VC數(shù)字圖像處理編程講座之一

本講座系統(tǒng)介紹了如何使用Visual

C++對bmp、gif、jpg等常見格式圖像進(jìn)行處理

前

言

數(shù)字圖像處理技術(shù)與理論是計(jì)算機(jī)應(yīng)用的一個(gè)重要領(lǐng)域，許多工程應(yīng)用都涉及到圖像處理，一直有一個(gè)強(qiáng)烈的愿望，想系統(tǒng)的寫一個(gè)關(guān)于數(shù)字圖像處理的講座，由于工作學(xué)習(xí)很忙，時(shí)至今日才得以實(shí)現(xiàn)。

“圖”是物體透射光或反射光的分布，“像”是人的視覺系統(tǒng)對圖的接收在大腦中形成的印象或認(rèn)識。圖像是兩者的結(jié)合。人類獲取外界信息是靠聽覺、視覺、觸覺、嗅覺、味覺等，但絕大部分（約80%左右）來自視覺所接收的圖像信息。圖像處理就是對圖像信息進(jìn)行加工處理，以滿足人的視覺心理和實(shí)際應(yīng)用的需要。簡單的說，依靠計(jì)算機(jī)對圖像進(jìn)行各種目的的處理我們就稱之為數(shù)字圖像處理。早期的數(shù)字圖像處理的目的是以人為對象，為了滿足人的視覺效果而改善圖像的質(zhì)量，處理過程中輸入的是質(zhì)量差的圖像，輸出的是質(zhì)量好的圖像，常用的圖像處理方法有圖像增強(qiáng)、復(fù)原等。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，有一類圖像處理是以機(jī)器為對象，處理的目的是使機(jī)器能夠自動(dòng)識別目標(biāo)，這稱之為圖像的識別，因?yàn)檫@其中要牽涉到一些復(fù)雜的模式識別的理論，所以我們后續(xù)的講座只討論其中最基本的內(nèi)容。由于在許多實(shí)際應(yīng)用的編程中往往都要涉及到數(shù)字圖像處理，涉及到其中的一些算法，這也是許多編程愛好者感興趣的一個(gè)內(nèi)容，我們這個(gè)講座就是討論如何利用微軟的Visual

C++開發(fā)工具來實(shí)現(xiàn)一些常用的數(shù)字圖像處理算法，論述了圖像處理的理論，同時(shí)給出了VC實(shí)現(xiàn)的源代碼。本講座主要的內(nèi)容分為基礎(chǔ)篇、中級篇和高級篇，具體包含的主要內(nèi)容有：

1．

圖像文件的格式；

2．

圖像編程的基礎(chǔ)-操作調(diào)色板；

3．

圖像數(shù)據(jù)的讀取、存儲(chǔ)和顯示、如何獲取圖像的尺寸等；

4．

利用圖像來美化界面；

5．

圖像的基本操作：圖像移動(dòng)、圖像旋轉(zhuǎn)、圖像鏡像、圖像的縮放、圖像的剪切板操作；

6．

圖像顯示的各種特技效果；

7．

圖像的基本處理：圖像的二值化、圖像的亮度和對比度的調(diào)整、圖像的邊緣增強(qiáng)、如何得到圖像的直方圖、圖像直方圖的修正、圖像的平滑、圖像的銳化等、圖像的偽彩色、彩色圖像轉(zhuǎn)換為黑白圖像、物體邊緣的搜索等等；

8．

二值圖像的處理：腐蝕、膨脹、細(xì)化、距離變換等；

9．

圖像分析：直線、圓、特定物體的識別；

10．JEPG、GIF、PCX等格式文件相關(guān)操作；

11．圖像文件格式的轉(zhuǎn)換；

12．圖像的常用變換：付利葉變換、DCT變換、沃爾什變換等；

13．AVI視頻流的操作；

圖像處理技術(shù)博大精深，不僅需要有很強(qiáng)的數(shù)學(xué)功底，還需要熟練掌握一門計(jì)算機(jī)語言，在當(dāng)前流行的語言中，我個(gè)人覺的Visual

C++這個(gè)開發(fā)平臺(tái)是圖像開發(fā)人員的首選工具。本講座只是起到拋磚引玉的作用，希望和廣大讀者共同交流。

VC數(shù)字圖像處理編程講座之二

在這一講中作者詳細(xì)介紹了BMP、GIF、JPG等圖像的文件格式

第一節(jié)

圖像的文件格式

要利用計(jì)算機(jī)對數(shù)字化圖像進(jìn)行處理，首先要對圖像的文件格式要有清楚的認(rèn)識，因?yàn)槲覀兦懊嬲f過，自然界的圖像以模擬信號的形式存在，在用計(jì)算機(jī)進(jìn)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(jì)算機(jī)處理前，一般情況下要經(jīng)過數(shù)模轉(zhuǎn)換，這個(gè)任務(wù)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(biāo)圖像文件，必須根據(jù)文件的格式做相應(yīng)的處理。隨著科技的發(fā)展，數(shù)碼像機(jī)、數(shù)碼攝像機(jī)已經(jīng)進(jìn)入尋常百姓家，我們可以利用這些設(shè)備作為圖像處理系統(tǒng)的輸入設(shè)備來為后續(xù)的圖像處理提供信息源。無論是什么設(shè)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，所以我們在進(jìn)行圖像處理以前，首先要對圖像的格式要有清晰的認(rèn)識，只有在此基礎(chǔ)上才可以進(jìn)行進(jìn)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(gè)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(gè)比特表示一個(gè)像素，“1”表示黑色，“0”表示白色，當(dāng)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(gè)比特（一個(gè)字節(jié)）表示一個(gè)像素，相當(dāng)于把黑和白等分為256個(gè)級別，“0”表示為黑，“255”表示為白，該字節(jié)的數(shù)值表示相應(yīng)像素值的灰度值或亮度值，數(shù)值越接近“0”，對應(yīng)像素點(diǎn)越黑，相反，則對應(yīng)像素點(diǎn)越白，此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(yīng)存在著彩色圖像，這種圖像要復(fù)雜一些，表示圖像時(shí)，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(yīng)紅色，G對應(yīng)綠色，B對應(yīng)藍(lán)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(shí)中的色彩，此時(shí)彩色圖像的每一個(gè)像素都需要3個(gè)樣本組成的一組數(shù)據(jù)表示，其中每個(gè)樣本用于表示該像素的一個(gè)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?yàn)閳D像的數(shù)字化處理主要是對圖像中的各個(gè)像素進(jìn)行相應(yīng)的處理，而未壓縮的BMP圖像中的像素?cái)?shù)值正好與實(shí)際要處理的數(shù)字圖像相對應(yīng)，這種格式的文件最合適我們對之進(jìn)行數(shù)字化處理。請讀者記住，壓縮過的圖像是無法直接進(jìn)行數(shù)字化處理的，如JPEG、GIF等格式的文件，此時(shí)首先要對圖像文件解壓縮，這就要涉及到一些比較復(fù)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(zhuǎn)換為BMP格式的文件問題作專門的論述，經(jīng)過轉(zhuǎn)換，我們就可以利用得到的未壓縮的BMP文件格式進(jìn)行后續(xù)處理。對于JPEG、GIF等格式，由于涉及到壓縮算法，這要求讀者掌握一定的信息論方面的知識，如果展開的話，可以寫一本書，限于篇幅原因，我們只作一般性的講解，有興趣的朋友可以參考相關(guān)書籍資料。

一、BMP文件結(jié)構(gòu)

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(shù)據(jù)四部分組成。文件頭主要包含文件的大小、文件類型、圖像數(shù)據(jù)偏離文件頭的長度等信息；位圖信息頭包含圖象的尺寸信息、圖像用幾個(gè)比特?cái)?shù)值來表示一個(gè)像素、圖像是否壓縮、圖像所用的顏色數(shù)等信息。顏色信息包含圖像所用到的顏色表，顯示圖像時(shí)需用到這個(gè)顏色表來生成調(diào)色板，但如果圖像為真彩色，既圖像的每個(gè)像素用24個(gè)比特來表示，文件中就沒有這一塊信息，也就不需要操作調(diào)色板。文件中的數(shù)據(jù)塊表示圖像的相應(yīng)的像素值，需要注意的是：圖像的像素值在文件中的存放順序?yàn)閺淖蟮接遥瑥南碌缴?，也就是說，在BMP文件中首先存放的是圖像的最后一行像素，最后才存儲(chǔ)圖像的第一行像素，但對與同一行的像素，則是按照先左邊后右邊的的順序存儲(chǔ)的；另外一個(gè)需要讀者朋友關(guān)注的細(xì)節(jié)是：文件存儲(chǔ)圖像的每一行像素值時(shí)，如果存儲(chǔ)該行像素值所占的字節(jié)數(shù)為4的倍數(shù)，則正常存儲(chǔ)，否則，需要在后端補(bǔ)0，湊足4的倍數(shù)。

2.

