【導(dǎo)讀】據(jù)研究表明，人們所獲取的全部信息中，有70%以上來源于視覺。圖像處理已經(jīng)成為眾多領(lǐng)域中，研究視覺感知的有效工具?？紤]到商業(yè)化的數(shù)字圖像處理軟件價格昂貴，處理的基本需求。程，提交一套數(shù)字圖像處理系統(tǒng)，其中包括了數(shù)字圖像處理經(jīng)常使用的部分算法。字圖像處理技術(shù)的主要內(nèi)容以及應(yīng)用。效果進(jìn)行了對比，達(dá)到了預(yù)期的研究目的。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。第五章為論文的總結(jié)和進(jìn)一步的研究的展望。

　　

【正文】 ，并影響到設(shè)計結(jié)果是否合理和實用。 需求分析的 任務(wù)是通過詳細(xì)調(diào)查現(xiàn)實世界要處理的對象，充分了解工作概況，明確用戶的各種需求，然后在此基礎(chǔ)上確定系統(tǒng)的功能。 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。 2)性能需求 ：可以在比較短的時間內(nèi)完成相關(guān)的操作。 3)可靠性需求 ：在軟件使用過程中出現(xiàn)的錯誤不會導(dǎo)致系統(tǒng)崩潰，可以回退到正常狀態(tài)。 4)可用性 需求：系統(tǒng)使用方便，可交互性強(qiáng)，有比較詳 細(xì)的使用說明文檔。 5)出錯處理需求 ：對于部分用戶的輸入數(shù)據(jù)錯誤，給予相關(guān)提示。 6)軟件界面需求 ：界面 美觀， 能直觀地顯示處理效果，常用操作使用工具欄實現(xiàn) 。 系統(tǒng)功能描述 根據(jù)課題的所要完成的任務(wù)，所設(shè)計的數(shù)字圖像處理系統(tǒng)的功能結(jié)構(gòu)如下： 2020屆電子信息工程 專業(yè) 畢業(yè)設(shè)計 （ 論文 ） 21 圖 系統(tǒng)模塊框圖 各模塊 功能描述 ： 1)文件操作模塊： 實現(xiàn)圖像 文件的打開和保存 、另存為，以及圖像的還原、系統(tǒng)的退出等基本功能； 2)灰度變換模塊： 顯示圖像的灰度直方圖、對灰度圖像進(jìn)行線性變換和直方圖均衡化處理。 3)幾何變換 模塊： 實現(xiàn) 平移變換、縮小變 換、旋轉(zhuǎn)變換、鏡像變換。使 原始圖像按照需要產(chǎn)生大小、形狀和位置的變化。 4)特效顯示模塊： 實現(xiàn)底片效果、浮雕效果、百葉窗效果。 5)色彩處理模塊： 實現(xiàn)彩色圖像的灰度化、 灰度圖像的 偽彩色處理以及圖像亮度、對比度的調(diào)整。 6)圖像平滑模塊： 在空間域?qū)崿F(xiàn)圖像的增強(qiáng)，包括了 加權(quán) 算術(shù) 均值濾波、中值濾波、最大值濾波、最小值濾波等，并且對比各種處理方式在去噪時的效果。 7)邊緣檢測模塊： 分別使用一階、二階算子對圖像進(jìn)行邊緣檢測，對比各算子的處理效果。 系統(tǒng)處理流程 設(shè)計 通過對 所要完成的任務(wù)的 分析， 軟件系統(tǒng) 的基本功 能已經(jīng)確定 ， 整個系統(tǒng) 在一次圖像處理過程中的流程圖 ，如圖 所示 。 張洪銘：基于 C的數(shù)字圖像處理系統(tǒng)的開發(fā) 22 圖 一次圖像處理過程的流程圖 開發(fā)環(huán)境介紹 C概述 C語言是在 C、 C++和 Java 語言基礎(chǔ)上重新構(gòu)造的、語法與 C++和 Java 語言都比較相似的、基于 .NET 框架的，一種完全面向?qū)ο蟮?、類型安全的編程語言，也是 .NET 的首選編程語言。從開發(fā)效率來講， C語言為應(yīng)用程序開發(fā)人員提供了快速的開發(fā)手段，但又不犧牲 C++語言的特點和優(yōu)點。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。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。 它 完全面向?qū)ο?，不像 C++語言，即支持面向過程程序設(shè)計，又支持面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計， C語言是完全面向?qū)ο蟮模?C中不再存在全局函數(shù)、全局變量，所有的函數(shù)、變量和常量都必須定義在類中，避免了命名沖突。 