型)或2(BI_RLE压缩类型)之一	if(bih.biCompression == BI_RLE8 || bih.biCompression == BI_RLE4)	{		AfxMessageBox("位图被压缩!");		return 0;	}	//获取图像高宽和每个像素所占位数	m_nHeight = bih.biHeight;	m_nWidth = bih.biWidth;	m_nDrawHeight = bih.biHeight;	m_nDrawWidth = bih.biWidth;	m_nBitCount = bih.biBitCount;   //每个像素所占位数	//计算图像每行像素所占的字节数(必须是32的倍数)	m_nLineByte = (m_nWidth*m_nBitCount+31)/32*4;	//图片大小 调用系统自带的文件头 BITMAPFILEHEADER bfh; BITMAPINFOHEADER bih; 	//否则用 BITMAPFILEHEADER_ bfh; BITMAPINFOHEADER_ bih;要 m_nImage = m_nLineByte * m_nHeight - 2;	m_nImage = m_nLineByte * m_nHeight;	//位图实际使用的颜色表中的颜色数 biClrUsed	m_nPalette = 0;                       //初始化	if(bih.biClrUsed)		m_nPalette = bih.biClrUsed;	//申请位图空间 大小为位图大小 m_nImage	//malloc只能申请4字节的空间 (未知)	m_pImage=(BYTE*)malloc(m_nImage);	fread(m_pImage,m_nImage,1,fp);	fclose(fp);	return true;}
       其中SaveBmp()函数代码如下:
//****************保存文件****************//bool CImageProcessingView::SaveBmp(LPCSTR lpFileName) //lpFileName为位图文件名{	//保存bmp格式图片 写图片过程 只处理24像素的图片 该图片无调色板	FILE *fpo = fopen(BmpName,"rb");	FILE *fpw = fopen(lpFileName,"wb");	fread(&bfh,sizeof(BITMAPFILEHEADER),1,fpo);	fread(&bih,sizeof(BITMAPINFOHEADER),1,fpo);	fwrite(&bfh,sizeof(BITMAPFILEHEADER),1,fpw);	fwrite(&bih,sizeof(BITMAPINFOHEADER),1,fpw);	//malloc只能申请4字节的空间 (未知)	m_pImage=(BYTE*)malloc(m_nImage);	fread(m_pImage,m_nImage,1,fpo);	fwrite(m_pImage,m_nImage,1,fpw);	fclose(fpo);	fclose(fpw);	return true;}
        第三步:添加保存menu控件和函数。点击”查看-建立类向导“,在ID列表中找到ID_FILE_SAVE,点击COMMAND(Message列表),双击添加默认成员函数OnFileSave,同时在Member Functions(成员函数)中双击该函数进入函数并编辑。添加如下代码:
//******************文件保存*****************//void CImageProcessingView::OnFileSave() {	// TODO: Add your command handler code here	CString filter;	filter="所有文件(*.bmp,*.jpg)|*.bmp;*.jpg| BMP(*.bmp)|*.bmp| JPG(*.jpg)|*.jpg||";	//重点: 1-文件打开 0-文件保存	CFileDialog dlg(0,NULL,NULL,OFN_HIDEREADONLY,filter,NULL);   	//按下确定按钮	if( dlg.DoModal() == IDOK ) {		CString str;		CString strName;		CString filename;		str = dlg.GetPathName();           //获取文件的路径		filename = dlg.GetFileTitle();     //获取文件名		int nFilterIndex=dlg.m_ofn.nFilterIndex;		if( nFilterIndex == 2 )            //当用户选择文件过滤器为".BMP"时		{			str = str + ".bmp";	           //自动加扩展名.bmp			SaveBmp(str);                  //保存bmp图片 就是一个写出图片的过程 			AfxMessageBox("图片保存成功",MB_OK,0);		}	}}
        第四步:在XXXView.cpp中OnDraw()函数中调用读取图片函数。
       if( EntName.Compare(_T("bmp")) == 0 )      //bmp格式  
        {  

                ReadBmp();
                ShowBitmap(pDC,BmpName);               //显示图片  
        }  

        运行程序,打开图片点击保存即可实现。重点是ReadBmp获取一些重要参数。


三. 图像灰度处理


(参考我的百度文库:http://wenku.baidu.com/view/3b869230f111f18583d05a43)