BMP文件頭

BMP文件頭數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)含有BMP文件的類型、文件大小和位圖起始位置等信息。其結(jié)構(gòu)定義如下:

typedef

struct

tagBITMAPFILEHEADER

{

WORD

bfType;

//

位圖文件的類型，必須為“BM”

DWORD

bfSize;

//

位圖文件的大小，以字節(jié)為單位

WORD

bfReserved1;

//

位圖文件保留字，必須為0

WORD

bfReserved2;

//

位圖文件保留字，必須為0

DWORD

bfOffBits;

//

位圖數(shù)據(jù)的起始位置，以相對于位圖文件頭的偏移量表示，以字節(jié)為單位

}

BITMAPFILEHEADER；該結(jié)構(gòu)占據(jù)14個(gè)字節(jié)。

3.

位圖信息頭

BMP位圖信息頭數(shù)據(jù)用于說明位圖的尺寸等信息。其結(jié)構(gòu)如下：

typedef

struct

tagBITMAPINFOHEADER{

DWORD

biSize;

//

本結(jié)構(gòu)所占用字節(jié)數(shù)

LONG

biWidth;

//

位圖的寬度，以像素為單位

LONG

biHeight;

//

位圖的高度，以像素為單位

WORD

biPlanes;

//

目標(biāo)設(shè)備的平面數(shù)不清，必須為1

WORD

biBitCount//

每個(gè)像素所需的位數(shù)，必須是1(雙色),

4(16色)，8(256色)或24(真彩色)之一

DWORD

biCompression;

//

位圖壓縮類型，必須是

0(不壓縮),1(BI_RLE8壓縮類型)或2(BI_RLE4壓縮類型)之一

DWORD

biSizeImage;

//

位圖的大小，以字節(jié)為單位

LONG

biXPelsPerMeter;

//

位圖水平分辨率，每米像素?cái)?shù)

LONG

biYPelsPerMeter;

//

位圖垂直分辨率，每米像素?cái)?shù)

DWORD

biClrUsed;//

位圖實(shí)際使用的顏色表中的顏色數(shù)

DWORD

biClrImportant;//

位圖顯示過程中重要的顏色數(shù)

}

BITMAPINFOHEADER；該結(jié)構(gòu)占據(jù)40個(gè)字節(jié)。

注意：對于BMP文件格式，在處理單色圖像和真彩色圖像的時(shí)候，無論圖象數(shù)據(jù)多么龐大，都不對圖象數(shù)據(jù)進(jìn)行任何壓縮處理，一般情況下，如果位圖采用壓縮格式，那么16色圖像采用RLE4壓縮算法，256色圖像采用RLE8壓縮算法。

4.

顏色表

顏色表用于說明位圖中的顏色，它有若干個(gè)表項(xiàng)，每一個(gè)表項(xiàng)是一個(gè)RGBQUAD類型的結(jié)構(gòu)，定義一種顏色。RGBQUAD結(jié)構(gòu)的定義如下:

typedef

struct

tagRGBQUAD

{

BYTErgbBlue;//

藍(lán)色的亮度(值范圍為0-255)

BYTErgbGreen;

//

綠色的亮度(值范圍為0-255)

BYTErgbRed;

//

紅色的亮度(值范圍為0-255)

BYTErgbReserved;//

保留，必須為0

}

RGBQUAD;

顏色表中RGBQUAD結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)的個(gè)數(shù)由BITMAPINFOHEADER

中的biBitCount項(xiàng)來確定，當(dāng)biBitCount=1,4,8時(shí)，分別有2,16,256個(gè)顏色表項(xiàng)，當(dāng)biBitCount=24時(shí)，圖像為真彩色，圖像中每個(gè)像素的顏色用三個(gè)字節(jié)表示，分別對應(yīng)R、G、B值，圖像文件沒有顏色表項(xiàng)。位圖信息頭和顏色表組成位圖信息，BITMAPINFO結(jié)構(gòu)定義如下:

typedef

struct

tagBITMAPINFO

{

BITMAPINFOHEADER

bmiHeader;

//

位圖信息頭

RGBQUAD

bmiColors[1];

//

顏色表

}

BITMAPINFO;

注意：RGBQUAD數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中，增加了一個(gè)保留字段rgbReserved，它不代表任何顏色，必須取固定的值為“0”，同時(shí)，RGBQUAD結(jié)構(gòu)中定義的顏色值中，紅色、綠色和藍(lán)色的排列順序與一般真彩色圖像文件的顏色數(shù)據(jù)排列順序恰好相反，既：若某個(gè)位圖中的一個(gè)像素點(diǎn)的顏色的描述為“00，00，ff，00”，則表示該點(diǎn)為紅色，而不是藍(lán)色。

5.

位圖數(shù)據(jù)

位圖數(shù)據(jù)記錄了位圖的每一個(gè)像素值或該對應(yīng)像素的顏色表的索引值，圖像記錄順序是在掃描行內(nèi)是從左到右,掃描行之間是從下到上。這種格式我們又稱為Bottom_Up位圖，當(dāng)然與之相對的還有Up_Down形式的位圖，它的記錄順序是從上到下的，對于這種形式的位圖，也不存在壓縮形式。位圖的一個(gè)像素值所占的字節(jié)數(shù)：當(dāng)biBitCount=1時(shí)，8個(gè)像素占1個(gè)字節(jié)；當(dāng)biBitCount=4時(shí)，2個(gè)像素占1個(gè)字節(jié)；當(dāng)biBitCount=8時(shí)，1個(gè)像素占1個(gè)字節(jié)；當(dāng)biBitCount=24時(shí),1個(gè)像素占3個(gè)字節(jié)，此時(shí)圖像為真彩色圖像。當(dāng)圖像不是為真彩色時(shí)，圖像文件中包含顏色表，位圖的數(shù)據(jù)表示對應(yīng)像素點(diǎn)在顏色表中相應(yīng)的索引值，當(dāng)為真彩色時(shí)，每一個(gè)像素用三個(gè)字節(jié)表示圖像相應(yīng)像素點(diǎn)彩色值，每個(gè)字節(jié)分別對應(yīng)R、G、B分量的值，這時(shí)候圖像文件中沒有顏色表。上面我已經(jīng)講過了，Windows規(guī)定圖像文件中一個(gè)掃描行所占的字節(jié)數(shù)必須是4的倍數(shù)(即以字為單位),不足的以0填充，圖像文件中一個(gè)掃描行所占的字節(jié)數(shù)計(jì)算方法：

DataSizePerLine=

(biWidth*

biBitCount+31)/8；//

一個(gè)掃描行所占的字節(jié)數(shù)

位圖數(shù)據(jù)的大小按下式計(jì)算(不壓縮情況下)：

DataSize=

DataSizePerLine*

biHeight。

上述是BMP文件格式的說明，搞清楚了以上的結(jié)構(gòu)，就可以正確的操作圖像文件，對它進(jìn)行讀或?qū)懖僮髁恕?/p>

二、GIF圖像文件格式

GIF圖象格式的全稱為Graphics

Interchange

Format，從這個(gè)名字可以看出，這種圖像格式主要是為了通過網(wǎng)絡(luò)傳輸圖像而設(shè)計(jì)的。GIF文件不支持24位真彩色圖像，最多只能存儲(chǔ)256色的圖像或灰度圖像；GIF格式文件也無法存儲(chǔ)CMY和HIS模型的圖像數(shù)據(jù)；另外，GIF圖像文件的各種數(shù)據(jù)區(qū)域一般沒有固定的數(shù)據(jù)長度和存儲(chǔ)順序，所以為了方便程序?qū)ふ覕?shù)據(jù)區(qū)，將數(shù)據(jù)區(qū)中的第一個(gè)字節(jié)作為標(biāo)志符；最后需要讀者注意的是GIF文件存儲(chǔ)圖像數(shù)據(jù)是有二種排列順序：順序排列或交叉排列。交叉排列的方式適合網(wǎng)絡(luò)傳輸，這樣一來允許用戶在不完全掌握圖像數(shù)據(jù)之前，獲取當(dāng)前圖像的輪廓數(shù)據(jù)。

GIF文件格式分為87和89兩個(gè)版本，對于87這個(gè)版本，該文件主要是有五個(gè)部分組成，它，們是按順序出現(xiàn)的：文件頭塊、邏輯屏幕描述塊、可選擇的調(diào)色板塊、圖像數(shù)據(jù)塊、最后是標(biāo)志文件結(jié)束的尾塊，該塊總是取固定的值3BH。其中第一和第二兩個(gè)塊用GIF圖像文件頭結(jié)構(gòu)描述：

GIFHEADER：{

DB

Signature;

