【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 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（即越亮）的像素，其灰度值越接近于“ 255”；與此對(duì)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)。真彩色圖像要復(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(duì)應(yīng)紅色， G 對(duì)應(yīng)綠色， B 對(duì)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。 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。 如表 31所示： 表 31 BMP文件的組成 位圖文件頭 BITMAPFILEHEADER 位圖信息頭 BITMAPINFOHEADER 調(diào)色板 Palette 實(shí)際位圖數(shù)據(jù) ImageData 東北石油大學(xué) 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 10 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(zhǎng)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，即圖像的每個(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?，從下到上，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(duì)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)。一般 256 色位圖 BMP 文件頭（除數(shù)據(jù)外）總共有 1078 個(gè)字節(jié)。 下面詳細(xì)說明上述三個(gè)結(jié)構(gòu)在 中都有定義 [6]。 1． 位圖文件頭 (BITMAPFILEHEADER)： VC++對(duì)位圖文件頭的定義： Typedef struct tagBITMAPFILEHEADER { WORD bfType。// 指定文件類型，必須是 0X424D,即字符串“ BM” WORD bfSize。// 指定文件大小 WORD bfReserved1。// 保留字，不予考慮 WORD bfREserved2。// 保留字，不予考慮 DWORD bfOffBits。// 從文件頭到實(shí)際的位圖數(shù)據(jù)的偏移字節(jié)數(shù) }BITMAPFILEHEADER, FAR*LP BITMAPFILEHEADER, *PBITMAPFILEHEADER。 2． 位圖信息頭 (BITMAPFILEHEADER)： VC++對(duì)位圖文件頭的定義： Typedef struct tagBITMAPINFOHEADER { DWORD biSize。// 指定結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度 LONG biWidth。// 圖像寬度 LONG biHeight。// 圖像高度 WORD biplanes。// 必須是１ WORD bitCount。 //指定表示顏色時(shí)要用到的位數(shù)。常用值有 1（黑白 //二色圖）、 4（ 16 色圖）、 8（ 256 色圖）、 24（真彩色圖）。 東北石油大學(xué) 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 11 DWORD biCompression。// 指出位圖是否壓縮 DWORD biSizeImage。// 實(shí)際位圖數(shù)據(jù)所占用的字節(jié)數(shù) LONG biXPelsPerMeter。// 水平分辨率 LONG biYPelsPerMeter。// 垂直分辨率 DWORD biClrUsed。// 指定本圖像實(shí)際用到的顏色數(shù)，若該值為 0 則為 2 的bitCount 次方 DWORD biClrImportant。// 指定本圖像最重要的顏色數(shù)，若該值為 0，則認(rèn)為所有顏色都是重要的。 }BITMAPINFOHEADER。 3． 調(diào)色板（ Palette） VC++對(duì)調(diào)色板的定義： Typdef struct tagRGBQUAD { BYTE rgbBlue。 BYTE rgbGreen。 BYTE rgbRed。 BYTE rgbReserved。 }RGBQUAD。 其中 rgbReServed 為保留值。 