C++程序设计梯度锐化.doc

学 号： 0120809310425图像处理程序设计大作业题 目图像的梯度锐化学 院信息学院专 业电子信息工程班 级电信0804班姓 名龙 辉指导教师黄 朝 兵2011年6月13日2设计方案及功能描述图像锐化的主要目的有两个：一是增强图像边缘，使模糊的图像变得更加清晰，颜色变得鲜明突出，图像的质量有所改善，产生更适合人眼观察和识别的图像；二是希望经过锐化处理后，目标物体的边缘鲜明，以便于提取目标的边缘、对图像进行分割、目标区域识别、区域形状提取等，为进一步的图像理解与分析奠定基础。图像锐化一般有两种方法：一是微分法，二是高通滤波法。高通滤波法的工作原理和低通滤波相似，这里不再赘述。下面主要介绍一下两种常用的微分锐化方法：梯度锐化和拉普拉斯锐化。但由于锐化使噪声受到比信号还要强的增强，所以要求锐化处理的图像有较高的信噪比；否则，锐化后图像的信噪比更低。2.1基本理论邻域平均法或加权平均法可以平滑图像，反过来利用对应的微分方法可以锐化图像。微分运算是求信号的变化率，有加强高频率分量的作用，从而使图像轮廓清晰。由于图像模糊的实质是图像受到平均或积分运算造成的，所以为了把图像中任何方向伸展的边缘和模糊的轮廓变得清晰，可以对图像进行逆运算如微分运算，从而使图像清晰化。在图像处理中，一阶微分是通过梯度法来实现的。对于一幅图像用函数f(x,f)表示，定义 f(x,f)在点(x,f)处的梯度是一个矢量，定义为：（2-1）梯度的方向在函数f(x,f)最大变化率的方向上，梯度的幅度Gf(x,f) 可由下式算出：（2-2）由上式可知，梯度的数值就是f(x,f)在其最大变化率方向上的单位距离所增加的量。对于数字图像而言，微分 和 可用差分来近似。式（2-2）按差分运算近似后的梯度表达式为：（2-3）为便于编程和提高运算速度，在计算精度允许的情况下，可采用绝对差算法近似为：（2-4）这种梯度法又称为水平垂直差分法，另一种梯度法是交叉地进行差分计算，称为罗伯特梯度法（Robert Gradient），表示为：（2-5）同样，可以采用绝对差算法近似为：（2-6）运用以上两种梯度近似算法，在图像的最后一行或最后一列无法计算像素的梯度时，一般用前一行或前一列的梯度值近似代替。为了在不破坏图像背景的前提下更好地增强边缘，也可以对上述直接用梯度值代替灰度值的方法进行改进，即利用门限判断来改进梯度锐化方法。具体公式如下： 的计算方法可以采用式（2-5）或式（2-6）。对于图像而言，物体和物体之间、背景和背景之间的梯度变化很小，灰度变化较大的地方一般集中在图像的边缘上，也就是物体和背景交接的地方。当我们设定一个阈值时，大于阈值就认为该像素点处于图像的边缘，对结果加上常数C，以使边缘变亮；而对于 不大于阈值就认为该像素点是同类像素，即为物体或背景，常数C的选取可以根据具体的图像特点。这样，即增亮了物体的边界，同时又保留了图像背景原来的状态，比传统的梯度锐化方法具有更好的增强效果和适用性。3实现步骤第一步：生成一个单文档的工程，所有的选项都取默认值。第二步：在CMyDIPView:OnDraw(CDC* pDC)中添加如下代码：void CMyDIPView:OnDraw(CDC* pDC) CMyDIPDoc* pDoc = GetDocument();ASSERT_VALID(pDoc);if(pDoc-m_hDIB = NULL)return ;/ TODO: add draw code for native data hereint i,j; unsigned char *lpSrc;LPSTR lpDIB = (LPSTR) :GlobalLock(HGLOBAL) pDoc-m_hDIB);int cxDIB = (int) :DIBWidth(lpDIB); / Size of DIB - xint cyDIB = (int) :DIBHeight(lpDIB); / Size of DIB - yLPSTR lpDIBBits=:FindDIBBits (lpDIB);/ 计算图像每行的字节数long lLineBytes = WIDTHBYTES(cxDIB * 8);/ 每行for(i = 0; i cyDIB; i+)/ 每列for(j = 0; j m_hDIB);CRect rect(0,0,cxDIB,cyDIB), rcDIB(0,0,cxDIB,cyDIB);:PaintDIB(pDC-m_hDC, &rect, pDoc-m_hDIB, &rcDIB, pDoc-m_palDIB);第三步：添加OnMenuRuihua函数，添加如下代码：void CMyDIPView:OnMenuRuihua() / TODO: Add your command handler code hereCMyDIPDoc* pDoc = GetDocument();GradientSharp(pDoc-m_hDIB);Invalidate(TRUE);4部分主要程序代码（带必要的注释）4.1算法实现CImgEnhance类中的成员函数GradientSharp ()实现梯度锐化操作，本算法程序是根据门限判断的梯度锐化方法编写的，阈值设为20，如果梯度加100大于255，则将其置为255。