1、學 位 論 文 學號： ZK04107122 系部 ： 信息科學與工程學院 專業(yè)： 電子信息工程 題目： 數(shù)字圖象分割處理的算法與研究 導師： 完成時間： 二零零八年十二月 摘 要 數(shù)字圖像處理（digital image processing）是用計算機對圖像信息進行處理的一門技術，使利用計算機對圖像進行各種處理的技術和方法。20世紀20年代，圖像處理首次得到應用。20世紀60年代中期，隨電子計算機的發(fā)展得到普遍應用。60年代末，圖像處理技術不斷完善，逐漸成為一個新興的學科。利用數(shù)字圖像處理主要是為了修改圖形，改善圖像質量，或是從圖像中提起有效信息，還有利用數(shù)字圖像處理可以對圖像進行體積壓縮

2、，便于傳輸和保存。數(shù)字圖像處理主要研究以下內(nèi)容：傅立葉變換、小波變換等各種圖像變換；對圖像進行編碼和壓縮；采用各種方法對圖像進行復原和增強；對圖像進行分割、描述和識別等。早期的圖像處理的目的是改善圖像的質量，它以人為對象，以改善人的視覺效果為目的。圖像處理中，輸入的是質量低的圖像，輸出的是改善質量后的圖像，常用的圖像處理方法有圖像增強、復原、編碼、壓縮等。圖像處理技術已經(jīng)滲透到人類生活的各個領域并得到越來越多的應用，圖像處理所涉及的圖像格式有很多種，如TIF、JPEG、BMP等等，工程應用中經(jīng)常要處理256級的灰度BMP圖像，如通過黑白采集卡采集得到的圖像。 數(shù)字圖像處理因易于實現(xiàn)非線性處理，

3、處理程序和處理參數(shù)可變，故是一項通用性強，精度高，處理方法靈活，信息保存、傳送可靠的圖像處理技術。主要用于圖像變換、量測、模式識別、模擬以及圖像產(chǎn)生。廣泛應用在遙感、宇宙觀測、影像醫(yī)學、通信、刑偵及多種工業(yè)領域。關鍵字：分割處理 圖像處理 算法 程序開發(fā)Abstract Digital image processing (digital image processing) is a computer image on the information of a deal with technology, so that the computer was used for a variety of

4、 image processingtechnologies and methods. In the 1920s, the image processing applied for the first time. The mid-1960s, with the development of the computer to be widely used. At the end of the 60s, and image processing technology continues to improve gradually become a new subject. The use of digi

5、tal image processing is to amend the graphics to improve the quality of the image, or images from the Sino-effective to bring information, and the use of digital image processing of images can be compressed size, easy to transport and storage. Digital image processing research the following: Fourier

6、 transform, wavelet transform, and so on a variety of image transformation; image encoding and compression; using a variety of methods for image restoration and enhancement; on the image segmentation, such asidentification and description. Early image processing is to improve the image quality, man-

7、made object to it in order to improve the human visual effects for the purpose. Image processing, importation of low-quality images, the output is to improve the quality of the image, image processing commonly used methods of image enhancement, restoration, encoding, compression and so on. Image pro

8、cessing technology has penetrated into all fields of human life and an increasing number of applications, image processing involved there are many image formats such as TIF, JPEG, BMP, and so on, engineering applications often have to deal with 256 gray Degree of BMP images, such as through the acqu

9、isition card collection to be black and white images. Digital image processing and easy to implement as a result of non-linear processing, processing and handling of variable parameters, it is a high universality, high accuracy and flexible approach, the preservation of information, reliable transmi

10、ssion of image processing technologies. For image transformation, measurement, pattern recognition, as well as analog images generated. Widely used in remote sensing, observation of the universe, medical imaging, communications, criminal investigation and a variety of industries. Keywords: divide up

11、 processing image processing arithmetic program development 目 錄 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc217130512 摘 要 PAGEREF _Toc217130512 h - 2 - HYPERLINK l _Toc217130513 第一章 概 述 PAGEREF _Toc217130513 h - 5 - HYPERLINK l _Toc217130514 1.1 數(shù)字圖像處理的發(fā)展歷史 PAGEREF _Toc217130514 h - 5 - HYPERLINK l _Toc21713051

12、5 1.1.1什么是數(shù)字圖象處理 PAGEREF _Toc217130515 h - 5 - HYPERLINK l _Toc217130516 1.1.2 數(shù)字圖像處理的基本特點 PAGEREF _Toc217130516 h - 6 - HYPERLINK l _Toc217130517 1.2圖像的格式和分類 PAGEREF _Toc217130517 h - 7 - HYPERLINK l _Toc217130518 1.2.1圖像文件格式 PAGEREF _Toc217130518 h - 7 - HYPERLINK l _Toc217130519 1.2.2圖像分類 PAGEREF

13、 _Toc217130519 h - 8 - HYPERLINK l _Toc217130520 1.3 數(shù)字圖像處理的主要內(nèi)容 PAGEREF _Toc217130520 h - 9 - HYPERLINK l _Toc217130521 1.4 課題實現(xiàn)的目標 PAGEREF _Toc217130521 h - 12 - HYPERLINK l _Toc217130522 第二章 軟件工程和開發(fā)環(huán)境介紹 PAGEREF _Toc217130522 h - 13 - HYPERLINK l _Toc217130523 2.1 程序開發(fā)環(huán)境的介紹 PAGEREF _Toc217130523 h