1.灰度图像概念

        什么叫灰度图?任何颜色都有红、绿、蓝三原色组成,假如原来某点的颜色为RGB(R,G,B),那么我们可以通过下面几种方法,将其转换为灰度:
        浮点算法:Gray=R*0.3+G*0.59+B*0.11
        整数方法:Gray=(R*30+G*59+B*11)/100
        移位方法:Gray=(R*28+G*151+B*77)>>8;
        平均值法:Gray=R+G+B/3;(此程序采用算法)

        仅取绿色:Gray=G;
        通过上述任一种方法求得Gray后,将原来的RGB(R,G,B)中的R,G,B统一用Gray替换,形成新的颜色RGB(Gray,Gray,Gray),用它替换原来的RGB(R,G,B)就是灰度图了。
        改变象素矩阵的RGB值,来达到彩色图转变为灰度图
        加权平均值算法:根据光的亮度特性,其实正确的灰度公式应当是:
                                                R=G=B=R*0.299+G*0.587+B0.144
        为了提高速度我们做一个完全可以接受的近似,公式变形如下:R=G=B=(R*3+G*6+B)/10 
        真正的24位真彩图与8位的灰度图的区别就在于,真彩图文件中没有调色板,灰度图有调色板,真彩图中的象素矩阵是RGB值,灰度图中的象素矩阵是调色板索引值。源代码只简单的改变象素矩阵的RGB值,来达到彩色图转为灰度图,并没有添加调色板;该程序未实现添加了调色板。

2.灰度处理源码

        第一步:在前面的代码基础上继续,先在ImageProcessingView.h中添加成员变量m_bitmaplin和BmpNameLin,因为后面处理操作是处理备份文件与原图进行比较。
// Implementationpublic:	//添加成员函数	void ShowBitmap(CDC* pDC,CString BmpName); //显示位图函数    bool ReadBmp();                       //用来读取bmp个手机图片    bool SaveBmp(LPCSTR lpFileName);           //用来保存bmp格式图片	//添加成员变量	CString EntName;     //图像文件扩展名	CString BmpName;     //图像文件名称	CBitmap m_bitmap;    //创建位图对象	CBitmap m_bitmaplin;   //创建临时位图对象进行处理	CString BmpNameLin;    //保存图像副本文件
        第二步:在ImageProcessingView.cpp中ShowBitmap()函数前添加变量numPicture和level。
/*************************************************************//* numPicture变量显示图片数量/* 0-提示错误或未打开图片 1-显示一张图片 2-显示两张图片和处理/*************************************************************/int numPicture = 0;/*************************************************************//* level变量显示具体的处理操作,每个处理函数中赋值该变量/* 0-显示2张图片 1-显示灰度图片 3-显示图片采样/* 2 4 8 16 32 64-不同量化等级量化图片/*************************************************************/ int level = 0;    //****************显示BMP格式图片****************//void CImageProcessingView::ShowBitmap(CDC *pDC, CString BmpName){    ....}
        第三步:修改ImageProcessingView.cpp中OnFileOpen()函数,添加临时变量名和显示一张图片标志变量。代码如下:
//****************打开文件****************//void CImageProcessingView::OnFileOpen() {    CString filter;      filter="所有文件(*.bmp,*.jpg,*.gif)|*.bmp;*.jpg| BMP(*.bmp)|*.bmp| JPG(*.jpg)|*.jpg||";      CFileDialog dlg(TRUE,NULL,NULL,OFN_HIDEREADONLY,filter,NULL);                 if( dlg.DoModal() == IDOK )      {          BmpName = dlg.GetPathName();             BmpNameLin = "picture.bmp";      //临时变量名		numPicture=1;                    //显示一张图片		EntName = dlg.GetFileExt();               EntName.MakeLower();                      Invalidate();                         }  	}
        第四步:将视图切换到ResourceView界面,选中Menu->在IDR_MAINFRAME中添加菜单”显示“,双击它在菜单属性中选择”弹出“。在”显示“的子菜单中添加:
        双图显示--ID_SHOW_TWO(ID)--默认属性
        灰度图片--ID_SHOW_HD(ID)--默认属性


        第五步:点击"查看"->"建立类向导"(Ctrl+W),选择CImageProcessing类,然后ID_SHOW_TWO,双击COMMAND(Message),生成默认成员函数。

