【正文】 圖 文件操作模塊功能結(jié)構(gòu)圖 圖像 文件打開界面 如圖 所示： 圖 圖像 文件打開界面 打開功能用 C實現(xiàn)的代碼如下： try { OpenFileDialog ofd = new OpenFileDialog()。 .NET Framework 的另一個主要組件是類庫，它是一個綜合性的面向?qū)ο蟮目芍赜妙愋图?，可以使用它開發(fā)多種應(yīng)用程序，這些應(yīng)用程 序包括傳統(tǒng)的命令行或圖形用戶界面 (GUI) 應(yīng)用程序。 3)Graphics 類 Graphics 類 是 GDI+的關(guān)鍵所在，該類定義了繪制和填充圖形對象的方法和屬性，一個應(yīng)用程序只要需要進(jìn)行繪制或著色，它就必須使用 Graphics 對象 ， 它 C進(jìn)行圖形圖像編程時最核心的類庫，幾乎封裝了 GDI+繪圖時所使用的全部方法。 構(gòu)造函數(shù) 的定義 ：構(gòu)造函數(shù)也稱構(gòu)造器，是一種特殊的方法，專門用于創(chuàng)建對象并完成初始化工作， 方法名與類的名字相同；沒有返回類型，也不能寫 void；主要作用是完成對象的初始化工作；不能顯式調(diào)用，而是由 new 運算符來調(diào)用，即產(chǎn)生新的對象時調(diào)用。從繼承性來講， C語言在更高層次上重新實現(xiàn)了 C 和 C++語言。使 原始圖像按照需要產(chǎn)生大小、形狀和位置的變化。 根據(jù)本課題的理解，用戶的需求如下： 1)功能需求 ：可以打開絕大多數(shù)格式的圖像文件，包括 BMP、 JPG、GIF、 PNG、 TIFF 等格式的圖像，處理方法包含 幾何變換、灰度變換、色彩變換、特效顯示、圖像平滑、邊緣檢測等方法。對于一個二元圖像函數(shù) f(x,y)，它在位置 (x,y)處的Laplacian 變換定義如下： jy fix fyxf 22222 ),( ??????? = ),(4)1,()1,(),1(),1( yxfyxfyxfyxfyxf ???????? 式 () 以上所 描述 的是四 鄰域 的 Laplacian 算子 ， 對于八鄰域 Laplacian 算子的 模板可寫為 ： ),(8)1,()1,1(),1()1,1( )1,()1,1(),1()1,1(),(2yxfyxfyxfyxfyxf yxfyxfyxfyxfyxf ?????????? ???????????? 式 () Laplacian 算子的 優(yōu)點是不但可以檢測出絕大部分邊緣，同時基本 上 沒有出現(xiàn)偽邊緣，邊緣定位精度較高。Sobel 算子利用像素點上下、左右相鄰點的灰度加權(quán)算法，根據(jù)在邊緣點處達(dá)到極值這一現(xiàn)像進(jìn)行邊緣的檢測。 在數(shù)學(xué)上可以利用灰度的導(dǎo)數(shù)來刻畫邊緣點的變化 ， 對于階躍型邊緣，其灰度變化曲線的一階導(dǎo)數(shù)在邊緣處達(dá)到 極大值，而二階導(dǎo)數(shù)則在邊緣處與橫軸零交叉；對于屋脊型邊緣，其灰度變化曲線的一階導(dǎo)數(shù)在邊緣處與橫軸零交叉，而二階導(dǎo)數(shù)則在邊緣處達(dá)到負(fù)的極大值。 xyststsgyxf ?? ),( )},(m a x {),(? 式 () 4)最小值濾波 : 選取某像素鄰域內(nèi)的所有像素灰度中的最小值賦給平滑圖像中對應(yīng)的像素，得到最小值濾波器。半徑越大，則圖像的模糊程度也越大。由于這個原因，雙極脈沖噪聲也稱為椒鹽噪聲。如果對一幅含有噪聲的圖像進(jìn)行特征提取配準(zhǔn)或者圖像融合等處理其結(jié)果肯定不能令人滿意，所以圖像去噪是必需的。例如，使用 CCD 攝像機(jī)獲取圖像，光照程度和傳感器溫度是生成圖像中產(chǎn)生大量噪聲的主要因素。 