14、 - 13 - HYPERLINK l _Toc217130524 2.1.1具體步驟 PAGEREF _Toc217130524 h - 13 - HYPERLINK l _Toc217130525 2.2 一般軟件的開發(fā)方法 PAGEREF _Toc217130525 h - 17 - HYPERLINK l _Toc217130526 2.3 MFC開發(fā)的基礎知識 PAGEREF _Toc217130526 h - 19 - HYPERLINK l _Toc217130527 第三章 圖像分割的概述 PAGEREF _Toc217130527 h - 22 - HYPERLINK l _

15、Toc217130528 3.1 圖像分割的一般概念 PAGEREF _Toc217130528 h - 22 - HYPERLINK l _Toc217130529 3.1.2 圖像目標分割與提取技術綜述 PAGEREF _Toc217130529 h - 22 - HYPERLINK l _Toc217130530 3.2 圖像分割的基本原理 PAGEREF _Toc217130530 h - 23 - HYPERLINK l _Toc217130531 3.2.3 灰度閾值法分割 PAGEREF _Toc217130531 h - 23 - HYPERLINK l _Toc2171305

16、32 3.3 羅伯特邊緣算子 PAGEREF _Toc217130532 h - 24 - HYPERLINK l _Toc217130533 3.4圖像邊緣檢測 PAGEREF _Toc217130533 h - 26 - HYPERLINK l _Toc217130534 第四章 系統(tǒng)的設計與實現(xiàn) PAGEREF _Toc217130534 h - 29 - HYPERLINK l _Toc217130535 4.1寫的外界環(huán)境要求 PAGEREF _Toc217130535 h - 29 - HYPERLINK l _Toc217130536 4.1.1系統(tǒng)的硬件配置 PAGEREF _

17、Toc217130536 h - 29 - HYPERLINK l _Toc217130537 4.1.2系統(tǒng)軟件配置 PAGEREF _Toc217130537 h - 29 - HYPERLINK l _Toc217130538 4.2黑白圖像分割 PAGEREF _Toc217130538 h - 29 - HYPERLINK l _Toc217130539 4.2.1黑白圖像分割程序 PAGEREF _Toc217130539 h - 29 - HYPERLINK l _Toc217130540 4.3彩色圖像分割 PAGEREF _Toc217130540 h - 32 - HYPE

18、RLINK l _Toc217130541 4.3.1彩色圖像分割程序 PAGEREF _Toc217130541 h - 32 - HYPERLINK l _Toc217130542 總結 PAGEREF _Toc217130542 h - 36 - HYPERLINK l _Toc217130543 系統(tǒng)展望 PAGEREF _Toc217130543 h - 36 - HYPERLINK l _Toc217130544 致謝 PAGEREF _Toc217130544 h - 37 - HYPERLINK l _Toc217130545 主要參考文獻 PAGEREF _Toc217130

19、545 h - 38 -第一章 概 述1.1 數(shù)字圖像處理的發(fā)展歷史 1.1.1什么是數(shù)字圖象處理數(shù)字圖像處理（Digital Image Processing）又稱為計算機圖像處理，它是指將圖像信號轉換成數(shù)字信號并利用計算機對其進行處理的過程。數(shù)字圖像處理最早出現(xiàn)于20世紀50年代，當時的電子計算機已經(jīng)發(fā)展到一定水平，人們開始利用計算機來處理圖形和圖像信息。數(shù)字圖像處理作為一門學科大約形成于20世紀60年代初期。早期的圖像處理的目的是改善圖像的質量，它以人為對象，以改善人的視覺效果為目的。圖像處理中，輸入的是質量低的圖像，輸出的是改善質量后的圖像，常用的圖像處理方法有圖像增強、復原、編碼、壓

20、縮等。首次獲得實際成功應用的是美國噴氣推進實驗室（JPL）。他們對航天探測器徘徊者7號在1964年發(fā)回的幾千張月球照片使用了圖像處理技術，如幾何校正、灰度變換、去除噪聲等方法進行處理，并考慮了太陽位置和月球環(huán)境的影響，由計算機成功地繪制出月球表面地圖，獲得了巨大的成功。隨后又對探測飛船發(fā)回的近十萬張照片進行更為復雜的圖像處理，以致獲得了月球的地形圖、彩色圖及全景鑲嵌圖，獲得了非凡的成果，為人類登月創(chuàng)舉奠定了堅實的基礎，也推動了數(shù)字圖像處理這門學科的誕生。在以后的宇航空間技術，如對火星、土星等星球的探測研究中，數(shù)字圖像處理技術都發(fā)揮了巨大的作用。數(shù)字圖像處理取得的另一個巨大成就是在醫(yī)學上獲得的成

21、果。1972年英國EMI公司工程師Housfield發(fā)明了用于頭顱診斷的X射線計算機斷層攝影裝置，也就是我們通常所說的CT（Computer Tomograph）。CT的基本方法是根據(jù)人的頭部截面的投影，經(jīng)計算機處理來重建截面圖像，稱為圖像重建。1975年EMI公司又成功研制出全身用的CT裝置，獲得了人體各個部位鮮明清晰的斷層圖像。1979年，這項無損傷診斷技術獲得了諾貝爾獎，說明它對人類作出了劃時代的貢獻。與此同時，圖像處理技術在許多應用領域受到廣泛重視并取得了重大的開拓性成就，屬于這些領域的有航空航天、生物醫(yī)學工程、工業(yè)檢測、機器人視覺、公安司法、軍事制導、文化藝術等，使圖像處理成為一門引