        在XXXView.cpp中实现OnShowTwo()函数,代码如下:
//****************显示两张图片****************//void CImageProcessingView::OnShowTwo() {	//如果没有导入图片直接点击双显 提示错误	if(numPicture==0)	{		AfxMessageBox("载入图片后才能显示2张图片!");		return;	}	AfxMessageBox("显示两张图片!",MB_OK,0);	numPicture = 2;    //全局变量 显示两图	level =0;          //level=0双显	Invalidate();      //调用Invalidate 每秒调用一次OnDraw画图}
        第六步:同上面相同的方法,"查看"->”建立类向导“->ID_SHOW_HD(ID)->COMMAND(Message),默认成员函数名。在XXXView.cpp添加代码如下:
/********************************************************************************************//* 祥见http://blog.csdn.net/xiakq/article/details/2956902有详细的灰度算法                   /* 其中24位的图片灰度时,采用如下算法:                                                       /* 1.平均值算法 R=G=B=(R+G+B)/3                                                              /* 2.快速算法 R=G=B=(R+G+B+128)/4>>2                                                          /* 3.加权平均值算法 根据光的亮度特性,其实正确的灰度公式应当是R=G=B=R*0.299+G*0.587+B0.144   /*   为了提高速度我们做一个完全可以接受的近似,公式变形如下 R=G=B=(R*3+G*6+B)/10            /* 4.精确加权平均值算法 R=G=B=R*0.299+G*0.587+B0.144                                        /********************************************************************************************///**灰度图像就是 R=G=B且为三者的1/3 level=1时灰度图像**//void CImageProcessingView::OnShowHd() {	if(numPicture==0)	{		AfxMessageBox("载入图片后才能灰度图片!",MB_OK,0);		return;	}	AfxMessageBox("灰度图像!",MB_OK,0);	//打开临时的图片	FILE *fpo = fopen(BmpName,"rb");	FILE *fpw = fopen(BmpNameLin,"wb+");	//读取文件	fread(&bfh,sizeof(BITMAPFILEHEADER),1,fpo);	fread(&bih,sizeof(BITMAPINFOHEADER),1,fpo);	fwrite(&bfh,sizeof(BITMAPFILEHEADER),1,fpw);	fwrite(&bih,sizeof(BITMAPINFOHEADER),1,fpw);	//灰度图像	unsigned char color;	unsigned char red,green,blue;	/********************************************************************/	/* 注意:原来下面所有操作都是for( i=0; i<m_nWidth*m_nHeight; i++ )  	/* 后发现如果图片最后一行没有完整的一行数据,会出现图像变多或变少   	/* 但图像的总像素为m_nImage,如果是m_nImage/3就可以保证所有像素都有 	/********************************************************************/	for(int i=0; i < m_nImage/3; i++ )	{		fread(&red,sizeof(char),1,fpo);		fread(&green,sizeof(char),1,fpo);		fread(&blue,sizeof(char),1,fpo);		color=(red+green+blue)/3;		red=color;		green=color;  		blue=color;		fwrite(&red,sizeof(char),1,fpw);		fwrite(&green,sizeof(char),1,fpw);		fwrite(&blue,sizeof(char),1,fpw);	}	fclose(fpo);	fclose(fpw);	numPicture = 2;	level=1;	Invalidate();}
        第七步:修改ShowBitmap()函数中双显部分,添加如下代码:
//****************显示BMP格式图片****************//void CImageProcessingView::ShowBitmap(CDC *pDC, CString BmpName){        ....	/**	 * 面代码为后面显示第二张图片	 */	if(numPicture==2) {		//显示图片函数LoadImage		HBITMAP m_hBitmapChange;		if(level==0) //显示2张图 BmpNameLin原图		{			m_hBitmapChange = (HBITMAP) LoadImage(NULL,BmpName,IMAGE_BITMAP,0,0,				LR_LOADFROMFILE|LR_DEFAULTSIZE|LR_CREATEDIBSECTION);		}		else		if(level==1) //灰度图片 BmpNameLin临时图片		{			m_hBitmapChange = (HBITMAP) LoadImage(NULL,BmpNameLin,IMAGE_BITMAP,0,0,				LR_LOADFROMFILE|LR_DEFAULTSIZE|LR_CREATEDIBSECTION);		}		if( m_bitmap.m_hObject ) {			m_bitmap.Detach();            //m_bitmap为创建的位图对象		}		m_bitmap.Attach(m_hBitmapChange);		//定义并创建一个内存设备环境		CDC dcBmp;		if( !dcBmp.CreateCompatibleDC(pDC) )   //创建兼容性的DC			return;		BITMAP m_bmp;                          //临时bmp图片变量		m_bitmap.GetBitmap(&m_bmp);            //将图片载入位图中		CBitmap *pbmpOld = NULL;		dcBmp.SelectObject(&m_bitmap);         //将位图选入临时内存设备环境		//如果图片太大显示大小为固定640*640 否则显示原图大小		if(m_nDrawWidth<650 && m_nDrawHeight<650)			pDC->StretchBlt(m_nWindowWidth-m_nDrawWidth,0,				m_nDrawWidth,m_nDrawHeight,&dcBmp,0,0,m_bmp.bmWidth,m_bmp.bmHeight,SRCCOPY);		else			pDC->StretchBlt(m_nWindowWidth-640,0,640,640,&dcBmp,0,0,				m_bmp.bmWidth,m_bmp.bmHeight,SRCCOPY); 		//恢复临时DC的位图		dcBmp.SelectObject(pbmpOld);           	}}
        双显和灰度运行效果如下图所示:



四. 图片量化处理

(参考我的文库:http://wenku.baidu.com/view/80b18961f5335a8102d220a0

1.量化基本概念

        图像数字化包括量化和取样两个过程,其中:
        量化:幅值f(x,y)的离散化,f(x,y)表示静止灰度图像的空间坐标
        取样:对空间连续坐标(x,y)的离散化

        
一幅行数为M、列数为N图像大小为M×N的矩阵形式为:(其中矩阵中每个元素代表一个像素)

        该工程所有的处理都基于24位的bmp格式图片的处理,24为表示biBitCount=24,1个像素占3个字节(red、green、blue)。

        如图量化级不同产生的灰度也不同,量化是使连续信号的幅度用有限级的数码表示的过程。
        量化等级=2:使用2种灰度级(0~255)表示图片,小于128的取0,大于等于128的取128。把位图数据块所有数据在临时图片中取值,在显示即可。
        量化等级=4:使用4种灰度级显示图片,就会发现图片分层为4种颜色。同时,0-64区间取0,64-128区间取64,128-192区间取128,192-255区间取192。
        量化的取值各不相同,我采用的是最简单的取值。其它方法可自己去查阅资料。





2.量化处理源码

        第一步:设置菜单栏。将试图切换到ResourceView界面--选中Menu--IDR_MAINFRAME中添加菜单“量化”--双击它在菜单属性中选择“弹出”。在“显示”的子菜单中添加:属性为默认属性。
        量化 Level 2--ID_LH_2       量化 Level 4--ID_LH_4
        量化 Level 8--ID_LH_8       量化 Level 16--ID_LH_16
        量化 Level 32--ID_LH_32   量化 Level 64--ID_LH_64


        第二步:建立类向导。查看->建立类导向(Ctrl+W)->CXXXView(类名)->ID_LH_2->COMMAND(Messages)->默认成员函数名。相同方法分别为量化等级2、4、8、16、32、64建立类导向。