//該字段占六個(gè)字節(jié)，為了用于指明圖像為GIF格式，前三個(gè)字符必須為“GIF”，后三字符用于指定是哪個(gè)版本，87或89。

DW

ScreenWidth;//

DW

ScreenDepth;//占兩個(gè)字節(jié)，以像素為單位表示圖像的寬、高

DB

GlobalFlagByte;//該字節(jié)的各個(gè)位用于調(diào)色版的描述

DB

BackGroundColor;//代表圖象的背景顏色的索引

DB

AspectRatio;圖像的長寬比

}

GIF格式中的調(diào)色板有通用調(diào)色板和局部調(diào)色板之分，因?yàn)镚IF格式允許一個(gè)文件中存儲(chǔ)多個(gè)圖像，因此有這兩種調(diào)色板，其中通用調(diào)色板適于文件中的所有圖像，而局部調(diào)色板只適用于某一個(gè)圖像。格式中的數(shù)據(jù)區(qū)域一般分為四個(gè)部分，圖像數(shù)據(jù)識別區(qū)域，局部調(diào)色板數(shù)據(jù)，采用壓縮算法得到的圖象數(shù)據(jù)區(qū)域和結(jié)束標(biāo)志區(qū)域。

在GIF89版本中，它包含七個(gè)部分，分別是文件頭、通用調(diào)色板數(shù)據(jù)、圖像數(shù)據(jù)區(qū)和四個(gè)補(bǔ)充數(shù)據(jù)區(qū)，它們主要是用于提示程序如何處理圖像的。

三、JEPG圖像文件

JEPG簡稱為聯(lián)合攝影專家小組，作為一種技術(shù)，主要用于數(shù)字化圖像的標(biāo)準(zhǔn)編碼，JPEG主要采用有損的壓縮編碼方式，它比GIF、BMP圖像文件要復(fù)雜的多，這不是短短的幾頁篇幅可以將清楚的，萬幸的是，我們可以通過一些別的方法將該格式轉(zhuǎn)化為BMP格式。讀者需要知道的是在對JEPG文件格式編碼時(shí)，通常需要分為以下四步：顏色轉(zhuǎn)化、DCT變換、量化、編碼。

以上介紹了一些常用的圖像文件，對比較復(fù)雜的格式，如GIF和JEPG，僅僅作了極其浮淺的介紹，后文我們會(huì)和它們作進(jìn)一步的接觸。實(shí)際應(yīng)用中，還有許多圖像格式，文章中都沒有提到，讀者如果需要做進(jìn)一步的研究，還需要參考一些關(guān)于圖像格式方面的資料。

VC數(shù)字圖像處理編程講座之三

本節(jié)主要講述如何操作BMP文件，如對其讀、寫和顯示等

BMP圖像的基本操作

上一講我們主要介紹了圖像的格式，其中重點(diǎn)說明了BMP文件的存儲(chǔ)格式，同時(shí)對JEPG和GIF等常用格式作了簡單的介紹。本節(jié)主要講述如何操作BMP文件，如對其讀、寫和顯示等。

在實(shí)現(xiàn)數(shù)字圖象處理的過程中，主要是通過對圖像中的每一個(gè)像素點(diǎn)運(yùn)用各種圖像處理算法來達(dá)到預(yù)期的效果，所以進(jìn)行圖像處理的第一步，也是我們最關(guān)心的問題，是如何得到圖像中每一個(gè)像素點(diǎn)的亮度值；為了觀察和驗(yàn)證處理的圖像效果，另一個(gè)需要解決的問題是如何將處理前后的圖像正確的顯示出來。我們這章內(nèi)容就是解決這些問題。

隨著科技的發(fā)展，圖像處理技術(shù)已經(jīng)滲透到人類生活的各個(gè)領(lǐng)域并得到越來越多的應(yīng)用，但是突出的一個(gè)矛盾是圖像的格式也是越來越多，目前圖像處理所涉及的主要的圖像格式就有很多種，如TIF、JEMP、BMP等等，一般情況下，為了處理簡單方便，進(jìn)行數(shù)字圖像處理所采用的都是BMP格式的圖像文件（有時(shí)也稱為DIB格式的圖像文件），并且這種格式的文件是沒有壓縮的。我們通過操作這種格式的文件，可以獲取正確顯示圖像所需的調(diào)色板信息，圖像的尺寸信息，圖像中各個(gè)像素點(diǎn)的亮度信息等等，有了這些數(shù)據(jù)，開發(fā)人員就可以對圖像施加各種處理算法，進(jìn)行相應(yīng)的處理。如果特殊情況下需要處理其它某種格式的圖像，如GIF、JEMP等格式的圖象文件，可以首先將該格式轉(zhuǎn)換為BMP格式，然后再進(jìn)行相應(yīng)的處理。這一點(diǎn)需要讀者清楚。

BMP格式的圖像文件又可以分為許多種類，如真彩色位圖、256色位圖，采用RLE(游程編碼)壓縮格式的BMP位圖等等。由于在實(shí)際的工程應(yīng)用和圖像算法效果驗(yàn)證中經(jīng)常要處理的是256級并且是沒有壓縮的BMP灰度圖像，例如通過黑白采集卡采集得到的圖像就是這種格式，所以我們在整個(gè)講座中范例所處理的文件格式都是BMP灰度圖像。如果讀者對這種格式的位圖能夠作到熟練的操作，那么對于其余形式的BMP位圖的操作也不會(huì)很困難。

BMP灰度圖像作為Windows環(huán)境下主要的圖像格式之一，以其格式簡單，適應(yīng)性強(qiáng)而倍受歡迎。正如我們在上一講中介紹過的那樣，這種文件格式就是每一個(gè)像素用8bit表示，顯示出來的圖像是黑白效果，最黑的像素的灰度（也叫作亮度）值為“0”，最白的像素的灰度值為“255”，整個(gè)圖像各個(gè)像素的灰度值隨機(jī)的分布在“0”到“255”的區(qū)間中，越黑的像素，其灰度值越接近于“0”，越白（既越亮）的像素，其灰度值越接近于“255”；與此對應(yīng)的是在該文件類型中的顏色表項(xiàng)的各個(gè)RGB分量值是相等的，并且顏色表項(xiàng)的數(shù)目是256個(gè)。

在進(jìn)行圖像處理時(shí)，操作圖像中的像素值就要得到圖像陣列；經(jīng)過處理后的圖像的像素值需要存儲(chǔ)起來；顯示圖像時(shí)要正確實(shí)現(xiàn)調(diào)色板、得到位圖的尺寸信息等。結(jié)合這些問題，下面我們針對性的給出了操作灰度BMP圖像時(shí)的部分函數(shù)實(shí)現(xiàn)代碼及注釋。

一、

BMP位圖操作

首先我們回顧一下上講中的重要信息：BMP位圖包括位圖文件頭結(jié)構(gòu)BITMAPFILEHEADER、位圖信息頭結(jié)構(gòu)BITMAPINFOHEADER、位圖顏色表RGBQUAD和位圖像素?cái)?shù)據(jù)四部分。處理位圖時(shí)要根據(jù)文件的這些結(jié)構(gòu)得到位圖文件大小、位圖的寬、高、實(shí)現(xiàn)調(diào)色板、得到位圖像素值等等。這里要注意的一點(diǎn)是在BMP位圖中，位圖的每行像素值要填充到一個(gè)四字節(jié)邊界，即位圖每行所占的存儲(chǔ)長度為四字節(jié)的倍數(shù)，不足時(shí)將多余位用0填充。

有了上述知識，可以開始編寫圖像處理的程序了，關(guān)于在VC的開發(fā)平臺(tái)上如何開發(fā)程序的問題這里不再贅述，筆者假定讀者都具有一定的VC開發(fā)經(jīng)驗(yàn)。在開發(fā)該圖像處理程序的過程中，筆者沒有采用面向?qū)ο蟮姆椒?，雖然面向?qū)ο蟮姆椒梢詫?shù)據(jù)封裝起來，保護(hù)類中的數(shù)據(jù)不受外界的干擾，提高數(shù)據(jù)的安全性，但是這種安全性是以降低程序的執(zhí)行效率為代價(jià)的，為此，我們充分利用了程序的文檔視圖結(jié)構(gòu)，在程序中直接使用了一些API函數(shù)來操作圖像。在微軟的MSDN中有一個(gè)名為Diblook的例子，該例子演示了如何操作Dib位圖，有興趣的讀者可以參考一下，相信一定會(huì)有所收獲。

啟動(dòng)Visual

C++，生成一個(gè)名為Dib的多文檔程序，將CDibView類的基類設(shè)為CscrollView類，這樣作的目的是為了在顯示位圖時(shí)支持滾動(dòng)條，另外在處理圖像應(yīng)用程序的文檔類（CDibDoc.h）中聲明如下宏及公有變量：

#define

WIDTHBYTES(bits)

(((bits)

+

31)

/

32

*

4)//計(jì)算圖像每行象素所占的字節(jié)數(shù)目；

HANDLE

m_hDIB;//存放位圖數(shù)據(jù)的句柄；

CPalette*

m_palDIB;//指向調(diào)色板Cpalette類的指針；

CSize

m_sizeDoc;//初始化視圖的尺寸，該尺寸為位圖的尺寸；

最后將程序的字符串表中的字符串資源IDR_DibTYPE修改為：“\nDib\nDib\nDib

Files(*.bmp;*.dib)\n.bmp\nDib.Document\nDib

Document”。這樣作的目的是為了在程序文件對話框中可以選擇BMP或DIB格式的位圖文件。

1、

讀取灰度BMP位圖

可以根據(jù)BMP位圖文件的結(jié)構(gòu)，操作BMP位圖文件并讀入圖像數(shù)據(jù)，為此我們充分利用了VC的文檔視圖結(jié)構(gòu)，重載了文擋類的OnOpenDocument（）函數(shù)，這樣用戶就可以在自動(dòng)生成程序的打開文件對話框中選擇所要打開的位圖文件，然后程序?qū)⒆詣?dòng)調(diào)用該函數(shù)執(zhí)行讀取數(shù)據(jù)的操作。該函數(shù)的實(shí)現(xiàn)代碼如下所示：

