數(shù)字圖像處理方法研究與實(shí)現(xiàn)-基于VC++的圖像增強(qiáng)實(shí)現(xiàn)畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) (論 文)專 業(yè) 電子信息工程 班 級(jí) 學(xué)生姓名 學(xué) 號(hào) 課 題 數(shù)字圖像處理方法研究與實(shí)現(xiàn) 基于VC+的圖像增強(qiáng)實(shí)現(xiàn) 指導(dǎo)教師 摘 要圖像在傳送和轉(zhuǎn)換時(shí)會(huì)造成圖像的某些降質(zhì)，所以有必要對(duì)降質(zhì)的圖像進(jìn)行改善處理。其中的一種方法是不考慮圖像質(zhì)量降低的原因，只將圖像中感興趣的特征有選擇的突出，從而衰減次要信息。這種方法能夠提高圖像的可讀性，改善后的圖像不一定逼近原始圖像，但能夠突出目標(biāo)的輪廓、衰減各種噪聲、將黑白圖像轉(zhuǎn)換成色彩圖形等。這類方法通常稱為圖像增強(qiáng)技術(shù)。圖像增強(qiáng)技術(shù)通常有兩種方法：空間域法和頻率域法?？臻g域法主要是在空間域中對(duì)圖像像素灰度值直接進(jìn)行運(yùn)算處理。本文圍繞空間域

2、法，對(duì)數(shù)字圖像的增強(qiáng)處理進(jìn)行了研究，著重介紹其中的直方圖、直方圖均衡化及圖像平滑處理中的鄰域平均和中值濾波。并利用VC+實(shí)現(xiàn)上述方法對(duì)圖像的處理。關(guān)鍵詞：圖像增強(qiáng)；直方圖；圖像平滑；鄰域平均；中值濾波Abstract The image in the transmission and conversion cases will cause some blurred image, so，it is necessary for the image to have an improved treatment. One way is to not consider the reasons for de

3、gradation of image quality, the characteristics of the image selected outstanding, thereby attenuating less important information. This method can improve the readability of the image, the image after improvement is not necessarily approximate to the original image, such as highlighting the outline

4、of the target, the attenuation of noise, the black and white images into color graphics. This kind of method is usually called the image enhancement technology. Image enhancement technology usually has two kinds of methods: spatial domain and frequency domain method. The spatial domain method is dir

5、ect computation of pixel gray values in the spatial domain. This paper focuses on the spatial domain method, enhancement of digital image processing are studied, emphatically introduces the histogram equalization and histogram of image smoothing, neighborhood averaging and median filtering. And VC+

6、is used to realize the method for image processing.Keywords：Image Enhancement; Histogram; Image smooth; Neighborhood averaging; Median filtering 目 錄 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc390274110 摘 要 PAGEREF _Toc390274110 h I HYPERLINK l _Toc390274111 Abstract PAGEREF _Toc390274111 h II HYPERLINK l _Toc3

7、90274112 1 緒論 PAGEREF _Toc390274112 h 1 HYPERLINK l _Toc390274113 課題背景 PAGEREF _Toc390274113 h 1 HYPERLINK l _Toc390274114 1.2 圖像增強(qiáng)的研究及發(fā)展現(xiàn)狀 PAGEREF _Toc390274114 h 2 HYPERLINK l _Toc390274115 1.3 論文組織結(jié)構(gòu) PAGEREF _Toc390274115 h 3 HYPERLINK l _Toc390274116 2 圖像增強(qiáng)的基本理論 PAGEREF _Toc390274116 h 4 HYPERLI

8、NK l _Toc390274117 2.1 數(shù)字圖像的基本理論 PAGEREF _Toc390274117 h 4 HYPERLINK l _Toc390274118 2.1.1數(shù)字圖像的表示 PAGEREF _Toc390274118 h 4 HYPERLINK l _Toc390274119 圖像的灰度 PAGEREF _Toc390274119 h 4 HYPERLINK l _Toc390274120 灰度直方圖 PAGEREF _Toc390274120 h 4 HYPERLINK l _Toc390274121 2.2 數(shù)字圖像增強(qiáng)概述 PAGEREF _Toc390274121

9、 h 4 HYPERLINK l _Toc390274122 2.3 圖像增強(qiáng)概述 PAGEREF _Toc390274122 h 6 HYPERLINK l _Toc390274123 圖像增強(qiáng)的定義 PAGEREF _Toc390274123 h 6 HYPERLINK l _Toc390274124 常用的圖像增強(qiáng)方法 PAGEREF _Toc390274124 h 6 HYPERLINK l _Toc390274125 2.4 圖像增強(qiáng)流程圖 PAGEREF _Toc390274125 h 8 HYPERLINK l _Toc390274126 本章小結(jié) PAGEREF _Toc390