        第三步:在ImageProcessingView.cpp中编辑灰度函数。代码如下:
        核心流程是打开两张图片原图(BmpName)和临时图片(BmpNameLin),然后读取原图信息头赋值给临时处理图片,在读取原图m_nImage整个像素矩阵,量化处理每个像素(即分等级量化),最后文件写量化后的像素矩阵给BmpNameLin,在赋值全局变量level\numPicture和调用Invalidate()重绘图像即可。
//****************量化 量化等级为2****************//void CImageProcessingView::OnLh2() {	if(numPicture==0) {		AfxMessageBox("载入图片后才能量化!",MB_OK,0);		return;	}	AfxMessageBox("量化等级Level=2!",MB_OK,0);	//打开临时的图片	FILE *fpo = fopen(BmpName,"rb");	FILE *fpw = fopen(BmpNameLin,"wb+");	//读取文件	fread(&bfh,sizeof(BITMAPFILEHEADER),1,fpo);	fread(&bih,sizeof(BITMAPINFOHEADER),1,fpo);	fwrite(&bfh,sizeof(BITMAPFILEHEADER),1,fpw);	fwrite(&bih,sizeof(BITMAPINFOHEADER),1,fpw);	//malloc只能申请4字节的空间	m_pImage=(BYTE*)malloc(m_nImage);	fread(m_pImage,m_nImage,1,fpo);	//等级2量化	for(int i=0; i<m_nImage; i++ ) {		//24位的为调色板为真彩图 Red Green Blue 为3字节 		//量化等级为2取中间值为 64 和 192		if(m_pImage[i]<128) { 			m_pImage[i]=0;		}		else if(m_pImage[i]>=128) {			m_pImage[i]=128;		}	}	fwrite(m_pImage,m_nImage,1,fpw);	fclose(fpo);	fclose(fpw);	numPicture = 2;	level=2;	Invalidate();}//****************量化 量化等级为4****************//void CImageProcessingView::OnLh4() {	if(numPicture==0) {		AfxMessageBox("载入图片后才能量化!",MB_OK,0);		return;	}	AfxMessageBox("量化等级Level=4!",MB_OK,0);	//打开临时的图片	FILE *fpo = fopen(BmpName,"rb");	FILE *fpw = fopen(BmpNameLin,"wb+");	fread(&bfh,sizeof(BITMAPFILEHEADER),1,fpo);	fread(&bih,sizeof(BITMAPINFOHEADER),1,fpo);	fwrite(&bfh,sizeof(BITMAPFILEHEADER),1,fpw);	fwrite(&bih,sizeof(BITMAPINFOHEADER),1,fpw);	m_pImage=(BYTE*)malloc(m_nImage);	fread(m_pImage,m_nImage,1,fpo);	//等级4量化	for(int i=0; i<m_nImage; i++ ) {		if(m_pImage[i]<64) {			m_pImage[i]=0;		}		else if( (m_pImage[i]>=64) && (m_pImage[i]<128) ) {			m_pImage[i]=64;		}		else if( (m_pImage[i]>=128) && (m_pImage[i]<192) ) {			m_pImage[i]=128;		}		else if(m_pImage[i]>=192) {			m_pImage[i]=192;		}	}	fwrite(m_pImage,m_nImage,1,fpw);	fclose(fpo);	fclose(fpw);	numPicture = 2;	level=4;	Invalidate();}//****************量化 量化等级为8****************//void CImageProcessingView::OnLh8() {	if(numPicture==0) {		AfxMessageBox("载入图片后才能量化!",MB_OK,0);		return;	}	AfxMessageBox("量化等级Level=8!",MB_OK,0);	//打开临时的图片 读取文件	FILE *fpo = fopen(BmpName,"rb");	FILE *fpw = fopen(BmpNameLin,"wb+");	fread(&bfh,sizeof(BITMAPFILEHEADER),1,fpo);	fread(&bih,sizeof(BITMAPINFOHEADER),1,fpo);	fwrite(&bfh,sizeof(BITMAPFILEHEADER),1,fpw);	fwrite(&bih,sizeof(BITMAPINFOHEADER),1,fpw);	//malloc只能申请4字节的空间 (未知)	m_pImage=(BYTE*)malloc(m_nImage);	fread(m_pImage,m_nImage,1,fpo);	//等级8量化	for(int i=0; i<m_nImage; i++ ) {		if(m_pImage[i]<32) {			m_pImage[i]=0;		}		else if( (m_pImage[i]>=32) && (m_pImage[i]<64) ) {			m_pImage[i]=32;		}		else if( (m_pImage[i]>=64) && (m_pImage[i]<96) ) {			m_pImage[i]=64;		}		else if( (m_pImage[i]>=96) && (m_pImage[i]<128) ) {			m_pImage[i]=96;		}		else if( (m_pImage[i]>=128) && (m_pImage[i]<160) ) {			m_pImage[i]=128;		}		else if( (m_pImage[i]>=160) && (m_pImage[i]<192) ) {			m_pImage[i]=160;		}		else if( (m_pImage[i]>=192) && (m_pImage[i]<224) ) {			m_pImage[i]=192;		}		else if(m_pImage[i]>=224) {			m_pImage[i]=224;		}	}	fwrite(m_pImage,m_nImage,1,fpw);	fclose(fpo);	fclose(fpw);	numPicture = 2;	level=8;	Invalidate();}//****************量化 量化等级为16****************//void CImageProcessingView::OnLh16() {	if(numPicture==0) {		AfxMessageBox("载入图片后才能量化!",MB_OK,0);		return;	}	AfxMessageBox("量化等级Level=16!",MB_OK,0);	int i,j;	//打开临时的图片	FILE *fpo = fopen(BmpName,"rb");	FILE *fpw = fopen(BmpNameLin,"wb+");	fread(&bfh,sizeof(BITMAPFILEHEADER),1,fpo);	