BOOL

CDibDoc::OnOpenDocument(LPCTSTR

lpszPathName)

{

LOGPALETTE

*pPal;//定義邏輯調(diào)色板指針；

pPal=new

LOGPALETTE;//初始化該指針；

CFile

file;

CFileException

fe;

if

(!file.Open(lpszPathName,

CFile::modeRead

|

CFile::shareDenyWrite,

&fe))

{//以“讀”的方式打開文件；

AfxMessageBox("圖像文件打不開！");

return

FALSE;

}

DeleteContents();//刪除文擋；

BeginWaitCursor();

BITMAPFILEHEADER

bmfHeader;//定義位圖文件頭結(jié)構(gòu)；

LPBITMAPINFO

lpbmi;

DWORD

dwBitsSize;

HANDLE

hDIB;

LPSTR

pDIB;//指向位圖數(shù)據(jù)的指針；

BITMAPINFOHEADER

*bmhdr;//指向位圖信息頭結(jié)構(gòu)的指針

dwBitsSize

=

file.GetLength();//得到文件長度

if

(file.Read((LPSTR)&bmfHeader,

sizeof(bmfHeader))

!=sizeof(bmfHeader))

return

FALSE;//讀取位圖文件的文件頭結(jié)構(gòu)信息；

if

(bmfHeader.bfType

!=

0x4d42)

//檢查該文件是否為BMP格式的文件；

return

FALSE;

hDIB=(HANDLE)

::GlobalAlloc(GMEM_MOVEABLE

|

GMEM_ZEROINIT,

dwBitsSize);

//為讀取圖像文件數(shù)據(jù)申請緩沖區(qū)

if

(hDIB

==

0)

{

return

FALSE;

}

pDIB

=

(LPSTR)

::GlobalLock((HGLOBAL)hDIB);

//得到申請的緩沖區(qū)的指針；

if

(file.ReadHuge(pDIB,

dwBitsSize

-

sizeof(BITMAPFILEHEADER))

!=

dwBitsSize

-

sizeof(BITMAPFILEHEADER)

)

{

::GlobalUnlock((HGLOBAL)hDIB);

hDIB=NULL;

return

FALSE;

}//此時(shí)pDIB數(shù)據(jù)塊中讀取的數(shù)據(jù)包括位圖頭信息、位圖顏色表、圖像像素的灰度值；

bmhdr=(BITMAPINFOHEADER*)pDIB;//為指向位圖信息頭結(jié)構(gòu)的指針賦值；

::GlobalUnlock((HGLOBAL)hDIB);

if

((*bmhdr).biBitCount!=8)//驗(yàn)證是否為8bit位圖

{

AfxMessageBox("該文件不是灰度位圖格式！");

return

FALSE;

}

m_hDIB=hDIB;//將內(nèi)部變量數(shù)據(jù)賦于全局變量；

//下面是記錄位圖的尺寸；

m_sizeDoc.x=bmhdr->biWidth;

m_sizeDoc.y=bmhdr->biHeight;

//下面是根據(jù)顏色表生成調(diào)色板；

m_palDIB=new

Cpalette;

pPal->palVersion=0x300;//填充邏輯顏色表

pPal->palNumEntries=256;

lpbmi=(LPBITMAPINFO)bmhdr;

for(int

i=0;i<256;i++)

{//每個(gè)顏色表項(xiàng)的R、G、B值相等，并且各個(gè)值從“0”到“255”序列展開；

Pal->palPalentry[i].peRed=lpbmi->bmiColors[i].rgbRed;

pPal->palPalentry[i].peGreen=lpbmi->bmiColors[i].rgbGreen;

pPal->palPalentry[i].peBlue=

lpbmi->bmiColors[i].rgbBlue;;

pPal->palPalentry[i].peFlags=0;

}

m_palDIB->CreatePalette(pPal);

//根據(jù)讀入的數(shù)據(jù)得到位圖的寬、高、顏色表;

if(pPal)

delete

pPal;

EndWaitCursor();

SetPathName(lpszPathName);//設(shè)置存儲(chǔ)路徑

SetModifiedFlag(FALSE);

//

設(shè)置文件修改標(biāo)志為FALSE

return

TRUE;

}

上面的方法是通過CFile類對象的操作來讀取位圖文件的，它需要分析位圖中的文件頭信息，從而確定需要讀取的圖像長度。這種方法相對來說有些繁瑣，其實(shí)還可以以一種相對簡單的方法讀取位圖數(shù)據(jù)，首先在程序的資源中定義DIB類型資源，然后添加位圖到該類型中，將圖像數(shù)據(jù)以資源的形式讀取出來，這時(shí)候就可以根據(jù)所獲取的數(shù)據(jù)中的位圖信息結(jié)構(gòu)來獲取、顯示圖像數(shù)據(jù)了。下面的函數(shù)實(shí)現(xiàn)了以資源形式裝載圖像文件數(shù)據(jù)，該函數(shù)的實(shí)現(xiàn)代碼如下所示：

/////////////////////////////////////////////////////////////////

HANDLE

LoadDIB(UINT

uIDS,

LPCSTR

lpszDibType)

{

LPCSTR

lpszDibRes

=MAKEINTRESOURCE(uIDS);//根據(jù)資源標(biāo)志符確定資源的名字；

HINSTANCE

hInst=AfxGetInstanceHandle();//得到應(yīng)用程序的句柄；

HRSRC

hRes=：：FindResource(hInst,lpszDibRes,

lpszDibType);//獲取資源的句柄，這里lpszDibType為資源的名字“DIB”;

If(hRes==NULL)

return

NULL

HGLOBAL

hData=：：LoadResource(hInst,

hRes);//轉(zhuǎn)載資源數(shù)據(jù)并返回該句柄；

return

hData;

}

2、

灰度位圖數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)

為了將圖像處理后所得到的像素值保存起來，我們重載了文檔類的OnSaveDocument（）函數(shù)，這樣用戶在點(diǎn)擊Save或SaveAs子菜單后程序自動(dòng)調(diào)用該函數(shù)，實(shí)現(xiàn)圖像數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)。該函數(shù)的具體實(shí)現(xiàn)如下：

///////////////////////////////////////////////////////////////////

BOOL

CDibDoc::OnSaveDocument(LPCTSTR

lpszPathName)

{

CFile

file;

CFileException

fe;

BITMAPFILEHEADER

bmfHdr;

//

位圖文件頭結(jié)構(gòu)；

LPBITMAPINFOHEADER

lpBI;//指向位圖頭信息結(jié)構(gòu)的指針；

DWORD

dwDIBSize;；

if

(!file.Open(lpszPathName,

CFile::modeCreate

|CFile::modeReadWrite

|

CFile::shareExclusive,

&fe))

{

AfxMessageBox("文件打不開")；

return

FALSE;

}//以讀寫的方式打開文件；

BOOL

bSuccess

=

FALSE;

BeginWaitCursor();

lpBI

=

(LPBITMAPINFOHEADER)

::GlobalLock((HGLOBAL)

m_hDIB);

if

(lpBI

==

NULL)

return

FALSE;

dwDIBSize

=

*(LPDWORD)lpBI

+

256*sizeof(RGBQUAD);

//圖像的文件信息所占用的字節(jié)數(shù)；

DWORD

dwBmBitsSize;//BMP文件中位圖的像素所占的字節(jié)數(shù)

dwBmBitsSize=WIDTHBYTES((lpBI->biWidth)*((DWORD)lpBI->biBitCount))

*lpBI->biHeight;//

存儲(chǔ)時(shí)位圖所有像素所占的總字節(jié)數(shù)

dwDIBSize

+=

dwBmBitsSize;

//BMP文件除文件信息結(jié)構(gòu)外的所有數(shù)據(jù)占用的總字節(jié)數(shù)；

lpBI->biSizeImage

=

dwBmBitsSize;

//

位圖所有像素所占的總字節(jié)數(shù)

//以下五句為文件頭結(jié)構(gòu)填充值

bmfHdr.bfType

=0x4d42;

//

文件為"BMP"類型

bmfHdr.bfSize

=

dwDIBSize

+

sizeof(BITMAPFILEHEADER);//文件總長度

bmfHdr.bfReserved1

=

0;

bmfHdr.bfReserved2

=

0;

bmfHdr.bfOffBits

=

(DWORD)sizeof(BITMAPFILEHEADER)

+

lpBI->biSize

+

256*sizeof(RGBQUAD);

