第三章VC++90圖像編程基礎課件1

第三章VC＋＋圖像編程基礎3.1VC++可視化編程3.2位圖基礎3.3設計CImage類3.4使用CImage類3.5圖像的顯示3.6CImage類應用實例3.1VC++可視化編程3.1.1概述

VC++是Microsoft公司推出的開發(fā)Win32應用程序的面向對象的可視化集成工具。

VC++提供了Microsoft基礎類庫(MFC)，對Windows所用的Win32應用程序接口(API)進行了徹底的封裝，從而可以使用面向對象的方法來進行Win32應用程序的開發(fā)。

優(yōu)點：大大縮短了應用程序開發(fā)周期，降低了開發(fā)成本，也將程序員從大量的復雜勞動中解放出來。VC++包含源代碼文本編輯器、設計用戶界面（菜單、對話框、圖標等）的資源編輯器、項目管理器、檢查程序錯誤的集成調試器等工具。它還提供了功能強大的應用程序向導工具AppWizard和類向導工具ClassWizard。

AppWizard用于生成各種不同類型的具有Windows界面風格的應用程序的基本框架；在生成應用程序框架后，使用ClassWizard便可輕松完成創(chuàng)建新類、定義消息處理函數(shù)、重載虛擬函數(shù)等操作。3.1.2用戶界面圖3-1VC++6.0用戶界面

用VC++6.0開發(fā)應用程序主要涉及三大類型的文件：文件（Files）、項目（Projects）和工作區(qū)（Workspaces）。在VC++6.0中，通常意義下開發(fā)一個Windows應用程序是指生成一個項目，該項目包含著一組相關的文件，如各種頭文件（.h）、實現(xiàn)文件（.cpp）、資源文件（.rc）、圖標文件（.ico）、位圖文件（.bmp）等，而該項目必須在一個工作區(qū)打開。當?shù)谝淮谓⒁粋€應用程序時，應選擇新建一個項目，此時VC++6.0自動建立一個工作區(qū)，并把新建的項目在該工作區(qū)中打開，以后要對該項目進行修改、補充、增加等工作，只要打開對應的工作區(qū)即可。VC++6.0以項目工作區(qū)（ProjectWorkspace）的方式來組織文件、項目和項目配置，通過項目工作區(qū)窗口可以查看和訪問項目中的所有元素。首次創(chuàng)建項目工作區(qū)時，要創(chuàng)建一個項目工作區(qū)目錄、一個項目工作區(qū)文件、一個項目文件和一個工作區(qū)選項文件。項目工作區(qū)文件用于描述工作區(qū)及其內容，擴展名為.dsw。項目文件用于記錄項目中各種文件的名字和位置，擴展名為.dsp。工作區(qū)選項文件用于存儲項目工作區(qū)設置，擴展名為.opt。

項目工作區(qū)窗口主要由三個面板構成，即FileView、ResouceView和ClassView，分別用于顯示項目中定義的C++類、資源文件和包含在項目工作區(qū)中的文件。每個面板用于指定項目工作區(qū)中所有項目的不同視圖，視圖中每個文件夾可以包含其他文件夾或各種元素（如，子項目、文件、資源、類和標題等）。通過項目工作區(qū)窗口可以定位到項目中的任一位置，以對其進行相應的編輯（源程序、資源等）

文本編輯器的使用與Word非常類似，通過它可方便的進行程序源代碼的輸入、編輯和修改工作。在資源編輯器中可進行各種資源的編輯工作，如對話框、圖標、菜單、位圖等，從而直觀地設計程序的用戶界面。輸出窗口用于顯示項目建立過程中所產生的錯誤信息、調試過程中的輸出信息等，用它可以方便地定位到工程中的錯誤位置，觀察到程序調試過程中的輸出結果。3.1.3框架和文檔—視結構基于MFC的應用程序框架是VC++編程的骨架。運用MFC應用程序框架具有如下優(yōu)點：（1）標準化的程序結構和用戶接口：這對具有標準用戶界面的Win32程序來說，可以極大地減輕程序員的負擔，使程序員不必過多地考慮界面，而把主要精力放在程序設計上，以提高程序設計的效率。（2）框架產生的程序代碼短，運行速度快，具有很大的靈活性。（3）MFC封裝了Win32SDK中的幾乎所有的函數(shù)，能夠實現(xiàn)Win32系統(tǒng)的任何功能。MFC框架的核心是文檔—視結構（Document-ViewArchitecture）。簡單地說，文檔—視結構就是將數(shù)據(jù)和對數(shù)據(jù)的觀察相分離，文檔僅處理數(shù)據(jù)的讀、寫等操作，視則是顯示和處理數(shù)據(jù)的窗口，視可以操作文檔中的數(shù)據(jù)。