fread(&bih,sizeof(BITMAPINFOHEADER),1,fpo);	fwrite(&bfh,sizeof(BITMAPFILEHEADER),1,fpw);	fwrite(&bih,sizeof(BITMAPINFOHEADER),1,fpw);	m_pImage=(BYTE*)malloc(m_nImage);	fread(m_pImage,m_nImage,1,fpo);	for( i=0; i<m_nImage; i++ ) {		j=16;		while(j<=256)		{			if(m_pImage[i]<j) 			{				if(m_pImage[i]<16) 					m_pImage[i]=0;				else 					m_pImage[i]=j-16;				break;			}			else j+=16;		}	}	fwrite(m_pImage,m_nImage,1,fpw);	fclose(fpo);	fclose(fpw);	numPicture = 2;	level=16;	Invalidate();}//****************量化 量化等级为32****************//void CImageProcessingView::OnLh32() {	if(numPicture==0) {		AfxMessageBox("载入图片后才能量化!",MB_OK,0);		return;	}	AfxMessageBox("量化等级Level=32!",MB_OK,0);	int i,j;	//打开临时的图片	FILE *fpo = fopen(BmpName,"rb");	FILE *fpw = fopen(BmpNameLin,"wb+");	//读取文件	fread(&bfh,sizeof(BITMAPFILEHEADER),1,fpo);	fread(&bih,sizeof(BITMAPINFOHEADER),1,fpo);	fwrite(&bfh,sizeof(BITMAPFILEHEADER),1,fpw);	fwrite(&bih,sizeof(BITMAPINFOHEADER),1,fpw);	m_pImage=(BYTE*)malloc(m_nImage);	fread(m_pImage,m_nImage,1,fpo);	//等级32化	for( i=0; i<m_nImage; i++ )	{		j=8;		while(j<=256)		{			if(m_pImage[i]<j) 			{				if(m_pImage[i]<8) 					m_pImage[i]=0;				else 					m_pImage[i]=j-8;				break;			}			else j+=8;		}	}	fwrite(m_pImage,m_nImage,1,fpw);	fclose(fpo);	fclose(fpw);	numPicture = 2;	level=32;	Invalidate();}//****************量化 量化等级为64****************//void CImageProcessingView::OnLh64() {	if(numPicture==0) {		AfxMessageBox("载入图片后才能量化!",MB_OK,0);		return;	}	AfxMessageBox("量化等级Level=64!",MB_OK,0);	int i,j;	//打开临时的图片	FILE *fpo = fopen(BmpName,"rb");	FILE *fpw = fopen(BmpNameLin,"wb+");	//读取文件	fread(&bfh,sizeof(BITMAPFILEHEADER),1,fpo);	fread(&bih,sizeof(BITMAPINFOHEADER),1,fpo);	fwrite(&bfh,sizeof(BITMAPFILEHEADER),1,fpw);	fwrite(&bih,sizeof(BITMAPINFOHEADER),1,fpw);	m_pImage=(BYTE*)malloc(m_nImage);	fread(m_pImage,m_nImage,1,fpo);	//等级64量化	for( i=0; i<m_nImage; i++ )	{		j=4;		while(j<=256)		{			if(m_pImage[i]<j) 			{				if(m_pImage[i]<16) 					m_pImage[i]=0;				else 					m_pImage[i]=j-4;				break;			}			else j+=4;		}	}	fwrite(m_pImage,m_nImage,1,fpw);	fclose(fpo);	fclose(fpw);	numPicture = 2;	level=64;	Invalidate();}
        第四步:修改ShowBitmap()函数,显示量化处理。添加如下代码:
if(level==0) //显示2张图 BmpNameLin原图{	m_hBitmapChange = (HBITMAP) LoadImage(NULL,BmpName,IMAGE_BITMAP,0,0,		LR_LOADFROMFILE|LR_DEFAULTSIZE|LR_CREATEDIBSECTION);}elseif(level==1) //灰度图片 BmpNameLin临时图片{	m_hBitmapChange = (HBITMAP) LoadImage(NULL,BmpNameLin,IMAGE_BITMAP,0,0,		LR_LOADFROMFILE|LR_DEFAULTSIZE|LR_CREATEDIBSECTION);}else         //量化2if(level==2){	m_hBitmapChange = (HBITMAP) LoadImage(NULL,BmpNameLin,IMAGE_BITMAP,0,0,		LR_LOADFROMFILE|LR_DEFAULTSIZE|LR_CREATEDIBSECTION);}else         //量化4if(level==4)  {	m_hBitmapChange = (HBITMAP) LoadImage(NULL,BmpNameLin,IMAGE_BITMAP,0,0,		LR_LOADFROMFILE|LR_DEFAULTSIZE|LR_CREATEDIBSECTION);}else         //量化8if(level==8){	m_hBitmapChange = (HBITMAP) LoadImage(NULL,BmpNameLin,IMAGE_BITMAP,0,0,		LR_LOADFROMFILE|LR_DEFAULTSIZE|LR_CREATEDIBSECTION);}else         //量化16if(level==16){	m_hBitmapChange = (HBITMAP) LoadImage(NULL,BmpNameLin,IMAGE_BITMAP,0,0,		LR_LOADFROMFILE|LR_DEFAULTSIZE|LR_CREATEDIBSECTION);}else         //量化32if(level==32){	m_hBitmapChange = (HBITMAP) LoadImage(NULL,BmpNameLin,IMAGE_BITMAP,0,0,		LR_LOADFROMFILE|LR_DEFAULTSIZE|LR_CREATEDIBSECTION);}else         //量化64if(level==64){	m_hBitmapChange = (HBITMAP) LoadImage(NULL,BmpNameLin,IMAGE_BITMAP,0,0,		LR_LOADFROMFILE|LR_DEFAULTSIZE|LR_CREATEDIBSECTION);}
        运行效果如下图,当量化Level=2时很明显的两种灰度颜色,Level=4有4种颜色。