在轉(zhuǎn)換過程中，經(jīng)常采用的技術(shù)是灰度級 —— 彩色變 換，意思就是對黑白圖像上的每一個像素點，取得該點的灰度值并送入三個通道經(jīng)過實施不同的變換，產(chǎn)生相應(yīng)的 R、 G、 B 的亮度值，即所求彩色圖像對應(yīng)像素點的彩色值，具體變換公式很多， 本軟件 采用的是最常用的一種，變換曲線 如圖 所示。 而 對于真彩色圖像，顏色為 256256256= 242 種，每個像素的顏色要用 3 個字節(jié)表示，即（ R、 G、 B） 3 個分量，即表示一個像素要用 24 位。 2020屆電子信息工程 專業(yè) 畢業(yè)設(shè)計 （ 論文 ） 11 調(diào)色板 調(diào)色板就是圖像每一點 RGB 值在內(nèi)存中存儲的表，比如 640480 像素，顏色數(shù)為 16 的彩色圖，每一個像素都用 R、 G、 B 三個分量表示 ，有 2 種方法： 方法一：由于每個分量有 256 個級別，需要一個字節(jié)（ byte）來表示，所以每個像素需要用 3 個字節(jié)，整個圖像要用 6404803，為 900K 字節(jié)的內(nèi)存空間。 RGB 彩色模型可以用一個三維的立方體來描述 ，如圖 所示。采用直方圖均衡化后可使圖像的灰度間距拉開或使灰度均勻分布，從而增大反差，使圖像細(xì)節(jié)清晰，達(dá)到增強(qiáng)的目的。它對整幅圖像進(jìn)行同一個變換，也稱為全局直方圖均衡化。代表原 始圖像的灰度分布。用橫坐標(biāo)表示灰度級，縱坐標(biāo)表示頻數(shù) (也有用相對頻數(shù)即頻率表示的 )。一旦灰度變換函數(shù)確定，該灰度變換就被完全確 定下來。鏡像變換后圖的高和寬都不變。同樣，當(dāng)圖像的采樣點數(shù)一定時，采用不同量化級數(shù)的圖像質(zhì)量也不一樣，量化級數(shù)越多，圖像質(zhì)量越好，當(dāng)量化級數(shù)越少時，圖像質(zhì)量越差，量化級數(shù)最小的極端情況就是二值圖像。分層量化是把每一個離散樣本的連續(xù)灰度值只分成有限多的層次。 ???????????????????)1,1()1,1()0,1()1,1()1,1()0,1()1,0()1,0()0,0(),(NMfNfMfnfffnfffyxf??????? 式（ 21） 其中每個元素為圖像 f(x,y)的離散采樣值，稱之為像元或像素。量化則是將采樣得到的灰度值通過模數(shù)轉(zhuǎn)器件轉(zhuǎn)換為離散的整數(shù)值。 3)工業(yè)和工程方面的應(yīng)用 在 工業(yè)和工程領(lǐng)域中圖像處理技術(shù)有著廣泛的應(yīng)用，大大提高了工作效率，如自動裝配線中質(zhì)量檢測 ， 對產(chǎn)品進(jìn)行分類，印刷電路板疵病檢查，彈性力學(xué)照片的應(yīng)力分析，流體力學(xué)圖片的阻力和升力分析，郵政信件的自動分揀，在一些有毒、放射性環(huán)境內(nèi)識別工件及物體的形狀和排列狀態(tài)，先進(jìn)的設(shè)計和制造技術(shù)中采用工業(yè)視覺等。 4)靈活性高 2020屆電子信息工程 專業(yè) 畢業(yè)設(shè)計 （ 論文 ） 3 由于圖像的光學(xué)處理從原理上講只能進(jìn)行線性運算，這極大地限制了光學(xué)圖像處理能實現(xiàn)的目標(biāo)。它作為目前世界上最優(yōu)秀的平面圖像處理軟件之一，其成功之處在于其操作界面簡單靈活和功能的不斷完善，此外，還增加了網(wǎng)頁圖片的制作功能，其捆綁發(fā)行的 ImageReady 可將用戶處理的圖像保存在網(wǎng)頁上進(jìn)行發(fā)布，用戶還可輕松的制作網(wǎng)頁動畫。 因此 獲得圖 像信息非常重要，但目的不僅僅是為了獲得圖像，而更重要的是將圖像信息進(jìn)行處理，在大量復(fù)雜的圖像中找出我們所需要的信息。