【文章內(nèi)容簡介】 黑色到最亮的白色的灰度，每種灰度（顏色深度）成為一個灰度級，通常用 L 表示。在灰度圖像中，像素可以取 0~L— 1 之間的整數(shù)值，根 據(jù)保存灰度數(shù)值所使用的數(shù)據(jù)類型的不同，可能有 256種取值或者 k2種取值，當 k=1 時即退化為二值圖像。 （ 3） RGB 圖像 眾所周知，自然界中幾乎所有顏色都可以由紅（ Red， R） 、綠（ Green， G） 、藍（ Blue， B） 3 種顏色組合而成，通常稱它們?yōu)?RGB 三原色。計算機顯示彩色圖像時采用最多的就是 RGB 模型。對于每個像素，通過控制 R、 G、 B 三原色的合成比例則可決定該像素的最終顯示顏色。 對于三原色 RGB 中的每一種顏色，可以像灰度圖那 樣使用 L 個等級來表示含有這種顏色成分的多少。例如對于含有 256 個等級的紅色， 0 表示不含紅色成分，255表示含有 100%的紅色成分。同樣綠色和藍色也可以劃分為 256 個等級。這樣每種原色可以用 8位二進制數(shù)據(jù)表示，于是 3 原色總共需要 24 位二進制數(shù)，這樣能夠表示出的顏色種類數(shù)目為 256 256 256=242 ，大約有 1600 萬種，已經(jīng)遠遠超過普通人所能分辨出的顏色數(shù)目。 未經(jīng)壓縮的原始 BMP 文件就是使用 RGB 標準給出的 3 個數(shù)值來存儲圖像數(shù) 據(jù)的，稱為 RGB 圖像。在 RGB 圖像中每個像素都是用 24 位二進制數(shù)表示，故也稱為 24 位真色彩圖像。 （ 4）索引圖像 如果對每個像素都直接使用 24位二進制數(shù)表示，圖像文件的體積將變得十分龐大。舉個例子，對一個長、寬各為 200 像素，顏色數(shù)為 16 的彩色圖像，每個像素都用 RGB 3 個分量表示，這樣每個像素由 3 個字節(jié)表示，整個圖像就是200 200 3=120kB。這種完全未經(jīng)壓縮的表達方式，浪費了大量的存儲空間，下面介紹一種更節(jié)省空間的存儲方式：索引圖像。 同樣還是 200 像素 200 像素的 16 色圖像，由于這張圖片中最 多只有 16 種顏色，那么可以使用一張顏色表 (16 3的二維數(shù)組 )保存這 16種顏色對應的 RGB 值， 10 在表示圖像的矩陣中使用這 16種顏色在顏色表中的索引（偏移量 ） 作為數(shù)據(jù)寫入相應的行列位置。 3 VC++的圖像處理簡介 位圖文件及其 C++操 作 Windows 操作系統(tǒng)中使用最多的圖形文件格式就是位圖格式，最常見的位圖文件的擴展名為 BMP。 BMP 是英文 Bitmap（位圖）的簡寫，這種格式的特點是包含的圖像信息較豐富，幾乎不進行壓縮，因此占用的磁盤空間較大。 設備無關位圖 以后的 BMP 位圖文件格式與顯示設備無關，因此把這種 BMP 位圖文件稱為設備無關位圖（ device independent bitmap， DIB）。 DIB 自帶顏色信息，因此調(diào)色板管理非常簡單?，F(xiàn)在，任何 Windows 操作系統(tǒng)的計算機都能夠顯示和處理 DIB，它通常以 BMP 文件的形式被把保存在磁盤中。 BMP 圖像文件數(shù)據(jù)結構 典型的 BMP 圖像文件由以下 4 部分組成，如圖 所示。 （ 1）位圖文件頭數(shù)據(jù)結構 BITMAPFILEHEADER,包含 BMP 圖像文件的類型、顯示內(nèi)容等信息。 （ 2）位圖信息頭數(shù)據(jù)結構 BITMAPINFOHEADER，包含有 BMP 圖像的寬、高、壓縮方法以及定義顏色等信息。 （ 3）調(diào)色板，即顏色索引表。 （ 4）實際的位圖數(shù)據(jù)。 1．位圖文件 BITMAPFILEHEADER 結構 位圖文件頭 BITMAPFILEHEADER 的定義可以再 MFC Library 中找到，這部分文件頭包含了文件的類型、大小以及設備無關位圖的圖像文件布局。 