22、人注目、前景遠大的新型學科。隨著圖像處理技術的深入發(fā)展，從70年代中期開始，隨著計算機技術和人工智能、思維科學研究的迅速發(fā)展，數(shù)字圖像處理向更高、更深層次發(fā)展。人們已開始研究如何用計算機系統(tǒng)解釋圖像，實現(xiàn)類似人類視覺系統(tǒng)理解外部世界，這被稱為圖像理解或計算機視覺。很多國家，特別是發(fā)達國家投入更多的人力、物力到這項研究，取得了不少重要的研究成果。其中代表性的成果是70年代末MIT的Marr提出的視覺計算理論，這個理論成為計算機視覺領域其后十多年的主導思想。圖像理解雖然在理論方法研究上已取得不小的進展，但它本身是一個比較難的研究領域，存在不少困難，因人類本身對自己的視覺過程還了解甚少，因此計算機視

23、覺是一個有待人們進一步探索的新領域。1.1.2 數(shù)字圖像處理的基本特點數(shù)字圖像處理是利用計算機實現(xiàn)與光學系統(tǒng)模擬處理相同效果的過程。一般具有如下特點： （1）處理精度高，再現(xiàn)性好 計算機圖像處理，其實質是對圖像數(shù)據(jù)進行運算。由于計算機技術的飛速發(fā)展，計算精度和準確性不斷提高；另外，用相同的方法對同一圖像進行多次處理，其再現(xiàn)性好。（2）處理方法的多樣性由于圖像處理是通過程序實現(xiàn)的，因此，設計不同的圖像處理程序，可以實現(xiàn)各種不同的處理目的。 （3）圖像數(shù)據(jù)量龐大 數(shù)字圖像的數(shù)據(jù)量巨大。數(shù)字圖像由圖像矩陣中的像素（Pixel）組成，每個像素用紅、綠、藍三種顏色表示，每種顏色用8 bit表示灰度級。

24、一幅10241024不經(jīng)壓縮的真彩色圖像，數(shù)據(jù)量達3MB（即102410248 bit3=24 Mb）。X射線照片一般用64256 Kb的數(shù)據(jù)量，一幅遙感圖像為32402340430Mb。如此龐大的數(shù)據(jù)量給存儲、傳輸和處理都帶來巨大的困難。如果精度及分辨率再提高，所需處理時間將大幅度增加。 （4）處理費時由于圖像數(shù)據(jù)量大，因此處理比較費時。特別是處理結果與中心像素鄰域有關的處理過程花費時間更多。（5）圖像處理技術綜合性強 數(shù)字圖像處理涉及的技術領域相當廣泛，如通信技術、計算機技術、電子技術、電視技術等，當然，數(shù)學、物理學等領域更是數(shù)字圖像處理的基礎。 1.2圖像的格式和分類1.2.1圖像文件格

25、式要利用計算機對數(shù)字化圖像進行處理，首先要對圖像的文件格式要有清楚的認識，因為我們前面說過，自然界的圖像以模擬信號的形式存在，在用計算機進行處理以前，首先要數(shù)字化，比如攝像頭（CCD）攝取的信號在送往計算機處理前，一般情況下要經(jīng)過數(shù)模轉換，這個任務常常由圖像采集卡完成，它的輸出一般為裸圖的形式；如果用戶想要生成目標圖像文件，必須根據(jù)文件的格式做相應的處理。隨著科技的發(fā)展，數(shù)碼像機、數(shù)碼攝像機已經(jīng)進入尋常百姓家，我們可以利用這些設備作為圖像處理系統(tǒng)的輸入設備來為后續(xù)的圖像處理提供信息源。無論是什么設備，它總是提供按一定的圖像文件格式來提供信息，比較常用的有BMP格式、JPEG格式、GIF格式等等

26、，所以我們在進行圖像處理以前，首先要對圖像的格式要有清晰的認識，只有在此基礎上才可以進行進一步的開發(fā)處理。 在講述圖像文件格式前，先對圖像作一個簡單的分類。除了最簡單的圖像外，所有的圖像都有顏色，而單色圖像則是帶有顏色的圖像中比較簡單的格式，它一般由黑色區(qū)域和白色區(qū)域組成，可以用一個比特表示一個像素，“1”表示黑色，“0”表示白色，當然也可以倒過來表示，這種圖像稱之為二值圖像。我們也可以用8個比特（一個字節(jié)）表示一個像素，相當于把黑和白等分為256個級別，“0”表示為黑，“255”表示為白，該字節(jié)的數(shù)值表示相應像素值的灰度值或亮度值，數(shù)值越接近“0”，對應像素點越黑，相反，則對應像素點越白，此

27、種圖像我們一般稱之為灰度圖像。單色圖像和灰度圖像又統(tǒng)稱為黑白圖像，與之對應存在著彩色圖像，這種圖像要復雜一些，表示圖像時，常用的圖像彩色模式有RGB模式、CMYK模式和HIS模式，一般情況下我們只使用RGB模式，R對應紅色，G對應綠色，B對應藍色，它們統(tǒng)稱為三基色，這三中色彩的不同搭配，就可以搭配成各種現(xiàn)實中的色彩，此時彩色圖像的每一個像素都需要3個樣本組成的一組數(shù)據(jù)表示，其中每個樣本用于表示該像素的一個基本顏色。對于現(xiàn)存的所有的圖像文件格式，我們在這里主要介紹BMP圖像文件格式，并且文件里的圖像數(shù)據(jù)是未壓縮的，因為圖像的數(shù)字化處理主要是對圖像中的各個像素進行相應的處理，而未壓縮的BMP圖像中

28、的像素數(shù)值正好與實際要處理的數(shù)字圖像相對應，這種格式的文件最合適我們對之進行數(shù)字化處理。請讀者記住，壓縮過的圖像是無法直接進行數(shù)字化處理的，如JPEG、GIF等格式的文件，此時首先要對圖像文件解壓縮，這就要涉及到一些比較復雜的壓縮算法。后續(xù)章節(jié)中我們將針對特殊的文件格式如何轉換為BMP格式的文件問題作專門的論述，經(jīng)過轉換，我們就可以利用得到的未壓縮的BMP文件格式進行后續(xù)處理。1.2.2圖像分類數(shù)字圖像處理主要研究的內(nèi)容有以下幾個方面： 1) 圖像變換由于圖像陣列很大，直接在空間域中進行處理，涉及計算量很大。因此，往往采用各種圖像變換的方法，如傅立葉變換、沃爾什變換、離散余弦變換等間接處理技術