它對于圖像處理也提供了強(qiáng)大的功能支持，與傳統(tǒng)的應(yīng)用程序相比，它采用更強(qiáng)的圖形設(shè)備接口GDI+， GDI+除了支持 BMP 等 GDI 支持的圖形格式外，還支持 JPEG、 GIF、PNG、 TIFF 等圖像格式，可以直接在 程序中使用這些圖片文件，而無需考慮它們所用壓縮算法。 因此， 使用該語言能快速、方便地開發(fā)出用于數(shù)字圖像處理的相關(guān) Windows 應(yīng)用程序。 類的概念 類是面向?qū)ο缶幊痰幕締挝?，是一種包含數(shù)據(jù)成員、函數(shù)成員和嵌套類型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。類和結(jié)構(gòu)同樣都包含了自己的成員，但它們之間最主要的區(qū)別在于：類是引用類型，而結(jié)構(gòu)是值類型。類支持繼承機(jī)制，通過繼承，派生類可以擴(kuò)展基類的數(shù)據(jù)成員和方法，進(jìn)而達(dá)到代碼重用和設(shè)計重用的目的。 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。 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。 在 C中 使用new 運算符創(chuàng)建類的實例，它將為新實例分配內(nèi)存，調(diào)用構(gòu)造函數(shù)初始化實例，并且返回對該實例的引用 。 使用 對象首先要進(jìn)行聲明 ，聲明方法如下 ： 類名 變量名； 創(chuàng)建對象的一般格式如下： 變量名 =new 構(gòu)造方法（參數(shù)）； 聲明和創(chuàng)建可以合寫成一句： 類名 變量名 =new 構(gòu)造方法（參數(shù)）； 本軟件中常用到的類有： 1)Bitmap 類 張洪銘：基于 C的數(shù)字圖像處理系統(tǒng)的開發(fā) 24 Bitmap 類封裝 了 GDI+位圖，此位圖由圖形圖像及其屬性的像素數(shù)據(jù)組成，Bitmap 是用于處理由像素數(shù)據(jù)定義的圖像的對象， Bitmap 對象封裝了 GDI+中的一個位圖，此位圖由圖形圖像及其屬性的像素數(shù)據(jù)組成 。 因此 Bitmap 是用于處理由像素數(shù)據(jù)定義的圖像的對象 .該類的主要方法 為 GetPixel 方法和 SetPixel 方法 ，可以分別用來 獲取和設(shè)置一個圖像的指定像素的顏色 。 2)Color 類： .NET 框架中的顏色基于 4種成份 ： 透明度 、 紅 、 綠和藍(lán) 。 每一種成份都是一個字節(jié) ， 在 0—— 255之間取值 。 Color 類 代表顏色 ， 當(dāng)類和方法要作用于顏色的時候 ，它們作用于 Color 結(jié)構(gòu)的一個實例 。 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。 Visual Studio 2020 及 .NET Framework 1)Visual Studio 2020 Visual Studio 無疑是現(xiàn)今的開發(fā)工具界最具影響力的集成開發(fā)環(huán)境。 Visual Studio 提供了一整套的開發(fā)工具，整合了多種開發(fā)語言如 Visual Basic、 Visual C和Visual C++，使開發(fā)人員在一個相同的開發(fā)環(huán)境中自由的發(fā)揮自己的長處?？梢暬拈_發(fā)環(huán)境如圖 所示： 圖 Visual Studio 2020 開發(fā)環(huán)境 2).NET Framework 概述 2020屆電子信息工程 專業(yè) 畢業(yè)設(shè)計 （ 論文 ） 25 .NET Framework 具有兩個主要組件：公共語言運 行庫和 .NET Framework 類庫。公共語言運行庫是 .NET Framework 的基礎(chǔ)。您可以將運行庫看作一個在執(zhí)行時管理代碼的代理，它提供內(nèi)存管理、線程管理和遠(yuǎn)程處理等核心服務(wù)，并且還強(qiáng)制實施嚴(yán)格的類型安全以及可提高安全性和可靠性的其他形式的代碼準(zhǔn)確性。