MFC框架的基本結構包括應用程序對象、主框架窗口、文檔、視等，框架通過命令和消息將它們結合在一起，共同對用戶的操作做出響應。應用程序的對象類由CWinApp派生，一個應用程序有且僅有一個應用程序對象，它負責應用程序實例的初始化和進程結束時的資源清除，以及創(chuàng)建和管理應用程序所支持的所有文檔模板的工作。

主框架窗口是應用程序的主窗口。MFC框架定義了兩種基本的主框架窗口類，即單文檔接口SDI（SingleDocumentInterface）主框架窗口類和多文檔接口MDI（MultipleDocumentInterface）主框架窗口類。對于SDI，視是主框架窗口的子窗口；對于MDI，必須從CMDIChildWnd派生出主框架窗口的子窗口，視是該子窗口的子窗口。

文檔類由CDocument類派生，文檔是一個應用程序數(shù)據(jù)元素的集合，它構成應用程序所使用的數(shù)據(jù)單元，另外，它還提供了管理和維護數(shù)據(jù)的手段。文檔是一種數(shù)據(jù)源，數(shù)據(jù)源有很多種，最常見的是磁盤文件，但它不一定是一個磁盤文件，文檔的數(shù)據(jù)源也可以來自串行口、網(wǎng)絡或攝像機輸入信號等。視類從CView或其子類（CEditView、CFormView、CRecordView、CScrollView等）派生，是數(shù)據(jù)的用戶窗口，為用戶提供了文檔可視的數(shù)據(jù)顯示，它將文檔的部分或全部內容顯示在窗口中。視還給用戶提供了一個與文檔中的數(shù)據(jù)進行交互的界面，它把用戶的輸入轉化為對文檔中數(shù)據(jù)的操作。每個文檔都會有一個或多個視顯示，一個視既可以輸出到屏幕窗口中，也可以輸出到打印機上。圖3-2MFC應用程序框架結構（a）SDI框架結構；(b)MDI框架結構

文檔—視結構大大簡化了多數(shù)應用程序的設計開發(fā)過程。它帶來的好處主要有：

（1）將數(shù)據(jù)操作和數(shù)據(jù)顯示、用戶界面分離。這是一種“分而治之”的思想，這種思想使得模塊劃分更加合理、模塊獨立性更強，同時也簡化了數(shù)據(jù)操作和數(shù)據(jù)顯示、用戶界面設計工作。文檔只負責數(shù)據(jù)管理，不涉及用戶界面；視只負責數(shù)據(jù)輸出與用戶界面的交互，可以不考慮應用程序的數(shù)據(jù)是如何組織的，甚至當文檔中的數(shù)據(jù)結構發(fā)生變化時也不必改動視的代碼。

（2）MFC在文檔—視結構中提供了許多標準操作界面，包括新建文件、打開文件、保存文件、打印等，減輕了用戶的工作量。用戶不必再編寫這些重復的代碼，從而可以把更多的精力放到編寫應用程序特定功能的代碼上（主要是從數(shù)據(jù)源中讀取數(shù)據(jù)和顯示）。

（3）支持打印和打印預覽，用戶無需編寫代碼或只需要編寫很少的代碼，就可以為應用程序提供打印和打印預覽功能。同樣的功能如果自己寫的話，需要數(shù)千行代碼。由于文檔—視結構功能強大，因此一般用VC++進行程序設計時都首先使用AppWizard

生成基于文檔—視結構的單文檔或多文檔應用程序框架，然后在其中添加自己需要的代碼，完成應用程序的特定功能。3.1.4編程基本流程用VC++進行Win32可視化編程的基本流程如下：（l）生成框架：運行AppWizard，并按需要指定生成應用程序的選項，指定框架中視類的基類（CView、CEditView、CFormView、CScrollView、CTreeView等）。

AppWizard將按指定的選項生成應用程序框架和相關的文件，包括項目（project）的工作空間（workspace）文件和源文件，主要是應用程序（application）、文檔（document）、視（view）和主框窗口（mainframe）的C++代碼文件（*.cpp，*.h文件），以及缺省包含標準界面接口的資源文件（*.rc）。

（2）設計用戶界面：利用VC++資源編輯器編輯資源文件，設計菜單、對話框、工具條、字符串、加速鍵、位圖、圖標、光標等項目資源。

（3）聯(lián)接界面和代碼：利用ClassWizard把資源文件中定義的界面資源標識ID（如菜單項、工具條和對話框中的控件等）在指定的源文件中映射成相應的函數(shù)模板。