29、，將空間域的處理轉換為變換域處理，不僅可減少計算量，而且可獲得更有效的處理（如傅立葉變換可在頻域中進行數(shù)字濾波處理）。目前新興研究的小波變換在時域和頻域中都具有良好的局部化特性，它在圖像處理中也有著廣泛而有效的應用。 2) 圖像編碼壓縮圖像編碼壓縮技術可減少描述圖像的數(shù)據(jù)量（即比特數(shù)），以便節(jié)省圖像傳輸、處理時間和減少所占用的存儲器容量。壓縮可以在不失真的前提下獲得，也可以在允許的失真條件下進行。編碼是壓縮技術中最重要的方法，它在圖像處理技術中是發(fā)展最早且比較成熟的技術。 3) 圖像增強和復原圖像增強和復原的目的是為了提高圖像的質量，如去除噪聲，提高圖像的清晰度等。圖像增強不考慮圖像降質的原因

30、，突出圖像中所感興趣的部分。如強化圖像高頻分量，可使圖像中物體輪廓清晰，細節(jié)明顯；如強化低頻分量可減少圖像中噪聲影響。圖像復原要求對圖像降質的原因有一定的了解，一般講應根據(jù)降質過程建立降質模型，再采用某種濾波方法，恢復或重建原來的圖像。 4) 圖像分割圖像分割是數(shù)字圖像處理中的關鍵技術之一。圖像分割是將圖像中有意義的特征部分提取出來，其有意義的特征有圖像中的邊緣、區(qū)域等，這是進一步進行圖像識別、分析和理解的基礎。雖然目前已研究出不少邊緣提取、區(qū)域分割的方法，但還沒有一種普遍適用于各種圖像的有效方法。因此，對圖像分割的研究還在不斷深入之中，是目前圖像處理中研究的熱點之一。 5) 圖像描述圖像描述

31、是圖像識別和理解的必要前提。作為最簡單的二值圖像可采用其幾何特性描述物體的特性，一般圖像的描述方法采用二維形狀描述，它有邊界描述和區(qū)域描述兩類方法。對于特殊的紋理圖像可采用二維紋理特征描述。隨著圖像處理研究的深入發(fā)展，已經(jīng)開始進行三維物體描述的研究，提出了體積描述、表面描述、廣義圓柱體描述等方法。 6) 圖像分類（識別）圖像分類（識別）屬于模式識別的范疇，其主要內(nèi)容是圖像經(jīng)過某些預處理（增強、復原、壓縮）后，進行圖像分割和特征提取，從而進行判決分類。圖像分類常采用經(jīng)典的模式識別方法，有統(tǒng)計模式分類和句法（結構）模式分類，近年來新發(fā)展起來的模糊模式識別和人工神經(jīng)網(wǎng)絡模式分類在圖像識別中也越來越受

32、到重視。1.3 數(shù)字圖像處理的主要內(nèi)容無論圖像處理是何種目的，都要通過計算機圖像處理系統(tǒng)對圖像數(shù)據(jù)進行輸入、加工和輸出，因此數(shù)字圖像處理研究的內(nèi)容主要有以下7個過程。(1)表示和表現(xiàn)（Image Acquisition， Representation and Presentation）將模擬圖像信號轉化為計算機所能接受的數(shù)字形式，以及將數(shù)字圖像顯示和表現(xiàn)出來（如打印）。這一過程主要包括攝取圖像、 光電轉換及數(shù)字化等幾個步驟。 (2)圖像復原（Image Restoration）當造成圖像退化（圖像品質下降）的原因已知時，復原技術可以對圖像進行校正。圖像復原最關鍵的是對每種退化都需要有一個合理的

33、模型。例如，掌握了聚焦不良成像系統(tǒng)的物理特性，便可建立復原模型，而且對獲取圖像的特定光學系統(tǒng)的直接測量也是可能的。退化模型和特定數(shù)據(jù)一起描述了圖像的退化，因此，復原技術是基于模型和數(shù)據(jù)的圖像恢復，其目的是消除退化的影響，從而產(chǎn)生一個等價于理想成像系統(tǒng)所獲得的圖像。 圖像復原(3)增強（Image Enhancement）圖像增強是對圖像質量一般意義上的改善。當無法知道圖像退化有關的定量信息時，可以使用圖像增強技術較為主觀地改善圖像的質量。像增強技術是用于改善圖像視感質量所采取的一種方法。因為增強技術并非是針對某種退化所采取的方法，所以很難預測哪一種特定技術是最好的，只能通過試驗和分析誤差來選擇

34、一種合適的方法。有時可能需要徹底改變圖像的視覺效果，以便突出重要特征的可觀察性，使人或計算機更易觀察或檢測。在這種情況下，可以把增強理解為增強感興趣特征的可檢測性，而非改善視感質量。電視節(jié)目片頭或片尾處的顏色、輪廓等的變換，其目的是得到一種特殊的藝術效果，增強動感和力度。 圖像增強(4)圖像分析圖像處理應用的目標幾乎均涉及到圖像分析， 即對圖像中的不同對象進行分割、 特征提取和表示，從而有利于計算機對圖像進行分類、 識別和理解。在工業(yè)產(chǎn)品零件無缺陷且正確裝配檢測中， 圖像分析是對圖像中的像素轉化成一個“合格”或“不合格的判定。在有的應用中，如醫(yī)學圖像處理，不僅要檢測出物體（如腫瘤）的存在， 而