11 單色 D IB 有 2 個表項 16 色 D IB 有 16 個表項或更少 256 色 D IB 有 256 個表項或更少 真彩色 D IB 沒有調(diào)色板 每個表項長度為 4 字節(jié)（ 32 位） 像素按照每行每列的順序排列 每一行的字節(jié)數(shù)必須是 4 的整數(shù)倍 b i S i z e b i W i d t h b i H e i g h t b i P l a n e s b i Bit Co u n t b i Co m p re s s i o n b i S i z e Im a g e b i X P e l s P e rM e t e r b i Y P e l s P e rM e t e r b i ClrU s e d b i ClrIm p o rta n t b f T y p e = ” BM ” b f S i z e b f Re s e rv e d 1 b f Re s e rv e d 2 b f O f f Bit s BI TM A PF I LE H EA D ER 位圖文件頭 （只用于 BM P 文件） BI TM A PI N FO H EA D ER 位圖信息頭 Pa l e tt e 調(diào)色板 D I B Pi x e l s D I B 圖像數(shù)據(jù) 圖 BMP文件的組成 the position of BMP file BITMAPFILEHEADER 結構體長度固定，為 14 字節(jié)，其定義和描述如下： typedef struct tagBITMAPFILEHEADER{ WORD bfType。 DWORD bfSize。 WORD bfReserved1。 WORD bfReserved2。 DWORD bfOffBits。 }BITMAPFILEHEADER, *PBITMAPFILEHEADER； 各個域的說明如下： 12 bfType：指定 文件類型，必須是 0x424D，即字符串“ BM”，也就是說所有“ .bmp”文件的頭兩個字節(jié)都是“ BM”。 bfSize：指定文件大小，包括這 14 個字。 bfReserved1， bfReserved2：為保留字，不用考慮。 bfOffBits：為從文件頭到實際的位圖數(shù)據(jù)的偏移字節(jié)數(shù)，即下圖中前三個部分的和。 2．位圖信息頭 BITMAPINFOHEADER 結構 BITMAPINFOHEADER 結構體包含了設備無關位圖關于顏色維度和色彩格式的信息，其定義和描述如下： typedef struct tagBITMAPINFOHEADER{ DWORD biSize； LONG biWidth； LONG biHeight； WORD biPlanes； WORD biBitCount； DWORD biCompression； DWORD biSizeImage； LONG biXPelsPerMeter； LONG biYPelsPerMeter； DWORD biClrUsed； DWORD biClrImportant； }BITMAPINFOHEADER， *PBITMAPINFOHEADER 該結構的長度也是固定的，為 40 個字節(jié)。各個域的說明如下： biSize：指定這個結構的長度，為 40字節(jié)。 biWidth：指定圖像的寬度，單位是像素。 biHeight：指定圖像的高度，單位是像素。 biPlanes：必須是 1，不用考慮。 biBitCount：指定表示顏色時要用到的位數(shù)，常用的值為 1（黑白二色圖）、 4（ 16 13 色圖）、 8（ 256 色）、 24（真彩色），新的“ .bmp”格式支持 32 位色，這里就不做討論了。 biCompression：指定位圖是否壓縮，有效的值為 BIRGB， BIRLE8， BIRLE4，BIBITFIELDS（都是 Windows 定義好的常量）。要說明的是， Windows 位圖可以采用 RLE4 和 RLE8 的壓縮格式，但用的不多。今后所討論的只有第一種不壓縮的情況，即 biCompression 為 BIRGB 的情況。 biSizeImage：指定實際的位圖數(shù)據(jù)占用的字節(jié)數(shù)。 biXPelsPerMeter：指定目標設備的水平分辨率，單位是像素 /米。 biYPelsPerMeter：指定目標設備的垂直分辨率，單位 是像素 /米。 biClrUsed：指定本圖像實際用到的顏色數(shù)，如果該項為 0，則用到的顏色數(shù)為2的 biCompression 次冪。 biClrImportant：指定本圖像中重要的顏色數(shù)，如果該值為 0，則認為所有的顏色都是重要的。 3．調(diào)色板結構 有些位圖需要調(diào)色板，有些位圖，如真彩色圖，不需要調(diào)色板，它們的BITMAPINFOHEADER 后面直接是位圖數(shù)據(jù)。 