（4）編寫、修改函數(shù)代碼：利用ClassWizard可以方便地在源代碼編輯器（sourcecodeeditor）中跳轉到指定的函數(shù)代碼處。

（5）根據(jù)需要創(chuàng)建新類和編寫代碼：用ClassWizard創(chuàng)建新類，并生成相應的源文件。如新類是對話框類，可先用資源編輯器生成對話框模板，然后用ClassWizard創(chuàng)建對話框類代碼，并與模板聯(lián)接，編寫新類相關的源代碼。（6）實現(xiàn)文檔類：在AppWizard生成的框架基礎上設計文檔數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)結構，在文檔類中增加相應的成員變量和成員函數(shù)，實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的操作和文檔與數(shù)據(jù)的接口。

（7）實現(xiàn)框架中標準的文件操作命令，即Open、Save和SaveAs命令：框架已完成標準的文件操作命令的所有接口，程序員要做的僅僅是編寫文檔類的串行化（Serialize()）成員函數(shù)。

（8）實現(xiàn)視類：框架已構造好了文檔與視的關系，視能方便地訪問文檔中的public數(shù)據(jù)成員，可根據(jù)文檔的需要構造一個或多個視類。通過ClassWizard把視的用戶接口資源映射成函數(shù)模板，并編寫函數(shù)代碼。

（9）如需要，增加分割窗口（splitterwindow）：在SDI的主框窗口類或MDI的子窗口類中添加一個CSplitterWnd對象，并在窗口類的OnCreateClient成員函數(shù)中對CSplitterWnd對象進行創(chuàng)建和初始化。如果用戶分割了一個窗口，框架將給文檔創(chuàng)建并增加附加的視對象。

（10）建立、調試、修改應用程序。如有問題，可根據(jù)需要重復步驟（2）~（10）。

（11）測試應用程序。如有問題，可根據(jù)需要重復步驟（2）~（11）。（12）結束。3.2位圖(bitmap)基礎Vc++中(Windows系統(tǒng))把位圖分為兩類：設備相關位圖和設備無關位圖。3.2.1與設備相關位圖（DDB）與設備相關位圖是一種內部位圖格式，它顯示的圖像依計算機顯示系統(tǒng)的設置不同而不同，因此一般不存儲文件。結構BITMAP定義了DDB位圖的類型、寬度、高度、顏色格式和像素位值。該結構在Windows.h中定義如下（MSDN中可以查到）：TypedefstructtagBITMAP{

intbmType;//位圖類型，必須為0

intbmWith;//寬度

intbmHeight;//高度

intbmWidthBytes;//每一掃描行字節(jié)數(shù)

BYTEbmPlanes;//顏色層數(shù)

BYTEbmBitsPixel;//每一像素所占的位數(shù)

LPVOIDbmBits;//存放像素值內存塊地址

}BITMAP;WindowsSDK提供了標準的DDB位圖操作數(shù)，MFC中定義了CBitmap類來說明DDB位圖，CBitmap類封裝的主要函數(shù)：

LoadBitmap():從應用程序的資源中裝入位圖資源。

CreateBitmap():用指定了寬、高和位圖模式的內存位圖來創(chuàng)建位圖。

CreateCompatibleBitmap():創(chuàng)建與指定設備兼容的位圖。

GetBitmap():從位圖中獲取信息

SetBitmapBits():用指定的圖像位來設置位圖的位值。3.2.2設備無關位圖（DIB）設備無關位圖（DIB）可以在不同的機器系統(tǒng)中顯示位圖所固有的顏色，屬于一種外部的位圖格式，與硬件無關，存儲文件格式的后綴為.bmp；BMP文件組成（分別使用MSDN查看！）

文件頭結構BITMAPFILEHEADER位圖信息頭結構BITMAPINFOHEADER顏色信息表RGBQUAD圖像像素數(shù)據(jù)3.3CImage類介紹數(shù)字圖像處理編程一般用VC++編程環(huán)境，VC++環(huán)境是一個非常優(yōu)秀的編程環(huán)境，非常適合圖像處理編程，它集成了C/C++，并且提供了很多實用的框架，能快速的進行工程開發(fā)。在VC++6.0及以下版本中沒有專門的圖像處理類，但有幾個用于圖像處理的API函數(shù)，使用起來不是很方便，需要用戶自己封裝專門的圖像處理類。從VC++.NET開始的版本提供了一個跟圖像有關的類——CImage類，這個類封裝了跟圖像有關的很多操作。CImage類的成員可分為連接與創(chuàng)建、輸入與輸出、位圖類型與參數(shù)，以及圖形繪制與位圖塊傳送等4類。1.連接與創(chuàng)建