該 軟件 基于 C開發(fā) ，可以打開、處理、存儲絕大多數(shù)格式 的 圖像文件， 實現(xiàn)了數(shù) 字圖像的幾何變換、特效顯示、灰度處理、圖像平滑、色彩處理、 邊緣檢測 等功能 。 在論文內(nèi)容的安排上，第一章為緒論，主要介紹了國內(nèi)外在數(shù)字圖像處理 技術(shù)及 軟件 開發(fā) 方面的研究現(xiàn)狀、水平及存在的問題，論述了本論文研究的目的、意義和主要內(nèi)容。隨著時代的發(fā)展，圖像處理技術(shù)已被廣泛的應(yīng)用于工程學(xué)、醫(yī)學(xué)、軍事、遙感、氣象等眾多領(lǐng)域。 由于圖像處理技術(shù)涉及面廣、實用性強(qiáng) 、 內(nèi)容 廣泛，因此開發(fā)一個易于學(xué)習(xí)和使用的圖像處理軟件是很有必要的。第二章為 本 數(shù)字圖像處理軟件 的開發(fā) 所涉及到的相關(guān)理論的介紹，包括了主要 圖像 處理方法的算法原理以及先前學(xué)者的研究成果。 考慮到實際需求， 根據(jù) 部分 圖像處理 方法 的需要設(shè)置了多種形式的參數(shù)選擇對話框，可以方便地比較不同 處理方式下以及不同參數(shù) 下的圖像處理效果 。因此圖像信息處理在某種意義上講，比獲得圖像更為重要，尤其是在當(dāng)今科學(xué)技術(shù)迅速發(fā)展的時代，對圖像信息處理提出了更高的要求，以便更加快速、準(zhǔn)確、可靠地獲得有用信息。 不過，Photoshop 主要是基于廣告策劃和圖像修飾的商業(yè)軟件，是靜態(tài)的、封閉的，軟件功能在發(fā)布時就已經(jīng)確定，增加新功能或新算法或改進(jìn)性能只能寄希望于軟件升級 。而數(shù)字圖像處理不僅能完成線性運算，而 且能實現(xiàn)非線性處理，即凡是可以用數(shù)學(xué)公式或邏輯關(guān)系來表達(dá)的一切運算均可用數(shù)字圖像處理實現(xiàn)。 4)軍事公安方面的應(yīng)用 在軍事方面圖像處理和識別主要用于導(dǎo)彈的精確制導(dǎo)，各種偵察照片的判讀，具有圖像傳輸、存儲和顯示的軍事自動化指揮系統(tǒng)，飛機(jī)、坦克和軍艦?zāi)M訓(xùn)練系統(tǒng)等；公安業(yè)務(wù)圖片的判讀分析，指紋識別，人臉鑒別，不完 整圖片的復(fù)原，以及交通監(jiān)控、事故分析等。 綜上所述，對一幅圖像依照矩形掃描網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行掃描的結(jié)果生成一個與圖像相對應(yīng)的二維整數(shù)矩陣，矩陣中的每一個元素 (像素 )的位置由掃描的順序決定，每一個像素的灰度值由采樣生成，經(jīng)過量化得到的，每一個像素的灰度 值的整數(shù)來表示。 在進(jìn)行采樣時，采樣點間隔的選取是一個非常重要的問題，它決定了采樣后圖像的質(zhì)量，即忠實于原圖像的程度。均勻量化是把原圖像灰度層次從最暗至最亮均勻分布為有限個層次，如果采用不均勻分層就叫做非均勻量化。 圖像的幾何變換 圖像的幾何變換其實就是圖像像素點位置的變換，包括圖像的平移、縮放、旋轉(zhuǎn)、鏡像變換等。 水平鏡像變換公式為： xx?1 ，ywy ??? 11 ；其中 w 為圖像的寬度。根據(jù)不同的應(yīng)用要求，可以選擇不同的變換函數(shù)，根據(jù)函數(shù)的性質(zhì)，灰度變換的方法有： (1)線性灰度變換 。式中按照直方圖的定義可表示為 : NnrP kk ?)( (k=0， 1， 2， ......L1) 式 () 式中 N 為一副圖像的總像素數(shù)； kn 氣為第 k 級灰度的像素數(shù)； kr 為第 k 級灰度的像素數(shù)；為第 k 個灰度級； L 為灰度級數(shù)； )(krP 為該灰度級出現(xiàn)的相對頻數(shù)。