10、274126 h 8 HYPERLINK l _Toc390274127 3 圖像增強(qiáng)方法與原理 PAGEREF _Toc390274127 h 9 HYPERLINK l _Toc390274128 3.1 直方圖變換 PAGEREF _Toc390274128 h 9 HYPERLINK l _Toc390274129 直方圖修正基礎(chǔ) PAGEREF _Toc390274129 h 9 HYPERLINK l _Toc390274130 直方圖均衡化 PAGEREF _Toc390274130 h 10 HYPERLINK l _Toc390274131 3.2 圖像平滑 PAGEREF

11、_Toc390274131 h 11 HYPERLINK l _Toc390274132 圖像平滑 PAGEREF _Toc390274132 h 11 HYPERLINK l _Toc390274133 鄰域平均 PAGEREF _Toc390274133 h 11 HYPERLINK l _Toc390274134 中值濾波 PAGEREF _Toc390274134 h 12 HYPERLINK l _Toc390274135 本章小結(jié) PAGEREF _Toc390274135 h 12 HYPERLINK l _Toc390274136 以及圖像增強(qiáng)的實(shí)現(xiàn) PAGEREF _Toc3

12、90274136 h 13 HYPERLINK l _Toc390274137 簡(jiǎn)介 PAGEREF _Toc390274137 h 13 HYPERLINK l _Toc390274138 4.1.1 VC+6.0 簡(jiǎn)介 PAGEREF _Toc390274138 h 13 HYPERLINK l _Toc390274139 開(kāi)發(fā)環(huán)境 PAGEREF _Toc390274139 h 13 HYPERLINK l _Toc390274140 4.1.3 圖片應(yīng)用程序的創(chuàng)建 PAGEREF _Toc390274140 h 14 HYPERLINK l _Toc390274141 圖像增強(qiáng)實(shí)現(xiàn)方法

13、 PAGEREF _Toc390274141 h 14 HYPERLINK l _Toc390274142 灰度修正的實(shí)現(xiàn) PAGEREF _Toc390274142 h 14 HYPERLINK l _Toc390274143 鄰域平均的實(shí)現(xiàn) PAGEREF _Toc390274143 h 18 HYPERLINK l _Toc390274144 中值濾波的實(shí)現(xiàn) PAGEREF _Toc390274144 h 19 HYPERLINK l _Toc390274145 本章小結(jié) PAGEREF _Toc390274145 h 21 HYPERLINK l _Toc390274146 5總結(jié)與展

14、望 PAGEREF _Toc390274146 h 22 HYPERLINK l _Toc390274147 總結(jié) PAGEREF _Toc390274147 h 22 HYPERLINK l _Toc390274148 展望 PAGEREF _Toc390274148 h 22 HYPERLINK l _Toc390274149 參考文獻(xiàn) PAGEREF _Toc390274149 h 23 HYPERLINK l _Toc390274150 致謝 PAGEREF _Toc390274150 h 24 HYPERLINK l _Toc390274151 附錄 PAGEREF _Toc3902

15、74151 h 25 HYPERLINK l _Toc390274152 部分程序代碼 PAGEREF _Toc390274152 h 25 HYPERLINK l _Toc390274153 1.讀入圖片 PAGEREF _Toc390274153 h 25 HYPERLINK l _Toc390274154 2.繪制直方圖 PAGEREF _Toc390274154 h 25 HYPERLINK l _Toc390274155 3.灰度直方圖 PAGEREF _Toc390274155 h 26 HYPERLINK l _Toc390274156 4.直方圖均衡化 PAGEREF _Toc

16、390274156 h 27數(shù)字圖像處理方法研究與實(shí)現(xiàn) 基于VC+的圖像增強(qiáng)實(shí)現(xiàn)指導(dǎo)老師 宋楊1 緒論HYPERLINK :/baike.so /doc/6534449.html數(shù)字圖像處理是用HYPERLINK :/baike.so /doc/3435270.html計(jì)算機(jī)對(duì)HYPERLINK :/baike.so /doc/6525986.html圖像信息進(jìn)行處理的一門技術(shù)，使利用計(jì)算機(jī)對(duì)圖像進(jìn)行各種處理的技術(shù)和方法。HYPERLINK :/baike.so /doc/6413326.html利用數(shù)字圖像處理主要是為了修改圖形，改善圖HYPERLINK :/baike.so /doc/41