調(diào)色板實際上是一個數(shù)組，共有 biClrUsed 個元素（如果該值為 0，則有 2 的biBitCount 次冪個元素）。數(shù)組中每個元素的類型是一個 RGBQUAD 結構，占 4 個字節(jié)，其定義如下： typedef struct tagRGBQUAD BYTE rgbBlue。 BYTE rgbGreen。 BYTE rgbRed。 BYTE rgbReserved。 }RGBQUAD。 其中： rgbBlue：該顏色的藍色分量。 rgbGreen：該顏色的綠色分量。 14 rgbRed：該顏色的紅色分量。 rgbReserved：保留值。 4．實際位圖結構 實際位圖數(shù)據(jù)是一片連續(xù)的存儲區(qū)域，其中保存著圖像中每個像素的灰度 （顏色 ） 信息。對于 256 色灰度圖像，圖像數(shù)據(jù)就是該像素的實際灰度， 1 個像素需要 1個字節(jié)來表示；對于索引圖像，圖像數(shù)據(jù)就是該像素顏色在調(diào)色板中的索引值；而對于真色彩圖，圖像數(shù)據(jù)就是實際的 RGB值， 1 個像素需要 3 個字節(jié)來表示。 CImg 類 CImg 類的主要成員如表 所示。 CImg 類擁有兩個公有成員： BITMAPINFOHEADER *m_pBMIH。 LPBYTE *m_lpData。 其中， m_pBMIH 中保存的是圖像的信息頭，而 m_lpData 中保存實際的圖像數(shù)據(jù)。 CImg 類的主要成員如 表 表 CImg類的主要成員 the main members of CImg class 函數(shù)原型 功能 CImg()。 構造函數(shù) BOOL IsValidate()。 判斷位圖是否有效 Void InitPixel（ BYTE color） 。 將所有像素的值初始化為灰度值 color BOOLAttachFromFile(LPCTSTRlpcPathName)。 BOOL AttachFromFile(CFile amp。 file)。 從文件加載位圖 BOOL SaveToFile(LPCTSTR lpcPathName)。 BOOL SaveToFile(CFile amp。 file)。 將位圖保存到文件 BOOL Draw(CDC*pDC)。 將位圖繪制到設備平面 void SetPixel(int y,COLORREF color)。 設置指定位置像素的值 15 函數(shù)原型 功能 COLORREF GetPixel(int x,int y)。 獲取指定位置像素的顏色值 BYTE GetGray9int x,int y)。 獲取指定位置像素的灰度值 int GetWidthByte()。 獲取圖像數(shù)據(jù)矩陣一行的字節(jié)數(shù) int GetWidthPixel()。 獲取圖像數(shù)據(jù)矩陣一行的像素數(shù) int GetHeight()。 獲取圖像數(shù)據(jù)矩陣的高度(行數(shù) ) void ImResize(int nHeight,int nWidth)。 改變位圖的尺寸 BOOL IsBinaryImg()。 判斷當前對象中存儲的是否為二值圖像 BOOL IsIndexedImg(void)。 判斷當前對象中存儲的是否為索引圖像 bool Index2Gray()。 256 色素引圖像轉(zhuǎn)灰度圖 像 LPVOID GetColorTable()。 取得顏色索引表數(shù)據(jù) 4 圖像的幾何變換 包含相同內(nèi)容的兩幅圖像可能由于成像角度、透視關系乃至鏡頭自身原因所造成的幾何失真而呈現(xiàn)出截然不同的外觀，這就給觀測者或是圖像識別程序帶來了困擾。通過適當?shù)膸缀巫儞Q可以最大程度地消除這些幾何失真所產(chǎn)生的負面影響，有利于我們在后續(xù)的處理和識別工作中將注意力集中于圖像內(nèi)容本身，更確切地說是圖像中的對象，而不是該對象的角度和位置等。因此，幾何變換常常作為其他圖像處理應用的預處理步驟。 解決幾何變換的一般思路 圖像 幾何變換又稱為圖像空間變換，它將一幅圖像中的坐標位置映射到另一幅圖像中的新坐標位置。我們學習幾何變換的關鍵就是要確定這種空間映射關系，以 16 及映射過程中的變換參數(shù)。 幾何變換不改變圖像的像素值，只是在圖像平面上進行像素的重新