//位圖數(shù)據(jù)距離文件頭的偏移量；

file.Write((LPSTR)&bmfHdr,

sizeof(BITMAPFILEHEADER));//向文件中寫文件頭信息；

file.WriteHuge(lpBI,

dwDIBSize);

//將位圖信息（信息頭結(jié)構(gòu)、顏色表、像素?cái)?shù)據(jù)）寫入文件；

::GlobalUnlock((HGLOBAL)

m_hDIB);

EndWaitCursor()；

SetModifiedFlag(FALSE)；

//

將文檔設(shè)為“干凈”標(biāo)志，表示此后文檔不需要存盤提示；

return

TRUE；

}

二、

調(diào)色板的操作

通過上面的操作，我們已經(jīng)可以獲取圖像中的數(shù)據(jù)了，現(xiàn)在的又一個(gè)問題是如何在窗口中顯示出圖像數(shù)據(jù)?；叶葓D像要正確顯示，必須實(shí)現(xiàn)邏輯調(diào)色板和系統(tǒng)調(diào)色板。首先我們介紹一下邏輯調(diào)色板結(jié)構(gòu)LOGPALETTE，該結(jié)構(gòu)定義如下：

typedef

struct

tagLOGPALETTE

{

WORD

palVersion;//調(diào)色板的板本號，應(yīng)該指定該值為0x300;

WORD

palNumEntries;//調(diào)色板中的表項(xiàng)數(shù)，對于灰度圖像該值為256；

PALETEENTRY

palPalEntry[1];//調(diào)色板中的顏色表項(xiàng)，由于該表項(xiàng)的數(shù)目不一定，所以這里數(shù)組長度定義為1,灰度圖像對應(yīng)的該數(shù)組的長度為256;

}LOGPALETTE;

顏色表項(xiàng)結(jié)構(gòu)PALETTEENTRY定義了調(diào)色板中的每一個(gè)顏色表項(xiàng)的顏色和使用方式，定義如下：

typedef

struct

tagPALETTEENTRY

{

BYTE

peRed;

//R分量值；

BYTE

peGreen;

//G分量值；

BYTE

peBlue;

//B分量值；

BYTE

peFlags;

//

該顏色被使用的方式，一般情況下設(shè)為“0”；

}PALETTEENTRY;

Windows系統(tǒng)使用調(diào)色板管理器來管理與調(diào)色板有關(guān)的操作，通常活動(dòng)窗口的調(diào)色板即是當(dāng)前系統(tǒng)調(diào)色板，所有的非活動(dòng)窗口都必須按照此系統(tǒng)調(diào)色板來顯示自己的顏色，此時(shí)調(diào)色板管理器將自動(dòng)的用系統(tǒng)調(diào)色板中的最近似顏色來映射相應(yīng)的顯示顏色。如果窗口或應(yīng)用程序按自己的調(diào)色板顯示顏色，就必須將自己的調(diào)色板載入到系統(tǒng)調(diào)色板中，這種操作叫作實(shí)現(xiàn)調(diào)色板，實(shí)現(xiàn)調(diào)色板包括兩個(gè)步驟，既首先將調(diào)色板選擇到設(shè)備上下文中，然后在設(shè)備上下文中實(shí)現(xiàn)它?？梢酝ㄟ^CDC：：SelectPalette()、CDC：：RealizePalette()或相應(yīng)的API函數(shù)來實(shí)現(xiàn)上述的兩個(gè)步驟。在實(shí)現(xiàn)調(diào)色板的過程中，通過在主框架類中處理Windows定義的消息WM_QUERYNEWPALETTE

、WM_PALETTECHANGED及視圖類中處理自定義消息WM_DOREALIZE（該消息在主框架窗口定義如下：#define

WM_REALIZEPAL

(WM_USER+101)）來實(shí)現(xiàn)調(diào)色板的操作。當(dāng)系統(tǒng)需要處理調(diào)色板的變化時(shí)，將向程序的主窗口發(fā)送WM_QUERYNEWPALETTE

、WM_PALETTECHANGED，例如當(dāng)某一窗口即將激活時(shí)，主框架窗口將收到WM_QUERYNEWPALETTE消息，通知該窗口將要收到輸入焦點(diǎn)，給它一次機(jī)會(huì)實(shí)現(xiàn)其自身的邏輯調(diào)色板；當(dāng)系統(tǒng)調(diào)色板改變后，主框架窗口將收到WM_PALETTECHANGED消息，通知其它窗口系統(tǒng)調(diào)色板已經(jīng)改變，此時(shí)每一窗口都應(yīng)該實(shí)現(xiàn)其邏輯調(diào)色板，重畫客戶區(qū)。

由于上述的調(diào)色板變更消息是發(fā)往主框架窗口的，所以我們只能在主窗口中響應(yīng)這兩個(gè)消息，然后由主框架窗口通知各個(gè)視窗，使得程序激活時(shí)能自動(dòng)裝載自己的調(diào)色板。我們定義的用戶消息WM_REALIZEPAL用于主框架窗口通知視窗它已經(jīng)收到調(diào)色板變更消息，視窗應(yīng)該協(xié)調(diào)其調(diào)色板。下面我們給出了各個(gè)消息的響應(yīng)處理函數(shù)的具體實(shí)現(xiàn)代碼和注釋：

//////////////////////////////////////////////////////////

void

CMainFrame::OnPaletteChanged(CWnd*

pFocusWnd)

{//總實(shí)現(xiàn)活動(dòng)視的調(diào)色板

CMDIFrameWnd::OnPaletteChanged(pFocusWnd);

CMDIChildWnd*

pMDIChildWnd

=

MDIGetActive();//得到活動(dòng)的子窗口指針；

if

(pMDIChildWnd

==

NULL)

return

CView*

pView

=

pMDIChildWnd->GetActiveView();//得到視圖的指針；

ASSERT(pView

!=

NULL);

SendMessageToDescendants(WM_DOREALIZE,

(WPARAM)pView->m_hWnd);

//通知所有子窗口系統(tǒng)調(diào)色板已改變

}

////////////////////////////////////////////////

BOOL

CMainFrame::OnQueryNewPalette()//提供實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)調(diào)色板的機(jī)會(huì)

{

//

實(shí)現(xiàn)活動(dòng)視的調(diào)色板

CMDIChildWnd*

pMDIChildWnd

=

MDIGetActive();//得到活動(dòng)的子窗口指針；

if

(pMDIChildWnd

==

NULL)

return

FALSE;//no

active

MDI

child

frame

(no

new

palette)

CView*

pView

=

pMDIChildWnd->GetActiveView();//得到活動(dòng)子窗口的視圖指針；

ASSERT(pView

!=

NULL);

//通知活動(dòng)視圖實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)調(diào)色板

pView->SendMessage(WM_DOREALIZE,

(WPARAM)pView->m_hWnd);

return

TRUE;

}

/////////////////////////////////////////////////

BOOL

CDibView::OnDoRealize(WPARAM

wParam,

LPARAM)//實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)調(diào)色板

{

ASSERT(wParam

!=

NULL);

CDibDoc*

pDoc

=

GetDocument();

if

(pDoc->m_hDIB

==

NULL)

return

FALSE;

//

must

be

a

new

document

CPalette*

pPal

=

pDoc->m_palDIB;

//調(diào)色板的顏色表數(shù)據(jù)在InitDIBData()函數(shù)中實(shí)現(xiàn)

if

(pPal

!=

NULL)

{

CMainFrame*

pAppFrame

=

(CMainFrame*)

AfxGetApp()->m_pMainWnd;//得到程序的主框架指針；

ASSERT_KINDOF(CMainFrame,

pAppFrame);

CClientDC

appDC(pAppFrame);//獲取主框架的設(shè)備上下文；

CPalette*

oldPalette

=

appDC.SelectPalette(pPal,

((HWND)wParam)

!=

m_hWnd);

//只有活動(dòng)視才可以設(shè)為"FALSE"，即根據(jù)活動(dòng)視的調(diào)色板設(shè)為"前景"調(diào)色板；

if

(oldPalette

!=

NULL)

{

UINT

nColorsChanged

=

appDC.RealizePalette();//實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)調(diào)色板

if

(nColorsChanged

>

0)

pDoc->UpdateAllViews(NULL);//更新視圖

appDC.SelectPalette(oldPalette,

TRUE);

//將原系統(tǒng)調(diào)色板置為背景調(diào)色板

}

else

{

TRACE0(“\tSelectPalette

failed

in”);

}

return

TRUE；

}

注：在調(diào)用API函數(shù)顯示位圖時(shí)，不要忘記設(shè)置邏輯調(diào)色板，即"背景"調(diào)色板，否則位圖將無法正確顯示，讀者可以從后面的顯示部分的實(shí)現(xiàn)看出我們在顯示時(shí)實(shí)現(xiàn)了邏輯調(diào)色板。上述的處理相對來說比較繁瑣復(fù)雜，可能對于初學(xué)者來說也比較難于理解，所以如果我們的程序僅僅限于處理灰度圖象，可以采用另外一種相對簡單的辦法，即在文檔類的初始化階段定義一個(gè)灰度調(diào)色板，然后在設(shè)備上下文中實(shí)現(xiàn)它，這樣作的好處是在度取灰度位圖時(shí)可以不再考慮文件中的顏色表信息，提高了文件讀取速度，筆者在開發(fā)一個(gè)基于機(jī)器視覺的項(xiàng)目時(shí)采用的就是這種方法，取的了比較滿意的效果。首先定義一個(gè)指向邏輯顏色表結(jié)構(gòu)LOGPALETTE的指針pPal，填充該指針，然后將該指針與調(diào)色板指針聯(lián)系起來，該方法的具體實(shí)現(xiàn)如下：

/////////////////////////////////////////////////////////

CDibDoc::CDibDoc()

{

……….