17、28191.html像質(zhì)量，或是從圖像中提起有效信息，還有利用數(shù)字圖像處理可以對(duì)圖像進(jìn)行體積壓縮，便于傳輸和保存。 數(shù)字圖像處理技術(shù)是20世紀(jì)60年代隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展而產(chǎn)生、發(fā)展和不斷成熟起來(lái)的一個(gè)新興技術(shù)領(lǐng)域，它在理論上和實(shí)際應(yīng)用中都取得了巨大的成就。 視覺(jué)是人類最重要的感知手段，圖像又是視覺(jué)的基礎(chǔ)。早期圖像處理的目的是改善圖像質(zhì)暈，它以人為對(duì)象，以改善人的視覺(jué)效果為目的。圖像處理中輸入的是質(zhì)量低的圖像，輸出的是改善質(zhì)量后的圖像。常用的圖像處理方法有圖像增強(qiáng)、復(fù)原、編碼、壓縮等。首次獲得成功應(yīng)用的是美國(guó)噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室（JPL）。他們對(duì)航天探測(cè)器徘徊者7號(hào)在1964年發(fā)回的幾千張?jiān)虑蛘掌M(jìn)

18、行圖像處理，如：幾何校正、灰度變換、去除噪聲，獲得了巨大的成功。隨后又對(duì)探測(cè)飛船發(fā)回的近十萬(wàn)張照片進(jìn)行更為復(fù)雜的圖像處理，獲得月球的地形圖、彩色圖及全景鑲嵌圖，為人類登月創(chuàng)舉奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，也推動(dòng)了數(shù)字圖像處理這門學(xué)科的誕生。在以后的宇航空間技術(shù)探測(cè)研究中，數(shù)字圖像處理技術(shù)都發(fā)揮巨大的作用。 數(shù)字圖像處理技術(shù)取得的另一個(gè)巨大成就是在醫(yī)學(xué)上。1972年英國(guó)EMI公司工程師發(fā)明了用于頭顱診斷的X射線計(jì)算機(jī)斷層攝影裝置，也就是我們通常所說(shuō)的CT（Computer Tomography）。1975年EMI公司又成功研制出全身用的CT裝置，獲得了人體各個(gè)部位鮮明清晰的斷層圖像。1979年，這項(xiàng)無(wú)損傷診

19、斷技術(shù)被授予諾貝爾獎(jiǎng)，以表彰它對(duì)人類做出的劃時(shí)代貢獻(xiàn)。 從20世紀(jì)70年代中期開(kāi)始，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和人工智能、思維科學(xué)研究的迅速發(fā)展，數(shù)字圖像處理技術(shù)向更高、更深層次發(fā)展。人們已開(kāi)始研究如何用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)解釋圖像，類似人類視覺(jué)系統(tǒng)理解外部世界，這被稱為圖像理解或計(jì)算機(jī)視覺(jué)。很多國(guó)家，特別是發(fā)達(dá)國(guó)家投入更多的人力、物力到這項(xiàng)研究，取得了不少的重要的研究成果。 20世紀(jì)80年代末期，人們開(kāi)始將其應(yīng)用于地理信息系統(tǒng)，研究海圖的自動(dòng)讀入、自動(dòng)生成方法。數(shù)字圖像處理技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域不斷拓展。 數(shù)字圖像處理技術(shù)的大發(fā)展是從20世紀(jì)90年代初開(kāi)始的。隨后數(shù)字圖像處理技術(shù)迅猛發(fā)展，到目前為止，圖像處理在圖像通訊、

20、辦公自動(dòng)化系統(tǒng)、地理信息系統(tǒng)、醫(yī)療設(shè)備、衛(wèi)星照片傳輸及分析和工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域的應(yīng)用越來(lái)越多。進(jìn)入21世紀(jì)，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅猛發(fā)展和相關(guān)理論的不斷完善，數(shù)字圖像處理技術(shù)在許多應(yīng)用領(lǐng)域受到廣泛重視并取得了重大的開(kāi)拓性成就。屬于這些領(lǐng)域的有航空航天、生物醫(yī)學(xué)、機(jī)器人視覺(jué)、公安司法、軍事制導(dǎo)、文化藝術(shù)等。該技術(shù)成為一門引人注目、前景遠(yuǎn)大的新學(xué)科。1.2 圖像增強(qiáng)的研究及發(fā)展現(xiàn)狀圖像增強(qiáng)是指根據(jù)特定的需要突出圖像中的重要信息，同時(shí)減弱或去除不需要的信息。從不同的途徑獲取的圖像，通過(guò)進(jìn)行適當(dāng)?shù)脑鰪?qiáng)處理，可以將原本模糊不清甚至根本無(wú)法分辨的原始圖像處理成清晰的富含大量有用信息的可使用圖像，有效地去除圖像中的