Attach()將一個DIB（或DDB）位圖與CImage對象相連接；

Detach()位圖與CImage對象相分離；

Create()創(chuàng)建一個DIB位圖并將它與已有CImage對象相連接；

Destroy()位圖與CImage對象相分離并刪除；2.輸入與輸出

GetImporterFilterString()返回系統(tǒng)支持的輸入文件格式類型及其描述；

GetExporterFilterString()返回系統(tǒng)支持的輸出文件格式類型及其描述；

Load()讀入指定圖像文件中的圖像；

LoadFromResource()讀入指定資源文件中的圖像；

Save()按指定類型保存圖像，文件名中不能省略后綴；

IsNull()判別源圖像文件是否已經讀入；3.位圖類型與參數(shù)

GetWidth()返回當前圖像的寬度（以像素為單位）；

GetHeight()返回當前圖像的高度（以像素為單位）；

GetBPP()返回當前圖像的每個像素的位數(shù)；

GetBits()返回當前圖像像素數(shù)據(jù)的指針

GetPitch()返回相鄰兩行像素首地址之間的間隔；GetPixelAddress()返回指定像素數(shù)據(jù)存放位置的存儲地址；GetMaxColorTableEntries()返回調色板單元數(shù)；IsDibSection()確定位圖是否為DIB位圖；IsIndexed()判別位圖中是否有調色板；IsTransparencySupported()判別應用程序是否支持透明位圖；AlphaBlend()是否支持透明或半透明顯示的狀態(tài)；4.圖形繪制與位圖塊傳送GetDC()返回當前位圖的設備描述表；ReleaseDC()釋放設備描述表；GetPixel()返回指定位置像素的顏色；SetPixel()設置指定位置像素的顏色；SetPixelIndexed()設置指定位置像素顏色的索引值；SetPixelRGB()設置指定位置像素的紅綠藍分量；GetColorTable()獲取調色板顏色分量（紅、綠、藍）值；SetColorTable()設置調色板顏色分量（紅、綠、藍）值；SetTransparentColor()設置透明顏色的索引值，只能有一種顏色可為透明；Draw()從源矩形復制到目標矩形，支持伸縮、融合與透明；BitBlt()從位圖的一個矩行區(qū)域復制到另一位圖上的指定區(qū)域；MaskBlt()位圖塊傳送時須與指定的模板圖像做邏輯操作；PlgBlt()從位圖的矩形區(qū)域到另一位圖上平行四邊形間的位塊傳輸；StretchBlt()從源矩形復制到目標矩形，支持伸縮；TransparentBlt()位圖塊傳送時復制到透明色的位圖；3.6CImage類應用實例：實驗一3.6.1建立應用程序框架（見實驗指導書）

圖像處理軟件包---OpenCV什么是OpenCVOpenCV是Intel公司開發(fā)的開源計算機視覺庫。

它由一系列C函數(shù)和少量C++類構成，實現(xiàn)了圖像處理和計算機視覺方面的很多通用算法。重要特性OpenCV擁有包括300多個C函數(shù)的跨平臺的中、高層API。它不依賴于其它的外部庫——盡管也可以使用某些外部庫。OpenCV對非商業(yè)應用和商業(yè)應用都是免費（FREE）的。（細節(jié)參考license）。OpenCV為IntelIntegratedPerformancePrimitives(IPP)提供了透明接口。

這意味著如果有為特定處理器優(yōu)化的的IPP庫，OpenCV將在運行時自動加載這些庫。

更多關于IPP的信息請參考：/software/products/ipp/index.htm誰創(chuàng)建了它作者列表可以在文件AUTHORS中找到。此外，還有很多人給出了建議、補丁、BUG報告等等。一個不太完整的列表在文件THANKS中。很多“雷鋒”式的熱心人的奉獻還在繼續(xù)完善之中常用的版本OpenCV2.3.1，大量C++類函數(shù)目前最新版本：OpenCV2.4OpenCV2.3.1介紹Mat類簡介在2001年剛剛出現(xiàn)的時候，OpenCV基于C

語言接口而建。為了在內存（memory）中存放圖像，當時采用名為IplImage

的C語言結構體，時至今日這仍出現(xiàn)在大多數(shù)的舊版教程和教學材料。但這種方法必須接受C語言所有的不足，這其中最大的不足要數(shù)手動內存管理，其依據(jù)是用戶要為開辟和銷毀內存負責。雖然對于小型的程序來說手動管理內存不是問題，但一旦代碼開始變得越來越龐大，你需要越來越多地糾纏于這個問題，而不是著力解決你的開發(fā)目標。OpenCV在2.0版本中引入了一個新的C++接口，利用自動內存管理給出了解決問題的新方法。Mat最大的優(yōu)勢跟STL很相似，使用這個方法，你不需要糾結在管理內