CDIB 類 前面只是為圖像文件提供基本的知識(shí)和工具，還沒具體涉及到圖像操作的具體內(nèi)容，這里先構(gòu)造一個(gè)圖像操作的類， 即 CDIB 類，它是進(jìn)行圖像處理的“工具箱”。 根據(jù)圖像處理的需要， 表 32 列出了 CDIB 類的一些主要成員函數(shù)。 表 32 CDIB類的部分成員函數(shù) 函數(shù)或結(jié)構(gòu)名 功能描 述 PaintDIB() 繪制 DIB 對(duì)象 SaveDIB() 將 DIB 保存到 指定文件中 ReadDIBFile() 從 指定文件中讀取 DIB 對(duì)象 DIBBitCount() 該函數(shù)返回 DIB 圖像的位深度 FindDIBBits() 返回 DIB圖像象素起始位置 DIBWidth() 返回 DIB 寬度 DIBHeight() 返回 DIB 高度 SetPalette() 設(shè)置調(diào)色板 東北石油大學(xué) 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 12 幾種重要的操作函數(shù) 1． 返回 DIB 對(duì)象像素的起始位置（ FindDIBBits()） 該函數(shù)原型聲明如下： LPBYTE FindDIBBits(LPBYTE lpbi)。 該函數(shù)只有一個(gè)入口參 數(shù) lpbi，為一個(gè)指向 DIB 對(duì)象的指針，通過計(jì)算而返回一個(gè)指向 DIB 圖像像素起始位置的指針。計(jì)算過程也非常簡(jiǎn)單，只涉及到指針的移動(dòng)： ?? Return (lpbi+*(LPDWORD) lpbi+PaletteSize(lpbi)) 2． 負(fù)責(zé)獲取 DIB 位圖的寬度（ DIBWidth()） 該函數(shù)的原型為： DWORD DIBWidth(LPYTE lpDIB) 入口參數(shù) lpbi 給出了一個(gè)指向 DIB 對(duì)象的指針，在計(jì)算完成后返回雙字長(zhǎng)度的 DIB 位圖寬度。對(duì)于不同格式的 DIB，其圖像寬度的計(jì)算方式也有所不同，具體 為針對(duì) Windows 格式 DIB 和針對(duì)其他格式 DIB 的兩種不同的計(jì)算方式。具體計(jì)算過程如下： //返回 DIB 圖像的寬度 if(IS_WIN 30_DIB(lpDIB)) { //對(duì)于 Windows DIB，返回 lpbmibiWidth return lpbmibiWidth。 } else { //對(duì)于其他格式的 DIB，返回 lpbmcbcWidth return (DWORD) lpbmcbcWidth。 } 3． 獲取 DIB 位圖的高度（ DIBHeight()） 函數(shù)原型為： DWORD DIBHeight(LPBYTE lpDIB)； 函數(shù)入口參數(shù) lpDIB 為一指向 DIB 對(duì)象的指針，計(jì)算完成后返回雙字型的DIB 位圖高度，具體實(shí)現(xiàn)思路和 DIBWidth()基本類似，也是需要根據(jù)不同的 DIB格式做不同的計(jì)算。具體實(shí)現(xiàn)過程如下： 東北石油大學(xué) 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 13 //返回 DIB 圖像的高度 if(IS_WIN 30_DIB(lpDIB)) { //對(duì)于 Windows DIB，返回 lpbmibiHeight return lpbmibiHeight。 } else { //對(duì)于其他格式的 DIB，返回 lpbmcbcHeight return (DWORD) lpbmcbcHeight。 } 4． 獲取 DIB 位圖的位深度（ DIBBitCount()） 函數(shù)原型為： WORD DIBBitCount(LPBYTER lpbi)。 入口參數(shù) lpbi 為指向 DIB 對(duì)象的指針，函數(shù)最終返回 DIB 位圖的位深度。函數(shù)實(shí)現(xiàn)時(shí)根據(jù)是否是 Windows 格式的 DIB，而決定是從BITMAPINFOHEADER 結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)成員 biBitCount 中獲取，還是從BITMAPCOREHEADER 結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)成員 bcBitCount 中獲取。具體過程如下： //讀取像素的位數(shù) if(IS_WIN 30_DIB(lpbi)) { //讀取 biBitCount 值 nBitCount=((LPBITMAPINFOHEADER) lpbi) biBitCount。 } else { //讀取 biBitCount 值 nBitCount=((LPBITMAPCOREHEADER) lpbi) bcBitCount。 } 5． 負(fù)責(zé) DIB 對(duì)象文件的保存（ SaveDIB()） BOOL SaveDIB(HDIB hDib,Cfileamp。file)。 入口參數(shù) hDib 和 file 分別為保存的 DIB 和保存的文件對(duì)象。函數(shù)執(zhí)行成功將返回 True，否則返回 False 或者拋出 CfileException 異常 DIB 文件的保存主要分為對(duì)文件頭的保存和對(duì)像素點(diǎn)陣的保存，前者可通過結(jié)構(gòu) BITMAPFILEHEADER東北石油大學(xué) 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 14 和 BITMAPINFOHEADER 加以描述，將其數(shù)據(jù)成員填充完畢后寫入到文件。在進(jìn)行文件寫入時(shí)，需要通過 TRYCATCH 語(yǔ)句來捕獲其中可能發(fā)生的異常。 6． 從制定文件讀取 DIB 對(duì)象到內(nèi)存（ ReadDIBFile()） 函數(shù)原型為： HDIB ReadDIBFile(Cfileamp。file)。 入口參數(shù) file 指定了待讀取的文件，如果函數(shù)執(zhí)行成功將返回一個(gè) DIB 的句柄否則返回 NULL。函數(shù)在執(zhí)行時(shí)，首先從文件中讀取 DIB 文件頭，并判斷是否是合法的 DIB 對(duì)象，如果文件格式正確則為其分配相應(yīng)的內(nèi)存，并完成對(duì)圖像點(diǎn)陣的讀取。 關(guān)鍵代碼如下： ?? //嘗試讀取 DIB 文件頭 if(((LPBYTE) amp。bmfHeader, sizeof(bmfHeader))!=sizeof(bmfHeader)) { //大小不對(duì)，返回 NULL return NULL。 } ?? //讀像素 if(file,ReadHuge(lpDIB,dwBitsSizesizeof(BITMAPFILEHEADER))!=dwBitsSizesizeof(BITMAPFILEHEADER)) { //大小不對(duì)，解除鎖定 ：： GlobalUnlock((HGLOBAL) hDIB)。 //釋放內(nèi)存 ：： GlobalFree((HGLOBAL) hDIB)。 //返回 NULL return NULL。 } 當(dāng)然圖像操作還有很多，這里只是舉出了幾種必備的操作，也是此次畢 業(yè)設(shè)計(jì)必需的幾種操作 。 東北石油大學(xué) 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 15 第 4 章 數(shù)字圖像邊緣檢測(cè)算法的研究與實(shí)現(xiàn) 圖像邊緣檢測(cè)的基本步驟 一種定位二維或三維圖像（特別是醫(yī)學(xué)圖像）中的對(duì)象的邊緣的系統(tǒng)。通過輸入端（３１０）接收表示該圖像的各元素值的數(shù)據(jù)元素集。該數(shù)據(jù)集被存儲(chǔ)在存儲(chǔ)裝置（３２０）中。處理器（３４０）確定該圖像中的對(duì)象的邊緣。該處理器計(jì)算所述數(shù)據(jù)元素的至少一階和／或二階導(dǎo)數(shù)，并且計(jì)算該圖像的等照度線曲率，所述曲率由 κ 標(biāo)識(shí)。該處理器還確定校正因數(shù) α ，該校正因數(shù) α 對(duì)于由對(duì)象的曲率和／或所述數(shù)據(jù)的模糊造成的邊緣錯(cuò)位進(jìn)行校正。該校 正因數(shù) α 取決于所述等照度線曲率 κ 。然后，該處理器確定取決于所計(jì)算出的導(dǎo)數(shù)和所述等照度線曲率的算子的過零點(diǎn)。該系統(tǒng)的輸出端（３３０）提供對(duì)于該圖像中的邊緣位置的指示 ?；静襟E： 1. 濾波。邊緣檢測(cè)主要基于導(dǎo)數(shù)計(jì)算，但受噪聲影響。但濾波器在降低噪聲的同時(shí)也導(dǎo)致邊緣強(qiáng)度的損失。 2. 增強(qiáng)。增強(qiáng)算法將領(lǐng)域中灰度有顯著變化的點(diǎn)突出顯示。一般通過計(jì)算梯度幅值完成。 3. 檢測(cè)。但在有些圖像中梯度幅值較大的并不是邊緣點(diǎn)。 4. 定位。精確確定邊緣的位置。 圖像邊緣檢測(cè)基本算子與實(shí)現(xiàn) 邊緣檢 測(cè)的基本算法有很多，有梯度算子、方向算子、拉普拉斯算子和砍尼算子等等。幾種常用的邊緣檢測(cè)方法有屬于梯度算子的 Roberts 算子、 Sobel 算子、 Prewitt 算子、 GaussLaplace 算子等。 算子 Robert s 算子采用對(duì)角線方向相鄰兩像素之差近似梯度幅值檢測(cè)邊緣 , 是一種局部差分算子。檢測(cè)水平和垂直邊緣的效果好于斜向邊緣 , 定位精度高 , 但