21、噪聲、增強(qiáng)圖像中的邊緣或其他感興趣的區(qū)域，從而更加容易對(duì)圖像中感興趣的目標(biāo)進(jìn)行檢測(cè)和測(cè)量。處理后的圖像是否保持原狀已經(jīng)是無(wú)關(guān)緊要的了，不會(huì)因?yàn)榭紤]到圖像的一些理想形式而去有意識(shí)的努力重現(xiàn)圖像的真實(shí)度。圖像增強(qiáng)的目的是增強(qiáng)圖像的視覺(jué)效果，將原圖像轉(zhuǎn)換成一種更適合于人眼觀察和計(jì)算機(jī)分析處理的形式。它一般要借助人眼的視覺(jué)特性，以取得看起來(lái)較好地視覺(jué)效果，很少涉及客觀和統(tǒng)一的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。增強(qiáng)的效果通常都與具體的圖像有關(guān)系，靠人的主觀感覺(jué)加以評(píng)價(jià)。圖像增強(qiáng)處理的應(yīng)用已經(jīng)滲透到醫(yī)學(xué)診斷、航空航天、軍事偵察、指紋識(shí)別、無(wú)損探傷、衛(wèi)星圖片的處理等領(lǐng)域。如對(duì)x射線圖片、CT影像、內(nèi)窺鏡圖像進(jìn)行增強(qiáng)，使醫(yī)生更容易從

22、中確定病變區(qū)域，從圖像細(xì)節(jié)區(qū)域中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題；對(duì)不同時(shí)間拍攝的同一地區(qū)的遙感圖片進(jìn)行增強(qiáng)處理，偵查是否有敵人軍事調(diào)動(dòng)或軍事裝備及建筑出現(xiàn)；在煤礦工業(yè)電視系統(tǒng)中采用增強(qiáng)處理來(lái)提高工業(yè)電視圖像的清晰度，克服因光線不足、灰塵等原因帶來(lái)的圖像模糊、偏差等現(xiàn)象，減少電視系統(tǒng)維護(hù)的工作量。圖像增強(qiáng)技術(shù)的快速發(fā)展同它的廣泛應(yīng)用是分不開(kāi)的，發(fā)展的動(dòng)力來(lái)自穩(wěn)定涌現(xiàn)的新的應(yīng)用，我們可以預(yù)料，在未來(lái)社會(huì)中圖像增強(qiáng)技術(shù)將會(huì)發(fā)揮更為重要的作用。在圖像處理過(guò)程中，圖像增強(qiáng)是十分重要的一個(gè)環(huán)節(jié)。本文的主要內(nèi)容就是圍繞圖像增強(qiáng)部分的一些基本理論，并利用VC+實(shí)現(xiàn)圖像的增強(qiáng)處理而展開(kāi)的。1.3 論文組織結(jié)構(gòu)數(shù)字圖像處理方法研究與實(shí)

23、現(xiàn)。本文主要是對(duì)數(shù)字圖像處理方法中的圖像增強(qiáng)的方法進(jìn)行了研究，并利用VC+實(shí)現(xiàn)處理方法，其組織結(jié)構(gòu)如下：第一章：簡(jiǎn)要介紹了論文的選題背景及其發(fā)展現(xiàn)狀，對(duì)圖像增強(qiáng)進(jìn)行了簡(jiǎn)要的介紹，最后對(duì)論文的研究?jī)?nèi)容和組織結(jié)構(gòu)進(jìn)行了說(shuō)明。第二章：數(shù)字圖像增強(qiáng)概述，這一部分將會(huì)介紹圖像增強(qiáng)的定義及基本理論。第三章：圖像增強(qiáng)的方法的介紹，著重介紹了其中的直方圖均衡化、鄰域平均和中值濾波三種方法。第四章：在本節(jié)介紹了此次研究所使用的軟件VC+ 6.0，并詳細(xì)描述基于該軟件的圖像增強(qiáng)的實(shí)現(xiàn)的操作流程，并對(duì)直方圖均衡化、鄰域平均、中值濾波三種方法處理過(guò)后的圖像進(jìn)行對(duì)比。第五章：總結(jié)與展望，總結(jié)自己針對(duì)本課題所做的工作，并