35、且還要檢查物體的大小。 （6）圖像的重建圖像重建與圖像增強、圖像復原等不同。圖像增強、圖像復原的輸入是圖像，處理后輸出的結果也是圖像，而圖像重建是指從數(shù)據(jù)到圖像的處理，即輸入的是某種數(shù)據(jù)，而經(jīng)過處理后得到的結果是圖像，CT就是圖像重建處理的典型應用實例。目前，圖像重建與計算機圖形學相結合，把多個二維圖像合成三維圖像，并加以光照模型和各種渲染技術，能生成各種具有強烈真實感的高質量圖像。（7） 圖像壓縮編碼數(shù)字圖像的數(shù)據(jù)量龐大,盡管現(xiàn)在有大容量的存貯器，但仍不能滿足對圖像數(shù)據(jù)(尤其是動態(tài)圖像、高分辨率圖像)處理的需要，因此在實際應用中圖像壓縮是必需的。如果數(shù)據(jù)不壓縮，則在存儲和傳輸中就需要占很大的

36、容量和帶寬，因而增加了成本。圖像壓縮的目的就是壓縮數(shù)據(jù)量。 從編碼技術發(fā)展來看，Kunt提出第一代、第二代編碼的概念。第一代編碼是以去除冗余為基礎的編碼方法，如PCM、 DPCM、 M、 亞取樣編碼法、DFT、DCT、 W-H變換編碼法以及以此為基礎的混合編碼法。第二代編碼法多為20世紀80年代以后提出的，如金字塔編碼法、Fractal編碼法、小波變換編碼法、基于神經(jīng)網(wǎng)絡的編碼法、模型基編碼法等。這些編碼方法有如下特點： 充分考慮人的視覺特性； 恰當?shù)乜紤]對圖像信號的分解與表述； 采用圖像的合成與識別方案壓縮數(shù)據(jù)。 1.4 課題實現(xiàn)的目標用計算機進行數(shù)字圖像處理的目的有兩個，一是產(chǎn)生更適合人類

37、視覺觀察和識別的圖像，二是希望計算機能夠自動進行識別和理解圖像。無論是為了何種目的，圖像處理的關鍵一步是對包含有大量各式各樣景物信息的圖像進行分解。分解的最終結果就是圖像被分成一些具有各種特征的最小成分，這些成分就稱為圖像的基元。產(chǎn)生這些基元的過程就是圖像分割的過程。圖像分割作為圖像處理領域中極為重要的內(nèi)容之一，是實現(xiàn)圖像分析與理解的基礎。從概念上來說，所謂圖像分割就是按照一定的原則將一幅圖像或景物分為若干個部分或子集的過程。第二章 軟件工程和開發(fā)環(huán)境介紹2.1 程序開發(fā)環(huán)境的介紹2.1.1具體步驟（1）首先在任意磁盤創(chuàng)建文件夾，然后在File菜單中選擇“新建”，打開“新建”對話框，選擇MFC

38、 AppWizard(exe)選項，并在右側的“工程名稱”文本框中填入新建的工程名稱，在“位置”中指定路徑，最后單擊OK按鈕。圖2.11 “新建”對話框（2）在“MFC 應用程序向導”對話框中設置應用程序的類型，指定應用程序是否使用文檔/視圖結構，以及資源文件的語種等。共有3種類型可供選擇：分別為“Single document（單文檔應用程序）”、“Multiple documents（多文檔應用程序）”和“Dialog based（對話框應用程序）”。選擇單文檔應用程序。圖2.12 “MFC 應用程序向導步驟1共6步”對話框（3）單擊“下一步”按鈕，進入“MFC 應用程序向導步驟2共6步”

39、對話框。圖2.13 “MFC 應用程序向導步驟2共6步”對話框（4）單擊“下一步”按鈕，進入“MFC應用程序向導步驟3共6步”對話框。圖2.14 “MFC應用程序向導步驟3共6步”對話框（5）在彈出的MFC應用程序向導步驟4共6步對話框中，設置應用程序的外觀。圖2.15 “MFC 應用程序向導步驟4共6步”對話框（4）保留默認的設置，單擊“下一步”按鈕，進入“應用程序向導步驟5共6步”對話框，設置應用程序的風格。圖2.16 “應用程序向導步驟5共6步”對話框（5）在彈出的應用程序向導步驟6共6步對話框中，設置向導生成的文件名和類名。先從列表中選擇類名，然后根據(jù)需要修改相關的類名、基類名、頭文件

40、和實現(xiàn)文件（源文件）等的名稱。最好用默認文件名。圖2.17 “MFC 應用程序向導步驟6共6步”對話框（6）單擊“完成”按鈕，彈出“新建工程信息”對話框，該對話框顯示應用程序所具有的特征，若用戶需要更改某些選項，單擊“取消”按鈕進行修改，全部完成后單擊“確定”按鈕。圖2.18 “新建工程信息”對話框2.2 一般軟件的開發(fā)方法首先，要了解VC+6.0則必須先了解C/C+語言。在計算機領域，C/C+語言相信一定無人不知、無人不曉。1970年，貝爾實驗室的ken thompson開發(fā)了一種解釋型的計算機語言被命名為B語言，但B語言沒有流傳開。1972年貝爾實驗室的dennis ritchie在B語言