五. 图像采样功能

(参考我的文库:http://wenku.baidu.com/view/b3ef4e1f964bcf84b9d57baf)

1.图像采样概念

        该工程所有的处理都基于24位的bmp格式图片的处理,24为表示biBitCount=24,1个像素占3个字节(red、green、blue)。如图一张512*512的原图,保持灰度级256不变后的各种采样。输入采样坐标:如16*16,它的含义是原图512*512像素,现在组成一个新的图片为16*16像素,(512/16=32,512/16=32)则每32*32组成一个新的区域。共有这种区域16*16个,采样的方法有2种:
        a.把这个32*32区域全部赋值成左上角那个像素,这样图片的大小不变,困难在于赋值要4层循环。(项目中采用的就是这种方法)
        b.把这个32*32区域的左上角取出来,组成一个新的图片,共有16*16个像素,这张图片的大小要变小,只有16*16个像素。但难点在于同时要把bmp文件头中的图片大小、信息头中的长宽像素改变、偏移量等信息更新。


        又如下图所示:
        原图8*8的矩阵要处理成3*3的矩阵,则循环先处理第一二行,①②④⑤为3*3处理,去左上角的RGB,③⑥为2*3的处理;重点是原图读取一维数组需要转成二维数组赋值处理;最后再处理最后一行数据。采样中公式为:
        //获取填充颜色 相当于一次读取一个像素的RGB值再乘3跳3个字节
        red=m_pImage[(X+Y*m_nWidth)*3];
        green=m_pImage[(X+Y*m_nWidth)*3+1];
        blue=m_pImage[(X+Y*m_nWidth)*3+2];
        //填出图像循环 小区域中的长宽循环
        //(X+Y*m_nWidth)*3跳到该小区域 再赋值3*3小区域的RGB 同一区域RGB相同
        m_pImage[(X+Y*m_nWidth)*3+m+n*m_nWidth*3]=red; m++;
        m_pImage[(X+Y*m_nWidth)*3+m+n*m_nWidth*3]=green; m++;
        m_pImage[(X+Y*m_nWidth)*3+m+n*m_nWidth*3]=blue; m++;


        PS:难点是还未处理剩余部分的采样。

2.图像采样代码

        第一步:设置菜单栏
        a.将视图切换到ResourceView界面--选中Menu--IDR_MAINFRAME中添加菜单“采样”--双击它在菜单属性中选择“弹出
        b.在“采样”的子菜单中添加:属性为默认属性。ID_CY--图片采样。
        c.建立类导向:查看--建立类导向(Ctrl+W)--CImageProcessingView(类名)--ID_CY--COMMAND(Messages)--默认成员函数名。生成void CImageProcessingView::OnCy()采样函数。
        第二步:设置采样对话框
        a.将试图切换到ResourceView界面--选中Dialog,右键鼠标新建一个Dialog,并新建一个名为IDD_DIALOG_CY。编辑框(X)IDC_EDIT_CYX 和 (Y)IDC_EDIT_CYY,确定为默认按钮。设置成下图对话框:

        b.在对话框资源模板空白区域双击鼠标—Create a new class创建一个新类--命名为CImageCYDlg。会自动生成它的.h和.cpp文件。类向导Ctrl W--类名:CImageCYDlg--CImageCYDlg(IDs)—WM_INITDLAOG建立这个函数可以用于初始化。

 
        c.打开类向导Ctrl+W--选择MemberVariables页面,类名:CImageCYDlg--Add Variables--设置成:
                IDC_EDIT_CYX--int--m_xPlace
                IDC_EDIT_CYY--int--m_yPlace
        d.在View.cpp中添加采样的头文件#include "ImageCYDlg.h"