24、對(duì)課題的未來(lái)發(fā)展進(jìn)行了展望。2 圖像增強(qiáng)的基本理論2.1 數(shù)字圖像的基本理論圖像并不能直接用計(jì)算機(jī)來(lái)處理，處理前必須先轉(zhuǎn)化成數(shù)字圖像。早期一般用picture代表圖像，隨著數(shù)字技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)在都用image代表離散化了的數(shù)字圖像。由于從外界得到的圖像多是二維（2-D）的，一幅圖像可以用一個(gè)2-D數(shù)組表示。這里x和y表示二維空間X、Y中一個(gè)坐標(biāo)點(diǎn)的位置，而f則代表圖像在點(diǎn)的某種性質(zhì)數(shù)值。為了能夠用計(jì)算機(jī)對(duì)圖像進(jìn)行處理，需要坐標(biāo)空間和性質(zhì)空間都離散化。這種離散化了的圖像都是數(shù)字圖像，即都在整數(shù)集合中取值。圖像中的每個(gè)基本單元稱為圖像的元素，簡(jiǎn)稱像素。 常用的圖像一般是灰度圖，這時(shí)f表示灰度值，反映

25、了圖像上對(duì)應(yīng)點(diǎn)的亮度。亮度是觀察者對(duì)所看到的物體表面反射光強(qiáng)的量度。作為圖像灰度的量度函數(shù)應(yīng)大于零。人們?nèi)粘？吹降膱D像一般是從目標(biāo)上反射出來(lái)的光組成的，所以可看成由兩部分構(gòu)成：入射到可見(jiàn)場(chǎng)景上光的量；場(chǎng)景中目標(biāo)對(duì)反射光反射的比率。確切地說(shuō)它們分別稱為照度成分和反射成分。與和都成正比，可表示成。將二維坐標(biāo)位置函數(shù)稱為灰度。入射光照射到物體表面的能量是有限的，并且它永遠(yuǎn)為正，即0；反射系數(shù)為0時(shí)，表示光全部被物體吸收，反射系數(shù)為1時(shí)，表示光全部被物體反射，反射系數(shù)在全吸收和全反射之間，即0Read(lpszPathName) = TRUE)SetModifiedFlag(FALSE);return

26、 TRUE;elsereturn 0;2.繪制直方圖void HistogramDrawDlg:OnPaint() CPaintDC dc(this); / device context for painting/ TODO: Add your message handler code here/彩色和灰度圖像有效if(m_nBitCountOut!= 8 & m_nBitCountOut!= 24) return ;/獲取直方圖繪制靜態(tài)框的矩形區(qū)域CRect clientRect; GetDlgItem(IDC_STATIC_Hist)-GetWindowRect(&clientRect);

27、ScreenToClient(&clientRect);BeginWaitCursor(); / Draw Back Ground/畫背景dc.SelectStockObject(NULL_BRUSH);dc.Rectangle(clientRect.left, clientRect.top-5,clientRect.right, clientRect.bottom+1);/畫直方圖灰度頻率與直方圖繪制矩形區(qū)域比例關(guān)系，畫直方圖unsigned int max=0;for(int i=0;imax)max=m_histArrayi;DWORD bufTemp256;double x=clien

28、tRect.Height();for(i=0;i256;i+)bufTempi=(unsigned long)(float)m_histArrayi*x/max);for(i=clientRect.left;i=clientRect.right;i+)dc.MoveTo(i,clientRect.bottom);dc.LineTo(i,clientRect.bottom-bufTempi-clientRect.left); CString str;SetBkMode(dc,1); /字體背景設(shè)為透明 str.Format(0);dc.TextOut(clientRect.left,client

29、Rect.bottom+1,str);str.Format(50);dc.TextOut(clientRect.left+50,clientRect.bottom+1,str);str.Format(100);dc.TextOut(clientRect.left+100,clientRect.bottom+1,str);str.Format(150);dc.TextOut(clientRect.left+150,clientRect.bottom+1,str);str.Format(200);dc.TextOut(clientRect.left+200,clientRect.bottom+1,str);str.Format(255);dc.TextOut(clientRect.left+255,clientRect.bottom+1,str); EndWaitCursor();/ Do not call CDialog:OnPaint() for painting messages/ Do not call CDialog:OnPaint() for painting messages3.灰度直方圖void HistogramDrawDlg:computeHistGray()/只處理