在对灰度图像进行梯度锐化时直接调用GradientSharp()函数即可，以下是GradientSharp ()函数的代码实现。/* 函数名称：GradientSharp() *参数 ：HDIB hDIB -待处理图像的句柄*返回值：无*功能：现图像的梯度锐化*说明：只能对2值图像进行处理，如果图像本身边缘较细，可能造成信息的损失*/void GradientSharp(HDIB hDIB)LPSTR lpDIB=(LPSTR) :GlobalLock(HGLOBAL)hDIB);/ 指向DIB的指针LPSTR lpDIBBits;/ 指向DIB象素指针lpDIBBits = :FindDIBBits(lpDIB);/ 找到DIB图像象素起始位置LONG lWidth=:DIBWidth (char*)lpDIB);/获取图像的宽度LONG lHeight=:DIBHeight (char*)lpDIB);/获取图像的长度BYTEbThre = 20;/ 阈值/ 指向源图像的指针unsigned char*lpSrc;unsigned char*lpSrc1;unsigned char*lpSrc2;LONGi; / 循环变量LONGj;LONGlLineBytes;/ 图像每行的字节数BYTEbTemp; / 中间变量lLineBytes = WIDTHBYTES(lWidth * 8);/ 计算图像每行的字节数 for(i = 0; i lHeight; i+)/ 每行 for(j = 0; j lWidth; j+)/ 每列 / 指向DIB第i行，第j个象素的指针lpSrc = (unsigned char*)lpDIBBits + lLineBytes * (lHeight - 1 - i) + j;/ 指向DIB第i+1行，第j个象素的指针lpSrc1 = (unsigned char*)lpDIBBits + lLineBytes * (lHeight - 2 - i) + j; / 指向DIB第i行，第j+1个象素的指针 lpSrc2 = (unsigned char*)lpDIBBits + lLineBytes * (lHeight - 1 - i) + j + 1; /计算梯度值 bTemp = abs(*lpSrc)-(*lpSrc1) + abs(*lpSrc)-(*lpSrc2); / 判断是否小于阈值 if (bTemp = bThre) / 直接赋值为bTemp *lpSrc = bTemp; else/ 直接赋值为255*lpSrc = 255; /最后还要处理一下图像中最下面那行for(j = 0; j m_hDIB);Invalidate(TRUE);5运行结果的截图5.1程序处理前的图像效果：原图5-1原图5-25.2图像经过程序处理后的效果：原图5-3原图5-46总结与心得通过此次程序设计，使我更加扎实的掌握了有关C+和图像处理方面的知识，在设计过程中虽然遇到了一些问题，但经过一次又一次的思考，一遍又一遍的检查终于找出了原因所在，也暴露出了前期我在这方面的知识欠缺和经验不足。实践出真知，通过亲自动手编写程序，使我们掌握的知识不再是纸上谈兵。过而能改，善莫大焉。在本次设计过程中，我们不断发现错误，不断改正，不断领悟，不断获取。最终的检测调试环节，本身就是在践行“过而能改，善莫大焉”的知行观。这次程序设计终于顺利完成了，在设计中遇到了很多问题，最后在老师的指导下，终于解决了。在今后社会的发展和学习实践过程中，一定要不懈努力，不能遇到问题就想到要退缩，一定要不厌其烦的发现问题所在，然后一一进行解决，只有这样，才能成功的做成想做的事，才能在今后的道路上劈荆斩棘，而不是知难而退，那样永远不可能收获成功，收获喜悦，也永远不可能得到社会及他人对你的认可！ C+程序设计诚然是一门很重要的课程，给我很多专业知识以及专业技能上的提升，同时又是一门讲道课，一门辩思课，给了我许多道，给了我很多思，给了我莫大的空间。同时，设计让我感触很深。使我对抽象的理论有了具体的认识。通过这门课程，我掌握了常用的程序编写流程。我认为，在这学期的实验中，不仅培养了独立思考、动手操作的能力，在各种其它能力上也都有了提高。更重要的是，在实验课上，我们学会了很多学习的方法。而这是日后最实用的，真的是受益匪浅。要面对社会的挑战，只有不断的学习、实践，再学习、再实践。这对于我们的将来也有很大的帮助。以后，不管有多苦，我想我们都能变苦为乐，找寻有趣的事情，发现其中珍贵的事情。就像中国提倡的艰苦奋斗一样，我们都可以在实验结束之后变的更加成熟，会面对需要面对的事情。 回顾起此程序设计，至今我仍感慨颇多，从理论到实践，在这段日子里，可以说得是苦多于甜，但是可以学到很多很多的东西，同时不仅可以巩固了以前所学过的知识，而且学到了很多在书本上所没有学到过的知识。通过这次程序设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从