如果用直角坐標(biāo)系的橫抽代表灰度級 r，用縱抽代表灰度級的概率密度函數(shù) Pr(r)，這樣就可以針對一幅圖像在這個坐標(biāo)系中作一曲線。直方圖均衡化處理是一種修改圖像直方圖的方法，它通過對直方圖進(jìn)行均衡化修正，可使圖像的灰度間距增大或灰度均勻分布，增大反差，使圖像的細(xì)節(jié)變得清晰。 偽彩色增強(qiáng) 對于彩色圖像的 灰度化 ，可以 先讀取彩色圖像中每個像素的顏色值 ， 然后通過下面的公式得到灰度值 ： P =R+G+B， 式中 P 為最終的灰度值 ，R、 G 和 B 分別為該像素中的紅色、綠色和藍(lán)色分量值 。 圖 RGB彩色模型 彩色圖像顯示的基礎(chǔ)是三原色 RGB 原理。 方法二：因為這是一個 16 位圖，也就 是說這幅圖中最多只有 16 種顏色，因此可以用一個表，表中的每一行記錄一種顏色的 R、 G、 B 值。若用調(diào)色板方法，對于 242 種顏色，調(diào)色板有 224 行，和直接用（ R、 G、 B） 3 個分量表示的字節(jié)數(shù)一樣，還要加上一個 242 3 個字節(jié)的大調(diào)色板，所以真彩色圖直接用（ R、 G、 B） 3 個分量表示，而不使用調(diào)色板，它又叫做 24 位圖。 圖 一種典型的 偽 彩色的變換函數(shù)示意圖 圖像的平滑 圖像平滑的主要目的就是去除或衰減圖像上的噪音和假輪廓，即衰減高頻分量，增強(qiáng)低頻分量，故圖像平滑也成為低通濾波。圖像在傳輸過程中主要由于所用的傳輸信 道的干擾受到噪聲污染。 本軟件加噪模塊涉及到的圖像噪聲的模型有以下 2 種： 1)高斯噪聲 (正態(tài)噪聲 ) 這是一種常用的噪聲模型，典型的例子如電子設(shè)備的噪聲或傳感器 (由于不良照明或高溫度 )的噪聲。在圖像顯示時，負(fù)脈沖以一個黑點 (胡椒點 )出現(xiàn)在圖像中，正脈沖以一個白點 (鹽點 )出現(xiàn)在圖像中。另外簡單線性平均法算法簡單，計算速度快，但它的主要缺點是在降低噪聲2020屆電子信息工程 專業(yè) 畢業(yè)設(shè)計 （ 論文 ） 15 的同時使圖像產(chǎn)生模糊 ，特別在邊緣和圖像細(xì)節(jié)處，鄰域越大，模糊越厲害 。這種濾波器在發(fā)現(xiàn)圖像中的最暗點時非常有用，可以將暗點擴(kuò)大，很適合去除“鹽”噪聲。 由于邊緣檢測算法主要是基于圖像強(qiáng)度的一階和二階導(dǎo)數(shù)，但導(dǎo)數(shù)的計算對噪聲很敏感，因此必須使用濾波器來改善與噪聲有關(guān)的邊緣檢測方法的性能。因此 Sobel 算子對噪聲具有平滑作用，提供較為精確的邊緣方向信息，但是，正是由于局部平均的影響，它同時也會檢測出許多的偽邊緣，且邊緣定位精度不夠高（包括得到雙像素寬的邊緣以及邊緣移位現(xiàn)象）。缺點是 Laplacian 算子容易丟失邊緣的方向信息，其次Laplacian 算子為二階差分，雙倍增強(qiáng)了噪聲的影響。 2)性能需求 ：可以在比較短的時間內(nèi)完成相關(guān)的操作。 4)特效顯示模塊： 實現(xiàn)底片效果、浮雕效果、百葉窗效果。從語法形式和易用性 來講， C語言幾乎綜合了目前2020屆電子信息工程 專業(yè) 畢業(yè)設(shè)計 （ 論文 ） 23 流行的所有高級語言的優(yōu)點，提供了一種語法優(yōu)雅、功能完善而又容易使用的外在表現(xiàn)形式。 當(dāng)創(chuàng)建一個新的對象時，系統(tǒng)會自動調(diào)用該類的構(gòu)造函數(shù)；如果沒有創(chuàng)建構(gòu)造函數(shù)，系統(tǒng)會產(chǎn)生一個默認(rèn)的構(gòu)造方法，不帶參數(shù)而且方法體為空。 Visual Studio 2020 及 .NET Framework 1)Visual Studio 2020 Visual Studio 無疑是現(xiàn)今的開