41、的基礎上進行改進，開發(fā)出了C語言。C語言最初主要用于unix系統(tǒng)，大多數(shù)unix系統(tǒng)的程序都是用C編寫的。借助早期unix系統(tǒng)的流行和C本身的優(yōu)秀品質，C語言從此名揚天下、威震四方。而后，伴隨著面向對象概念的提出和應用，形成了C+語言，ATT公司于1985年正式推出了C+1.0版，它是c語言面向對象的擴充。C+1.0增加了類和實例、單繼承、重載、虛函數(shù)、友員、內(nèi)聯(lián)等面向對象的程序設計機制。1989年推出的C+2.0版和1993年推出的C+3.0版分別增加了支持多繼承、保護接口、模板和異常等。（有一點值得說明，直到現(xiàn)在C+并沒有正式的標準，以上所說的版本是以ATT公司的版本為基準的。）C+被公認

42、為“最好的面向對象的編程語言”，是學習面向對象編程技術人員較好的啟蒙語言。當VB成功推出后，microsoft又將C+包裝成為了面向windows的visual C+（以下簡稱VC）。從VC1.0到VC6.0，每一個版本的推出都激動人心。VC借助傳統(tǒng)的C/C+的美名加上microsoft這個金字招牌，使廣大的程序員和專業(yè)編程人員紛紛投靠在VC的大旗下。VC+是微軟公司開發(fā)的C+語言開發(fā)環(huán)境，VC的特點是微軟公司做了一個自己獨有的類庫MFC，里面封裝了絕大多數(shù)的API函數(shù)，使得WINDOWS程序的開發(fā)變的很高效和易于理解，如果用API直接開發(fā)WINDOWS程序的話，將會是一件非常煩瑣的工作，WI

43、NDOWS對資源的管理是非常嚴格的這與DOS可直接用中斷處理程序和I/O指令操作硬件端口是截然相反的；所以這個MFC就是VC和其他公司出產(chǎn)的編譯器的最大區(qū)別了，當然了別的公司也有自己封裝API的類庫比如DELPHI（這個不是C+的是pascol的）等等，不過由于微軟公司掌握著WINDOWS內(nèi)核的全部秘密，所以他們的編譯器與其他公司的相比有其獨到的優(yōu)勢。Visual C+是功能最為強大可視化開發(fā)工具，它不僅支持傳統(tǒng)的軟件開發(fā)方法，更重要的是它能支持面向對象、可視化的開發(fā)風格。因此Visual C+又稱作是一個集成開發(fā)工具，它提供了軟件代碼自動生成和可視化的資源編輯功能。Visual C+具有的優(yōu)

44、點：提供了面向對象的應用程序框架MFC（Microsoft Foundation Class）,簡化了程序員的編程工作，提高了模塊的可重用性；提供了基于CASE技術的可視化軟件的自動生成和維護工具AppWizard、ClassWizard、Visual Studio、WizardBar等，實現(xiàn)了直觀、可視的程序設計風格，方便地編和管理各種類，維護程序的源代碼；封裝了Windows的API函數(shù)、USER、KERNEL、GDI函數(shù)，簡化了編程時創(chuàng)建、維護窗口的許多復雜的工作。一、快速高效：C語言從誕生起最大的優(yōu)點就是速度快，用C編寫的代碼可以達到匯編語言編寫的代碼執(zhí)行速度的7080。VC完全繼承了

45、這一特點，并且由于代碼優(yōu)化工作做的比較好，其代碼的結構緊湊、效率極高。二、語言簡練：VC還延續(xù)了傳統(tǒng)C語言的簡練風格，如pascal語言中的begin end在VC中可以用簡單的表示。三、貼近硬件：C語言被很多專業(yè)人士稱為“介于高級語言和匯編語言之間的一種語言”由于C語言貼近硬件便于對硬件直接操作因此又有“系統(tǒng)程序設計語言”的美稱。這一特點使得C語言特別擅長編寫系統(tǒng)程序，如windows就是用C語言編寫的。VC具有同樣的優(yōu)良品質。四、靈活多變：VC像C語言一樣提供給編程者一個很自由的編程環(huán)境，豐富的表達方式可以表現(xiàn)程序的匠心獨運，用VC編程可以讓你體會到什么叫“天高任鳥飛”。 你可以徹底地控制

46、整個開發(fā)環(huán)境。其它語言則更多地趨向于庇護程序員，當要做一些基本的東西時，它們會做得很好。五、便于移植：C語言在unix系統(tǒng)上取得巨大成功的一個主要因素是C語言的移植度好，不依賴于特定的硬件環(huán)境，可以方便地跨平臺移植。使用Visual C+主要的原因之一就在于它的靈活性。不幸的是，當你需要使用像C+這樣的語言刪除編程中的繁文縟節(jié)，并把任務完成時，這種保護作用就變成了開發(fā)工作的障礙。長期以來，Visual C+一直擁有能夠創(chuàng)建短小高效程序的美譽。使用這種語言編寫的程序幾乎可以與用匯編語言編寫的程序達到相同的運行速度，并且避免了匯編語言存在的各種問題。C+實際上是介于匯編語言中寄存器編程和類Pasc

47、al編程環(huán)境之間語言。 C+是編寫諸如操作系統(tǒng)、設備驅動程序以及動態(tài)鏈接庫（DLL）的強大語言，這三種領域代碼的開發(fā)依然是Visual C+的主要優(yōu)勢。Visual C+生成的短小、快速的代碼在操作系統(tǒng)類對時間要求很高的系統(tǒng)中獲得了極高的贊譽。 同時Visual C+6.0中具有一些獨特的特性，Microsoft添加到這個版本的Visual C+中的最新特性之一是更佳的原型能力，這一點通過增強的向導來實現(xiàn)。現(xiàn)在，這個特性還不能把Visual C+提升到像Visual Basic向導相同的水平上，但它確實減少了開發(fā)應用程序的入門時間。另外，增強的向導使得這個版本的Visual C+比以前版本更為