        第三步:在ImageProcessingView.cpp中添加代码

//****************图片采样****************//void CImageProcessingView::OnCy() {	if(numPicture==0) {		AfxMessageBox("载入图片后才能采样!",MB_OK,0);		return;	}	CImageCYDlg dlg;     //定义采样对话框	//显示对话框	if( dlg.DoModal()==IDOK ) {		//采样坐标最初为图片的自身像素		if( dlg.m_xPlace==0 || dlg.m_yPlace==0 ) {			AfxMessageBox("输入图片像素不能为0!",MB_OK,0);			return;		}		if( dlg.m_xPlace>m_nWidth || dlg.m_yPlace>m_nHeight ) {			AfxMessageBox("图片像素不能为超过原图长宽!",MB_OK,0);			return;		}		AfxMessageBox("图片采样!",MB_OK,0);		//打开临时的图片 读取文件		FILE *fpo = fopen(BmpName,"rb");		FILE *fpw = fopen(BmpNameLin,"wb+");		fread(&bfh,sizeof(BITMAPFILEHEADER),1,fpo);		fread(&bih,sizeof(BITMAPINFOHEADER),1,fpo);		fwrite(&bfh,sizeof(BITMAPFILEHEADER),1,fpw);		fwrite(&bih,sizeof(BITMAPINFOHEADER),1,fpw);		fread(m_pImage,m_nImage,1,fpo);			/*图片采样*/		int numWidth,numHeight;     //图片此区间取相同的像素点		int numSYWidth,numSYHeight; //剩余期间区域 		/*********************************************************/		/* 表示numWidth*numHeight为一个区域 该区域颜色相同       		/* 如 512/512=1 512/512=1 1*1为一个区域                  		/* dlg.m_xPlace*dlg.m_yPlace 表示新的(x,y)坐标         		/* numSYWidth表示剩余空间 该区域统一为一个颜色           		/*********************************************************/		numWidth=m_nWidth/dlg.m_xPlace;        		numHeight=m_nHeight/dlg.m_yPlace;      		numSYWidth=m_nWidth%dlg.m_xPlace;     		numSYHeight=m_nHeight%dlg.m_yPlace;   		int Y,X;		int i,j,m,n;		unsigned char red,green,blue;  //存储三种颜色			/* 有((m_xPlace * m_yPlace)+ 剩余区域 )个小区域 */		for( i=0; i<dlg.m_yPlace; i++ )       //高度		{			Y=numHeight*i;                    //获取Y坐标			for( j=0; j<dlg.m_yPlace; j++ )   //宽度			{				X=numWidth*j;                 //获取X坐标				/*获取填充颜色*/				red=m_pImage[(X+Y*m_nWidth)*3];				green=m_pImage[(X+Y*m_nWidth)*3+1];				blue=m_pImage[(X+Y*m_nWidth)*3+2];				/*填出图像循环 小区域中的长宽循环*/				for( n=0; n<numHeight; n++ )				{					for( m=0; m<numWidth*3; )					{						m_pImage[(X+Y*m_nWidth)*3+m+n*m_nWidth*3]=red;						m++;						m_pImage[(X+Y*m_nWidth)*3+m+n*m_nWidth*3]=green;						m++;						m_pImage[(X+Y*m_nWidth)*3+m+n*m_nWidth*3]=blue;						m++;					}				}			}		}		fwrite(m_pImage,m_nImage,1,fpw);		fclose(fpo);		fclose(fpw);		numPicture = 2;		level=3;		Invalidate();	}}
        第四步:修改ShowBitmap(CDC* pDC,CString BmpName)中的代码:
        else if(level==3) //图片采样
        {
          m_hBitmapChange = (HBITMAP) LoadImage(NULL,BmpNameLin,IMAGE_BITMAP,0,0,
                 LR_LOADFROMFILE|LR_DEFAULTSIZE|LR_CREATEDIBSECTION);
        }
        运行效果如下图所示,其中彩色图片应该先灰度处理再进行其他操作。








        总结:后悔当初还没有写博客,通过回忆几年前的代码,很多当时的体会和思想都已不复存在了!可能你在百度文库中看到类似的文章,因为那些都是我在2012年上传的,最初是通过它进行分享编程知识的,后来发现了更好的CSDN而取代之。这篇文章感觉太详细,有时候一直怀疑是不是失去了算法的本质,不应该写这么详细的文章,而更加精简一点,但可能和从小记笔记有关,很难改过来了,慢慢改吧!
        最后还是希望文章对你有所帮助,如果文章有不足或错误之处,请海涵~
      (By:Eastmount 2015-5-28 下午点   http://blog.csdn.net/eastmount/
        


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