數字圖像處理實驗報告

　　數字圖像處理實驗報告1

　　一. 實驗內容:

　　主要是圖像的幾何變換的編程實現,具體包括圖像的讀取、改寫,圖像平移,圖像的鏡像,圖像的轉置,比例縮放,旋轉變換等.

　　具體要求如下:

　　1.編程實現圖像平移，要求平移后的圖像大小不變;

　　2.編程實現圖像的鏡像;

　　3.編程實現圖像的轉置;

　　4.編程實現圖像的比例縮放，要求分別用雙線性插值和最近鄰插值兩種方法來實

　　現，并比較兩種方法的縮放效果;

　　5.編程實現以任意角度對圖像進行旋轉變換，要求分別用雙線性插值和最近鄰插

　　值兩種方法來實現，并比較兩種方法的旋轉效果.

　　二.實驗目的和意義:

　　本實驗的目的是使學生熟悉并掌握圖像處理編程環境,掌握圖像平移、鏡像、轉置和旋轉等幾何變換的方法，并能通過程序設計實現圖像文件的讀、寫操作，及圖像平移、鏡像、轉置和旋轉等幾何變換的程序實現.

　　三.實驗原理與主要框架:

　　3.1 實驗所用編程環境:

　　Visual C++(簡稱VC)是微軟公司提供的基于C/C++的應用程序集成開發工具.VC擁有豐富的功能和大量的擴展庫，使用它能有效的創建高性能的Windows應用程序和Web應用程序.

　　VC除了提供高效的C/C++編譯器外，還提供了大量的可重用類和組件，包括著名的微軟基礎類庫(MFC)和活動模板類庫(ATL)，因此它是軟件開發人員不可多得的開發工具.

　　VC豐富的功能和大量的擴展庫，類的重用特性以及它對函數庫、DLL庫的支持能使程序更好的模塊化，并且通過向導程序大大簡化了庫資源的使用和應用程序的開發，正由于VC具有明顯的優勢，因而我選擇了它來作為數字圖像幾何變換的開發工具.

　　在本程序的開發過程中，VC的核心知識、消息映射機制、對話框控件編程等都得到了生動的體現和靈活的應用.

　　3.2 實驗處理的對象:256色的BMP(BIT MAP )格式圖像

　　BMP(BIT MAP )位圖的文件結構:

　　具體組成圖: BITMAPFILEHEADER

　　位圖文件頭

　　(只用于BMP文件) bfType=”BM” bfSize bfReserved1

　　bfReserved2

　　bfOffBits

　　biSize

　　biWidth

　　biHeight

　　biPlanes

　　biBitCount

　　biCompression

　　biSizeImage

　　biXPelsPerMeter

　　biYPelsPerMeter

　　biClrUsed

　　biClrImportant

　　單色DIB有2個表項

　　16色DIB有16個表項或更少

　　256色DIB有256個表項或更少

　　真彩色DIB沒有調色板

　　每個表項長度為4字節(32位)

　　像素按照每行每列的順序排列

　　每一行的字節數必須是4的整數

　　倍BITMAPINFOHEADER 位圖信息頭 Palette 調色板 DIB Pixels DIB圖像數據

　　1. BMP文件組成

　　BMP文件由文件頭、位圖信息頭、顏色信息和圖形數據四部分組成.

　　2. BMP文件頭

　　BMP文件頭數據結構含有BMP文件的類型(必須為BMP)、文件大小(以字節為單位)、位圖文件保留字(必須為0)和位圖起始位置(以相對于位圖

　　文件頭的偏移量表示)等信息.

　　3. 位圖信息頭

　　BMP位圖信息頭數據用于說明位圖的尺寸(寬度,高度等都是以像素為單位,大小

　　以字節為單位, 水平和垂直分辨率以每米像素數為單位) ,目標設備的級別，每個像素所需的位數, 位圖壓縮類型(必須是 0)等信息.

　　4. 顏色表

　　顏色表用于說明位圖中的顏色，它有若干個表項，每一個表項是一個RGBQUAD

　　類型的結構，定義一種顏色.具體包含藍色、紅色、綠色的亮度(值范圍為0-255)

　　位圖信息頭和顏色表組成位圖信息

　　5. 位圖數據

　　位圖數據記錄了位圖的每一個像素值，記錄順序是在掃描行內是從左到右,掃描

　　行之間是從下到上.

　　Windows規定一個掃描行所占的字節數必須是 4的倍數(即以long為單位),不足的以0填充.

　　3.3 BMP(BIT MAP )位圖的顯示:

　　①一般顯示方法:

　　1. 申請內存空間用于存放位圖文件

　　2. 位圖文件讀入所申請內存空間中

　　3. 在函數中用創建顯示用位圖, 用函數創建兼容DC,用函數選擇顯示刪除位圖

　　但以上方法的缺點是: 1)顯示速度慢; 2) 內存占用大; 3) 位圖在縮小顯示時圖形失真大,(可通過安裝字體平滑軟件來解決); 4) 在低顏色位數的設備上(如256顯示模式)顯示高顏色位數的圖形(如真彩色)圖形失真嚴重.

　　②BMP位圖縮放顯示 :

　　用視頻函數來顯示位圖，內存占用少，速度快，而且還可以對圖形進行淡化(Dithering )處理.淡化處理是一種圖形算法，可以用來在一個支持比圖像所用顏色要少的設備上顯示彩色圖像.BMP位圖顯示方法如下:

　　1. 打開視頻函數，一般放在在構造函數中

　　2. 申請內存空間用于存放位圖文件

　　3. 位圖文件讀入所申請內存空間中

　　4. 在 函數中 顯示位圖

　　5. 關閉視頻函數 ,一般放在在析構函數中

　　以上方法的優點是: 1)顯示速度快; 2) 內存占用少; 3) 縮放顯示時圖形失真小,4) 在低顏色位數的設備上顯示高顏色位數的圖形圖形時失真小; 5) 通過直接處理位圖數據，可以制作簡單動畫.

　　3.4 程序中用到的訪問函數

　　Windows支持一些重要的DIB訪問函數，但是這些函數都還沒有被封裝到MFC中，這些函數主要有：

　　1. SetDIBitsToDevice函數：該函數可以直接在顯示器或打印機上顯示DIB. 在顯

　　示時不進行縮放處理.

　　2. StretchDIBits函數：該函數可以縮放顯示DIB于顯示器和打印機上.

　　3. GetDIBits函數：還函數利用申請到的內存，由GDI位圖來構造DIB.通過該函數，

　　可以對DIB的格式進行控制，可以指定每個像素顏色的位數，而且可以指定是否進行壓縮.

　　4. CreateDIBitmap函數：利用該函數可以從DIB出發來創建GDI位圖.

　　5. CreateDIBSection函數：該函數能創建一種特殊的DIB，稱為DIB項，然后返回

　　一個GDI位圖句柄.

　　6. LoadImage函數：該函數可以直接從磁盤文件中讀入一個位圖，并返回一個DIB

　　句柄.

　　7. DrawDibDraw函數：Windows提供了窗口視頻(VFW)組件，Visual C++支持該

　　組件.VFW中的DrawDibDraw函數是一個可以替代StretchDIBits的函數.它的最主要的優點是可以使用抖動顏色，并且提高顯示DIB的速度，缺點是必須將VFW代碼連接到進程中.

　　3.5 圖像的幾何變換

　　圖像的幾何變換，通常包括圖像的平移、圖像的鏡像變換、圖像的轉置、圖像的縮放和圖像的旋轉等.