48、友好。2.3 MFC開發(fā)的基礎知識幾乎所以的MFC (Microsoft Foundation Class微軟基本類庫)全部是從CObject這個根類衍生出來的，由CObject這個類衍生出以下一個重要的類：CCmdTarget他是MFC類庫中消息映射體系的一個基類（消息映射是把命令或消息引導給用戶為之編寫的響應函數(shù)）；再由CCmdTarget派生出應用程序線程類CWinThread和窗口類CWnd以及基本文檔類CDocument（CWinThread類的對象代表在一個應用程序內(nèi)運行的線程；CWnd類提供MFC中所有的窗口類的基本功能；CDocument類為用戶定義的文檔類提供基本的函數(shù)功能如

49、：各類操作文檔）。CWinThread類又派生出應用程序對象類CWinApp，可以通過他來繼承Windows應用程序對象，同時提供MFC中所有的窗口類的基本功能；CWnd類派生出框架窗口類CFrameWnd、對話框類CDialog和視圖類CView，CFrameWnd用以完成Windows文檔界面重疊或彈出式框架窗口，以及管理窗口的成員，在其派生類中加入成員變量，實現(xiàn)窗口的消息處理與映射，CDialog類是在屏幕上顯示的對話框基類（包含模式對話框和非模式對話框），CView類為用戶提供視圖類的基本功能。文檔類從CDocument派生，應該包括任何屬于應用程序文檔的數(shù)據(jù)。對于真實的C+封裝，不允

50、許文檔類對它的數(shù)據(jù)進行直接訪問（甚至從視圖類也不行)，而應包含封裝函數(shù)以訪問它的數(shù)據(jù)。文檔類還應包括裝入和保存一個文檔所必須的所有功能，這些文檔包括從簡單的二進制文件到ODBC數(shù)據(jù)庫。如果應用程序不做任何其他事情而只訪問一個ODBC數(shù)據(jù)庫，則文檔類可以只包含打開和關閉那個數(shù)據(jù)庫所必須的邏輯，因為數(shù)據(jù)庫是數(shù)據(jù)的主要倉儲地，文檔類對它自己來說是獨立的。從一個存儲設備中獲得信息，并把它取出來交給視圖，但是幾乎不把信息存儲到其他類中。一份文檔可以有多個相關視圖，文檔作為窗口標準命令的一部分，接收標準用戶界面組件的命令，當文檔數(shù)據(jù)被修改時，各個視圖都必須響應這些修改。應用程序類從CWinApp派生，并不

51、對任何窗口進行控制。應用程序對象為用戶提供了初始化應用程序（以及他的每一個實例）和運行應用程序所需的成員函數(shù)。除了控制應用程序的創(chuàng)建和卸載外，它自身應該有少數(shù)重要的附加功能，這些功能包括處理命令行標志和提供一種定制的打開文檔的方法。應用程序類還提供一些應用程序范圍的服務，諸如后臺處理和超分類等。每個使用MFC的應用程序只包含一個從CWinApp繼承的對象。主框架類從CFrameWnd類派生，控制應用程序的主窗口，負責所有應用程序范圍的界面，包括工具欄、狀態(tài)欄、菜單和對話條。然而，如果這些條中的任何一個有新增的功能的話，它應該被封裝到它自己的類中。對用戶優(yōu)先選項的支持也通?？梢栽谥骺蚣茴愔邪l(fā)現(xiàn)。

52、有三種方法可以構造一個框架窗口：用Creat直接構造、用LoadFrame直接構造和用文檔模板間接構造；使用Creat成員函數(shù)傳遞框架構造參數(shù)作為立即參數(shù)，LoadFrame從資源中獲取大多數(shù)缺省值，為了能使資源被LoadFrame訪問，所有的資源必須有相同的ID（如，IDR_MAINFRAME）。當一個CFrameWnd對象包含視圖和文檔時，它們由框架類間接構造而不是由程序員直接構造，由此他們之間的聯(lián)系通過了CDocTemplate對象，他將視圖的構造、視圖與文檔相聯(lián)接，他的構造函數(shù)的三個參數(shù)指定了三個類（文檔、框架、視圖）的CRuntimeClass。 視圖類從CView派生，他是框架窗口

53、的子窗口，視圖類通過消息映射處理消息。這個類應當包括查看和編輯文檔類中數(shù)據(jù)所必須的所有邏輯。任何專門作用于文檔的菜單或工具欄命令，諸如剪切或粘貼，應該在視圖類中得到處理；所有影響視圖的鼠標消息應當在此處處理；所有繪圖、報表、編輯、選擇和打印應在此處使用；所有的對話框和彈出式菜單應在此處產(chǎn)生。如果這個類或任何一個類變得規(guī)模很大時，應該分解出任何公共的功能以形成一個新的基類。創(chuàng)建一個新的CMyBaseView類，并把一些基本功能放到該類中；或者可以把一些功能封裝到它自己的類中。視圖中選擇、剪切和粘貼函數(shù)是它自己的類的一個很好代表。其他類應盡可能多地封裝屬于它們自己的功能。對話框類應包括提示用戶所必

54、需的任何內(nèi)容，對話條、工具欄和任務欄也應該這樣。一個自畫控件應當從它自己的類中繪制。每當從應用程序中分解出公共功能，并把它們放到一個基類中時，可以把新的基類放進一個MFC擴展類中。然后就可以把該新的MFC擴展類放進一個動態(tài)鏈接庫中，應用程序便可以共享這一功能了。注意作為另一個經(jīng)驗作法，如果發(fā)現(xiàn)一個類經(jīng)常訪問另一個類的函數(shù)和數(shù)據(jù)，則有必要把那個功能放到另一個類中。第三章 圖像分割的概述3.1 圖像分割的一般概念3.1.1技術是一個跨學科的領域。隨著計算機科學技術的不斷發(fā)展，圖像處理和分析逐漸形成了自己的科學體系，新的處理方法層出不窮，盡管其發(fā)展歷史不長，但卻引起各方面人士的廣泛關注。首先，視覺是