LOGPALETTE

*Pal;

Pal=new

LOGPALETTE;

m_palDIB=new

Cpalette;

pPal->palVersion=0x300;

pPal->palNumEntries=256;

for(int

i=0;i<256;i++)

{//每個(gè)顏色表項(xiàng)的R、G、B值相等，并且各個(gè)值從“0”到“255”序列展開；

Pal->palPalentry[i].peRed=i;

pPal->palPalentry[i].peGreen=i;

pPal->palPalentry[i].peBlue=i;

pPal->palPalentry[i].peFlags=0;

}

m_palDIB->CreatePalette(pPal);

…..

}

三、

圖像的顯示

顯示DIB位圖數(shù)據(jù)可以通過設(shè)備上下文CDC對象的成員函數(shù)CDC：：Bitblt()或CDC：：StretchBlt()來實(shí)現(xiàn)，也可以通過API函數(shù)SetDIBBitsToDevice()或StretchDIBBits()來實(shí)現(xiàn)，函數(shù)中具體所用到的各個(gè)參數(shù)的意義可以參考MSDN。其中StretchDIBBits()和CDC：：StretchBlt()可以將圖像進(jìn)行放大和縮小顯示。當(dāng)從文檔中裝入位圖文件時(shí)，CDIBView類的OnInitialUpdate函數(shù)將被調(diào)用，因此可以在該函數(shù)中實(shí)現(xiàn)對視圖尺寸的設(shè)置，用于正確的顯示位圖，然后就可以在視圖類的OnDraw（）函數(shù)中正確的顯示位圖了。這兩個(gè)函數(shù)的具體實(shí)現(xiàn)代碼分別如下所示：

/////////////////////////////////////////////////////////////

void

CDIBView：：OnInitialUpdate()

{

CscrollView：：OnInitalUpdate();

CDIBDoc

*pDoc=GetDocument();

If(pDoc->m_hDIB==NULL)//如果位圖數(shù)據(jù)為空，設(shè)置m_sizeDoc的默認(rèn)尺寸；

pDoc->m_sizeDoc.cx=pDoc->m_sizeDoc.cy=100;

SetScrollSizes(MM_TEXT,pDoc->

m_sizeDoc);

}

/////////////////////////////////////////////////////////////

void

CDIBView：：OnDraw(CDC

*pDC)

{

BITMAPINFOHEADER

*lpDIBHdr;//位圖信息頭結(jié)構(gòu)指針；

BYTE

*lpDIBBits;//指向位圖像素灰度值的指針；

BOOL

bSuccess=FALSE;

CPalette*OldPal=NULL;//調(diào)色板指針；

HDC

hDC=pDC->GetSafeHdc();//獲取當(dāng)前設(shè)備上下文的句柄；

CDIBDoc

*pDoc=GetDocument();//獲取活動(dòng)文檔的指針；

If(pDoc->m_hDIB

==NULL)

{//判斷圖像數(shù)據(jù)是否為空；

AfxMessageBox("圖像數(shù)據(jù)不能為空，請首先讀取圖像數(shù)據(jù)！");

return;

}

lpDIBHdr=(

BITMAPINFOHEADER

*)GlobalLock(pDoc->m_hDIB);//得到圖像的位圖頭信息

lpDIBBits=lpDIBHdr+sizeof(BITMAPINFOHEADER)+256*sizeof(RGBQUAD);//獲取保存圖像像素值的緩沖區(qū)的指針；

if(pDoc->

m_palDIB)

{//如果存在調(diào)色板信息，實(shí)現(xiàn)邏輯調(diào)色板；

OldPal=pDC->

SelectPalette(pDoc->

m_palDIB,TRUE);

PDC->RealizePalette();

}

else

{

AfxMessageBox("圖像的調(diào)色板數(shù)據(jù)不能為空，請首先讀取調(diào)色板信息！");

return

;

}

SetStretchBltMode(hDC,COLORONCOLOR);

//顯示圖像

BSuccess=StretchDIBBits(hDC,0,0,pDoc->

m_sizeDoc.cx,

pDoc->

m_sizeDoc.cy,

0,

pDoc->

m_sizeDoc.cy,0,

pDoc->

m_sizeDoc.cy,

lpDIBBits,(LPBITMAPINFO)lpDIBHdr,

DIB_RGB_COLORS,

SRCCOPY);

GlobalUnlock(pDoc->m_hDIB);

If(OldPal)//恢復(fù)調(diào)色板；

PDC->SelectPalette(OldPal,FALSE);

retrun;

}

四、

小結(jié)

在本期講座里我們主要介紹了如何操作灰度位圖，它具有較強(qiáng)的代表性，同時(shí)為后續(xù)的圖像處理編程的學(xué)習(xí)作了必要的準(zhǔn)備工作，經(jīng)過學(xué)習(xí)，對于如何操作其它類型的BMP格式的圖像文件，可以達(dá)到舉一反三的作用。

VC數(shù)字圖像處理編程講座之四

在這一講中作者進(jìn)一步深入講解了圖像特效的顯示技術(shù)......

BMP圖像顯示的特效操作

上期講座中我們主要講述了BMP圖像數(shù)據(jù)的存取、圖像的顯示和調(diào)色板的操作等內(nèi)容，在上面的學(xué)習(xí)基礎(chǔ)上，我們可以進(jìn)一步深化，學(xué)習(xí)并掌握圖像特效顯示技術(shù)。有了這種技術(shù)，可以用來在今后的項(xiàng)目開發(fā)中美化我們的軟件界面，提高軟件的視覺效果。在如今的商業(yè)軟件中，幾乎每一幅圖像的顯示都采用了圖像特效顯示，例如讀者比較熟悉的Windows的屏幕保護(hù)程序就采用了各種各樣的圖像特效顯示，使人感到眼花繚亂和耳目一新。專業(yè)圖像處理軟件更是提供了豐富的顯示方式供用戶使用，可以方便的在程序中實(shí)現(xiàn)圖像的特效顯示，如PhotoShop

、Authorware等。本節(jié)主要介紹如何實(shí)現(xiàn)圖像的浮雕、雕刻、百頁窗、旋轉(zhuǎn)、掃描、柵條、馬賽克、和漸顯漸隱顯示等效果。通過這期講座的學(xué)習(xí)，讀者朋友們也可以自己動(dòng)手制作擁有特效顯示效果的軟件了。

圖像的顯示我們講過主要有BitBlt()、SetDIBitsToDevice()和StretchDIBits（）等函數(shù)。需要讀者注意的是，在特效顯示時(shí)，并不是每個(gè)顯示函數(shù)都適宜，BitBlt()函數(shù)主要是用來顯示設(shè)備無關(guān)位圖（DDB），后兩個(gè)函數(shù)用來顯示設(shè)備無關(guān)位圖（DIB）。由于我們講座里處理的是設(shè)備無關(guān)位圖，所以我們主要關(guān)心的是后兩個(gè)函數(shù)的應(yīng)用，其中SetDIBitsToDevice()使用起來較死板，遠(yuǎn)不如StretchDIBits（）用的靈活，并且對大多數(shù)的特效顯示無能為力，所以為了實(shí)現(xiàn)圖像的特效顯示效果，需要使用StretchDIBits（）函數(shù)來顯示圖像，具體什么原因，我想可能是微軟在實(shí)現(xiàn)這些函數(shù)時(shí)使用的方法不同吧。這些函數(shù)如何使用，各個(gè)參數(shù)的含義，可以參考微軟的MSDN。

實(shí)現(xiàn)圖像的特殊效果的顯示的基本思路是要么是操作圖像的像素，要么是對圖像分塊按一定的方向或次序，分階段的顯示或擦除對應(yīng)的圖像塊。對于第二種顯示的思路，其中的要點(diǎn)是：1.劃分圖像塊；2.確定圖像塊的操作次序；3.顯示或清除對應(yīng)的圖像塊；4.在兩個(gè)連續(xù)顯示的圖像塊之間插入一個(gè)固定的延遲。其中圖像塊的劃分決定了圖像的顯示方式，圖像塊的顯示順序決定了顯示的方向和細(xì)分的依據(jù)。不同的效果決定了不同的分塊方法和顯示次序，我們將在后面的各種特效顯示中介紹如何分塊和決定次序。為了使圖像的顯示過程明顯的表現(xiàn)出來，實(shí)現(xiàn)顯示的特效，就需要在圖像塊的依此顯示中插入固定的延遲。也許讀者朋友會(huì)想到利用sleep()函數(shù)或用Settime（）來實(shí)現(xiàn)延遲，由于Windows是個(gè)基于消息的多任務(wù)操作系統(tǒng)，這些方法所產(chǎn)生的延遲時(shí)間對于圖像的顯示來說是不精確的，為了實(shí)現(xiàn)與機(jī)器無關(guān)的更精確的時(shí)間延遲，可以采用timeGetTime()函數(shù)來產(chǎn)生微秒級的延遲。使用這個(gè)函數(shù)時(shí)為了編譯不產(chǎn)生錯(cuò)誤，要在連接設(shè)置中引入“Winmm.lib”庫，并要包含頭文件“Mmsystem.h”。這里我們首先給出一個(gè)延遲函數(shù)，它用來實(shí)現(xiàn)固定時(shí)間的延遲：

void

DelayTime(DWORD

time)

{

DWORD

BeginTime

，EndTime;

BeginTime=timeGetTime();//得到當(dāng)前的系統(tǒng)時(shí)間、單位為微秒；

do

{

EndTime=TimeGetTime();//再次得到當(dāng)前的系統(tǒng)時(shí)間；

}

while((EndTime-BeginTime)

<time)//判斷延遲時(shí)間是否已經(jīng)結(jié)束；

}

一、操作位圖的像素實(shí)現(xiàn)顯示的特效

我們首先介紹直接操作圖像中的像素的灰度值來實(shí)現(xiàn)圖像顯示的特效、這里我們主要介紹如何實(shí)現(xiàn)圖像的浮雕和雕刻效果。經(jīng)?？措娨暤呐笥褌儾恢⒁獾?jīng)]有，有些電視連續(xù)劇在每集片頭或片尾部分都有顯示一些特殊效果的圖像，比如前一陣子中央一套放的《長征》和《康熙王朝》，這些特效稱為"圖像的浮雕效果"和"圖像的雕刻效果"，經(jīng)過這些特效處理后的圖像增強(qiáng)了觀眾們的視覺效果，它們看上去仿佛是使用3D技術(shù)作的，這也許就是為什么這種技術(shù)那么流行的原因吧。其實(shí)，我們完全可以用一些簡單的數(shù)字圖像處理算法來實(shí)現(xiàn)這些看似復(fù)雜高深的顯示效果。下面以一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的Lena灰度圖像為原圖，給出了處理后的效果圖，同時(shí)給出了VC開發(fā)平臺(tái)上的部分實(shí)現(xiàn)源代碼。

1．"浮雕"圖像

"浮雕"圖象效果是指圖像的前景前向凸出背景。所謂的"浮雕"概念是指標(biāo)繪圖像上的一個(gè)像素和它左上方的那個(gè)像素之間差值的一種處理過程，為了使圖像保持一定的亮度并呈現(xiàn)灰色，我在處理過程中為這個(gè)差值加了一個(gè)數(shù)值為128的常量。需要讀者注意的是，當(dāng)設(shè)置一個(gè)像素值的時(shí)候，它和它左上方的像素都要被用到，為了避免用到已經(jīng)設(shè)置過的像素，應(yīng)該從圖像的右下方的像素開始處理，下面是實(shí)現(xiàn)的源代碼：

void

CDibView::OnFDImage()

//產(chǎn)生"浮雕"效果圖函數(shù)

{

HANDLE

data1handle;//用來存放圖像數(shù)據(jù)的句柄；

LPBITMAPINFOHEADER

lpBi;//圖像的信息頭結(jié)構(gòu)；

CDibDoc

*pDoc=GetDocument();//得到文擋指針；

HDIB

hdib;//用來存放圖像數(shù)據(jù)的句柄；

unsigned

char

*pData;//指向原始圖像數(shù)據(jù)的指針；

unsigned

char

*data;//指向處理后圖像數(shù)據(jù)的指針；

hdib=pDoc->m_hDIB;//拷貝存放已經(jīng)讀取的圖像文件數(shù)據(jù)句柄；

lpBi=(LPBITMAPINFOHEADER)GlobalLock((HGLOBAL)hdib);//獲取圖像信息頭

pData=(unsigned

char*)FindDIBBits((LPSTR)lpBi);

//FindDIBBits是我定義的一個(gè)函數(shù)、根據(jù)圖像的結(jié)構(gòu)得到位圖的灰度值數(shù)據(jù)、

pDoc->SetModifiedFlag(TRUE);

//設(shè)置文檔修改標(biāo)志為“真”、為后續(xù)的修改存盤作準(zhǔn)備；

data1handle=GlobalAlloc(GMEM_SHARE,WIDTHBYTES(lpBi->biWidth*8)*lpBi->biHeight);//聲明一個(gè)緩沖區(qū)用來暫存處理后的圖像數(shù)據(jù)；

data=(unsigned

char*)GlobalLock((HGLOBAL)data1handle);//得到該緩沖區(qū)的指針；

AfxGetApp()->BeginWaitCursor();

int

i,j,buf;

for(

i=lpBi->biHeight;

i>=2;

i--)//從圖像右下角開始對圖像的各個(gè)像素進(jìn)行“浮雕”處理；

for(

j=lpBi->biWidth;

j>=2;

j--)

{

//浮雕處理

buf=*(pData+(lpBi->biHeight-i)*WIDTHBYTES(lpBi->biWidth*8)+j)-*(pData+(lpBi->biHeight-i+1)*WIDTHBYTES(lpBi->biWidth*8)+j-1)+128;

if(buf>255)

buf=255;

if(buf<0)buf=0;

*(data+(lpBi->biHeight-i)*WIDTHBYTES(lpBi->biWidth*8)+j)=(BYTE)buf;

}

for(

j=0;

jbiHeight;

j++)

for(

i=0;

ibiWidth;

i++)

//重新寫回原始圖像的數(shù)據(jù)緩沖區(qū);

*(pData+i*WIDTHBYTES(lpBi->biWidth*8)+j)=*(data+i*WIDTHBYTES(lpBi->biWidth*8)+j);AfxGetApp()->EndWaitCursor();

pDoc->m_hDIB

=hdib//將處理過的圖像數(shù)據(jù)寫回pDoc中的圖像緩沖區(qū)；

GlobalUnlock((HGLOBAL)hdib);//解鎖、釋放緩沖區(qū)；

GlobalUnlock((HGLOBAL)data1handle);

GlobalFree((HGLOBAL)hdib);

GlobalFree((HGLOBAL)data1handle);

Invalidate(TRUE);//顯示圖像

}

2．"雕刻"圖像

上面講述了通過求一個(gè)像素和它左上方像素之間的差值并加上一個(gè)常數(shù)的方法生成"浮雕"效果的灰度圖像，"雕刻"圖像與之相反，它是通過取一個(gè)像素和它右下方的像素之間的差值并加上一個(gè)常數(shù)，這里我也取128，經(jīng)過這樣處理，就可以得到"雕刻"圖像，這時(shí)候圖像的前景凹陷進(jìn)背景之中。同樣需要讀者注意的是為了避免重復(fù)使用處理過的圖像像素，處理圖像時(shí)要從圖像的左上方的像素開始處理。實(shí)現(xiàn)代碼如下：

void

CDibView::OnDKImage()

{

//

TODO:

Add

your

command

handler

code

here

HANDLE

data1handle;//這里的內(nèi)部變量與前面的含義一致、這里不再贅述；

LPBITMAPINFOHEADER

lpBi;

CDibDoc

*pDoc=GetDocument();

HDIB

hdib;

unsigned

char

*pData;

unsigned

char

*data;

hdib=pDoc->m_hDIB;//拷貝圖像數(shù)據(jù)的句柄；

lpBi=(LPBITMAPINFOHEADER)GlobalLock((HGLOBAL)hdib);

pData=(unsigned

char*)FindDIBBits((LPSTR)lpBi);

pDoc->SetModifiedFlag(TRUE);

data1handle=GlobalAlloc(GMEM_SHARE,WIDTHBYTES(lpBi->biWidth*8)*lpBi->biHeight);//申請緩沖區(qū)；

data=(unsigned

char*)GlobalLock((HGLOBAL)data1handle);//得到新的緩沖去的指針；AfxGetApp()->BeginWaitCursor();

int

i,j,buf；

for(

i=0;i<=lpBi->biHeight-2;

i++)//對圖像的各個(gè)像素循環(huán)進(jìn)行"雕刻"處理；

for(

j=0;j<=lpBi->biWidth-2;

j++)

{

buf=*(pData+(lpBi->biHeight-i)*WIDTHBYTES(lpBi->biWidth*8)+j)-*(pData+(lpBi->biHeight-i-1)*WIDTHBYTES(lpBi->biWidth*8)+j+1)+128;//“雕刻”處理；

if(buf>255)

buf=255;

if(buf<0)buf=0;