55、人類最重要的感知手段，圖像又是視覺的基礎，因此，數(shù)字圖像成為心理學、生理學、計算機科學等諸多領域內(nèi)的學者們研究視覺感知的有效工具。其次，圖像處理在軍事、遙感、氣象等大型應用中有不斷增長的需求。基于圖論的圖像分割技術是近年來國際上圖像分割領域的一個新的研究熱點。該方法將圖像映射為帶權無向圖，把像素視作節(jié)點。利用最小剪切準則得到圖像的最佳分割 該方法本質上將圖像分割問題轉化為最優(yōu)化問題。是一種點對聚類方法。對數(shù)據(jù)聚類也具有很好的應用前景。但由于其涉及的理論知識較多，應用也還處在初級階段。因此國內(nèi)這方面的研究報道并不多見，本文將對圖論方法用于圖像分割的基本理論進行簡要介紹，并對當前圖論方法用于圖像分

56、割的最新研究進展進行綜述，并著重介紹基于等周圖割的圖像分割的方法。3.1.2 圖像目標分割與提取技術綜述圖像分割是一種重要的圖像技術，在理論研究和實際應用中都得到了人們的廣泛重視。圖像分割的方法和種類有很多，有些分割運算可直接應用于任何圖像，而另一些只能適用于特殊類別的圖像。有些算法需要先對圖像進行粗分割，因為他們需要從圖像中提取出來的信息。例如，可以對圖像的灰度級設置門限的方法分割。值得提出的是，沒有唯一的標準的分割方法。許多不同種類的圖像或景物都可作為待分割的圖像數(shù)據(jù)，不同類型的圖像，已經(jīng)有相對應的分割方法對其分割，同時，某些分割方法也只是適合于某些特殊類型的圖像分割。分割結果的好壞需要根

57、據(jù)具體的場合及要求衡量。圖像分割是從圖像處理到圖像分析的關鍵步驟，可以說，圖像分割結果的好壞直接影響對圖像的理解。3.1.3 定義及分割方法為后續(xù)工作有效進行而將圖像劃分為若干個有意義的區(qū)域的技術稱為圖像分割(Image Segmentation)目前,有許多的圖像分割方法,從分割操作策略上講,可以分為基于區(qū)域生成的分割方法,基于邊界檢測的分割方法和區(qū)域生成與邊界檢測的混合方法.3.2 圖像分割的基本原理3.2.1圖像分割是將圖像劃分成若干個互不相交的小區(qū)域的過程，小區(qū)域是某種意義下具有共同屬性的像素的連通集合。圖像分割有三種不同的途徑： 其一是將各像素劃歸到相應物體或區(qū)域的像素聚類方法, 即

58、區(qū)域法； 其二是通過直接確定區(qū)域間的邊界來實現(xiàn)分割的邊界方法； 其三是首先檢測邊緣像素，再將邊緣像素連接起來構成邊界形成分割。 在圖像分割技術中，最常用的是利用閾值化處理進行的圖像分割。3.2.3 灰度閾值法分割 常用的圖像分割方法是把圖像灰度分成不同的等級， 然后用設置灰度門限（閾值）的方法確定有意義的區(qū)域或分割物體的邊界。常用的閾值化處理就是圖像的二值化處理，即選擇一閾值，將圖像轉換為黑白二值圖像，用于圖像分割及邊緣跟蹤等預處理。 圖像閾值化處理的變換函數(shù)表達式為 圖9-2 閾值變換曲線 3.3 羅伯特邊緣算子 羅伯特（Robert）邊緣檢測算子是一種利用局部差分方法尋找邊緣的算子，Rob

59、ert梯度算子所采用的是對角方向相鄰兩像素值之差，算子形式如下： Robert算子邊緣檢測結果 索貝爾（Sobel）邊緣算子所采用的算法是先進行加權平均，然后進行微分運算，算子的計算方法如下： Sobel算子邊緣檢測結果 普瑞維特（Prewitt）邊緣檢測算子是一種利用局部差分平均方法尋找邊緣的算子，它體現(xiàn)了3對像素點像素值之差的平均概念，算子形式如下： Prewitt算子邊緣檢測結果 通常分割的方法如下： = 1 * GB3 梯度法為把圖像中各不同走向的邊緣和線條突出，可采用各向同性且具有旋轉不變性的梯度算子，由于f(x,y)的梯度為其梯度幅度為 總梯度為簡化可用代替。 = 2 * GB3

60、Roberts 梯度這種梯度實踐證明比梯度法更有效。 = 3 * GB3 平面擬合算子 = 4 * GB3 算子 = 5 * GB3 Sobel算子3.4圖像邊緣檢測數(shù)字圖像的邊緣檢測是圖像分割、目標區(qū)域的識別、區(qū)域形狀提取等圖像分析領域十分重要的基礎，是圖像識別中提取圖像特征的一個重要屬性，圖像理解和分析的第一步往往就是邊緣檢測，目前它以成為機器視覺研究領域最活躍的課題之一，在工程應用中占有十分重要的地位。物體的邊緣是以圖像的局部特征不連續(xù)的形式出現(xiàn)的，也就是指圖像局部亮度變化最顯著的部分，例如灰度值的突變、顏色的突變、紋理結構的突變等，同時物體的邊緣也是不同區(qū)域的分界處。圖像邊緣有方向和幅