*(data+(lpBi->biHeight-i)*WIDTHBYTES(lpBi->biWidth*8)+j)=(BYTE)buf;

}

for(

j=0;

jbiHeight;

j++)

for(

i=0;

ibiWidth;

i++)//重新將處理后的圖像數(shù)據(jù)寫入原始的圖像緩沖區(qū)內(nèi)；*(pData+i*WIDTHBYTES(lpBi->biWidth*8)+j)=*(data+i*WIDTHBYTES(lpBi->biWidth*8)+j);

pDoc->m_hDIB

=hdib//將處理過的圖像數(shù)據(jù)寫回pDoc中的圖像緩沖區(qū)；

GlobalUnlock((HGLOBAL)hdib);//解鎖、釋放緩沖區(qū)；

GlobalUnlock((HGLOBAL)data1handle);

GlobalFree((HGLOBAL)hdib);

GlobalFree((HGLOBAL)data1handle);

Invalidate(TRUE);//顯示圖像

}

3．圖像的旋轉(zhuǎn)

根據(jù)圖像像素的位置來調(diào)節(jié)該位置的灰度可以實(shí)現(xiàn)許多顯示的特效，例如圖像的鏡像、翻轉(zhuǎn)等。灰度圖像旋轉(zhuǎn)就是根據(jù)這一個(gè)思想實(shí)現(xiàn)的，它是指把定義的圖像繞某一點(diǎn)以逆時(shí)針或順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)一定的角度，通常是指繞圖像的中心以逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)。首先根據(jù)旋轉(zhuǎn)的角度、圖像對角線的長度計(jì)算旋轉(zhuǎn)后的圖像的最大寬度、高度，根據(jù)旋轉(zhuǎn)后圖象最大的寬度、高度生成新的緩沖區(qū)，假設(shè)圖像的左上角為（left,

top），右下角為（right,

bottom），則圖像上任意點(diǎn)（x,

y）繞其中心（xcenter,

ycenter）逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)angle角度后，新的坐標(biāo)位置（x1,

y1）的計(jì)算公式為：

xcenter

=

(width+1)/2+left;

ycenter

=

(height+1)/2+top;

x1

=

(x-xcenter)

cosθ

-

(y

-

ycenter)

sinθ+xcenter;

y1

=

(x-xcenter)

sinθ+

(y-

ycenter)

cosθ+

ycenter;

與圖像的鏡像變換相類似，下一步就是把原圖中的(x，y)處象素的灰度值讀入新緩沖區(qū)的(x1，y1)點(diǎn)處。注意在新緩沖區(qū)中與原圖沒有對應(yīng)的象素點(diǎn)的值用白色或指定的灰度代替。

二、圖像的分塊顯示和清除

1．

圖像的掃描顯示和清除

掃描顯示圖像是最基本的特效顯示方法，它表現(xiàn)為圖像一行行（或一列列）地顯示出來或從屏幕上清除掉，有種大戲院種的拉幕效果。根據(jù)掃描的方向的不同，可以分為上、下、左、右、水平平分和垂直平分等六種掃描。這里以向下移動(dòng)為例，分別介紹顯示和清除的實(shí)現(xiàn)。其余的掃描效果可以依次類推。向下掃描顯示的實(shí)現(xiàn)方法是：從圖像的底部開始將圖像一行一行的復(fù)制到目標(biāo)區(qū)域的頂部。每復(fù)制一行后，復(fù)制的行數(shù)便要增加一行，并加上一些延遲；向下移動(dòng)清除的實(shí)現(xiàn)方法是圖像向下移動(dòng)顯示，并在顯示區(qū)域的上部畫不斷增高的矩形。

1）掃描顯示的代碼：

CdibView::OnImageDownScan()

{

CDibDoc

*pDoc=GetDocument();

HDIB

hdib;

CClientDC

pDC(this);

hdib=pDoc->m_hDIB;//獲取圖像數(shù)據(jù)句柄；

BITMAPINFOHEADER

*lpDIBHdr;//位圖信息頭結(jié)構(gòu)指針；

BYTE

*lpDIBBits;//指向位圖像素灰度值的指針；

HDC

hDC=pDC.GetSafeHdc();//獲取當(dāng)前設(shè)備上下文的句柄；

lpDIBHdr=(

BITMAPINFOHEADER

*)GlobalLock(hdib);//得到圖像的位圖頭信息；

lpDIBBits=(BYTE*)lpDIBHdr+sizeof(BITMAPINFOHEADER)+256*sizeof(RGBQUAD);//獲取指向圖像像素值；

SetStretchBltMode(hDC,COLORONCOLOR);

//顯示圖像；

for(int

i=0;i<lpDIBHdr->biHeight;i++)

{

//每次循環(huán)顯示圖象的“0”到“i”行數(shù)據(jù)；

SetDIBitsToDevice

(hDC,0,0,lpDIBHdr->biWidth,

lpDIBHdr->biHeight,

0,

0,0,

i,

lpDIBBits,(LPBITMAPINFO)lpDIBHdr,

DIB_RGB_COLORS

);

DelayTime(50);//延遲；

}

GlobalUnlock(hdib);

return;

}

2）清除代碼：

…………………//由于篇幅的限制，省略了與上面的相同代碼

Cbrush

brush(crWhite);//定義一個(gè)“白色”的刷子；

Cbrush

*oldbrush=pDC->SelectObject(&brush);

for(int

i=0;i

<

lpDIBHdr->biHeight

;i++)

{//每次循環(huán)將目標(biāo)區(qū)域中的“0”到“i”行刷成“白色”；

pDC->Rectangle(0，0，lpDIBHdr->biWidth，lpDIBHdr->biHeight);

DelayTime(50);

}

…………………

2．

百頁窗效果

所謂百頁窗顯示效果，就如同關(guān)閉和開啟百頁窗一樣，圖像被分為一條條或一列列地分別顯示或清除掉，根據(jù)顯示時(shí)以行或列為單位可以將該效果分為垂直或水平兩種方式。以垂直百頁窗為例來說明如何實(shí)現(xiàn)這種特效顯示。實(shí)現(xiàn)垂直百頁窗顯示時(shí)，需要將圖像垂直等分為n部分由上向下掃描顯示，其中每一部分包括m個(gè)條、這個(gè)n可以根據(jù)具體應(yīng)用時(shí)的需要來決定、m既為圖像的高度除n。掃描顯示時(shí)，依照差值進(jìn)行掃描顯示，即第k次顯示k-1、k*m-1、…k*n-1條掃描線。同樣，垂直百頁窗清除的實(shí)現(xiàn)與垂直百頁窗的顯示相似，不同的是將繪制位圖換成畫矩形而已。在下面的例子中，我將圖像的分成8份。

…………………

int

m=8;

int

n=lpDIBHdr->biHeight/m;//圖像的高度能夠整除8；

for(int

l=1;l<=m;l++)

for(int

k=0;k<n;k++)

{

//每次循環(huán)依次顯示圖像中的k-1、k*m-1、…k*n-1行；

StretchDIBits

(hDC,0,4*k+l-1,lpDIBHdr->biWidth,1,

0,

lpDIBHdr->biHeight-4*k-l+1,lpDIBHdr->biWidth,1,

lpDIBBits,(LPBITMAPINFO)lpDIBHdr,

DIB_RGB_COLORS,

SRCCOPY);//juanlianxiaoguo

DelayTime(50);

}

…………………

3.柵條顯示特效

柵條特效是移動(dòng)特效的復(fù)雜組合，可以分為垂直柵條和水平柵條兩類。它的基本思想是將圖像分為垂直或水平的的小條，奇數(shù)條向上或向左顯示/清除，偶數(shù)條向下或向右顯示/清除。當(dāng)然也可以規(guī)定進(jìn)行相反的方向顯示/清除。下面的代碼是實(shí)現(xiàn)垂直柵條的例子：

…………………

int

m=8;

for(int

i=0;i<=lpDIBHdr->biHeight;i++)

for(int

j=0;j<=lpDIBHdr->biWidth;j+=m)

{//向下顯示偶數(shù)條；

StretchDIBits

(hDC,j,0,m,i,j,lpDIBHdr->biHeight-i,

m,i,

lpDIBBits,(LPBITMAPINFO)lpDIBHdr,

DIB_RGB_COLORS,

SRCCOPY);//juanlianxiaoguo

j=j+m;

//向上顯示奇數(shù)條；

StretchDIBits

(hDC,j,lpDIBHdr->biHeight-i,m,i,j,0,

m,i,

lpDIBBits,(LPBITMAPINFO)lpDIBHdr,

DIB_RGB_COLORS,

SRCCOPY);//

DelayTime(20);

}…………………

4.馬賽克效果

馬賽克顯示是指圖像被分成許多的小塊，它們以隨機(jī)的次序顯示出來，直到圖像顯示完畢。實(shí)現(xiàn)馬賽克的效果主要解決的問題是如何定義顯示隨機(jī)序列的小方塊，這個(gè)問題的解決可以在定義過小方塊的基礎(chǔ)上，用一個(gè)數(shù)組來記錄各個(gè)