事實上，代碼管理的概念是運行庫的基本原則。以運行庫為目標(biāo)的代碼稱為托管代碼，而不以運行庫為目標(biāo)的代碼稱為非托管代碼。 .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希梢允褂盟_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。 界面設(shè)計 主界面設(shè)計 考慮到圖像處理 一次針對某一幅圖像，故系統(tǒng)采用單文檔界面，界面簡潔，功能一目了然，如圖 所示： 圖 系統(tǒng)主界面 菜單設(shè)計 主菜單如圖 所示，包括文件、 灰度變換 、 幾何變換 、 特效顯示 、 圖像平滑 、 邊緣檢測 、幫助 等 菜單項。 張洪銘：基于 C的數(shù)字圖像處理系統(tǒng)的開發(fā) 26 圖 系統(tǒng)菜單欄 工具欄 設(shè)計 為方便使用 ，本系統(tǒng)把常用的操作命令都用工具欄來實現(xiàn) ，如圖 所示 。工具欄中包括 了圖像文件的 打開、 關(guān)閉、另 存 及還原、顯 示圖像文件的灰度直方圖等操作 。 圖 系統(tǒng)工具欄 類和成員函數(shù)的設(shè)計 1)所設(shè)計的類如表 所示： 表 所設(shè)計的類 類名 功能 系統(tǒng)主框架 平移參數(shù)輸入 縮放參數(shù)輸入 旋轉(zhuǎn)參數(shù)輸入 亮度調(diào)節(jié)參數(shù)輸入 對比度參數(shù)輸入 直方圖顯示 分段線性變換參數(shù)輸入 加噪?yún)?shù)輸入 均值濾波算子選擇 一階微分算子選擇 二階拉普拉斯算子選擇 2)類 中成員函數(shù) 是整個軟件系統(tǒng)最重要的一個類，它是整個系統(tǒng)的主框架，其成員函數(shù)如下表所示： 表 成員函數(shù)名稱 功能 DoSplash 打開啟動界面 SaveToolStripMenuItem_Click 保存圖像 2020屆電子信息工程 專業(yè) 畢業(yè)設(shè)計 （ 論文 ） 27 SaveasToolStripMenuItem_Click 另存 圖像 ResumeToolStripMenuItem_Click 還原圖像 ClearImageToolStripMenuItem_Click 清除圖像 ExitToolStripMenuItem_Click 退出系統(tǒng) HistogramToolStripMenuItem_Click 顯示灰度直方圖 LineaTransformationToolStripMenuItem_Click 進(jìn)行分段線性變換 HistogramEqualizationToolStripMenuItem_Click 直方 圖均衡化 TranslationToolStripMenuItem_Click 平移變換 ZoomToolStripMenuItem_Click 縮放變換 RotationToolStripMenuItem_Click 旋轉(zhuǎn)變換 LevelMirrorToolStripMenuItem_Click 水平鏡像 VerticalMirrorToolStripMenuItem_Click 垂直鏡像 GrayToolStripMenuItem_Click 彩色轉(zhuǎn)灰度 GrayToColorToolStripMenuItem_Click 基于灰度級的偽彩色 ContrastToolStripMenuItem_Click 對比度調(diào)節(jié) BrightnessToolStripMenuItem_Click 亮度調(diào)節(jié) AddNoiseToolStripMenuItem_Click 圖像的加噪 MeanFilterToolStripMenuItem_Click 均值濾波 MedianFilterToolStripMenuItem_Click 中值濾波 MaxFilterToolStripMenuItem_Click 最大值濾波 MinFilterToolStripMenuItem_Click 最小值濾波 NegativeImageToolStripMenuItem_Click 底片效果 ReliefToolStripMenuItem_Click 浮雕效果 LevelShutterToolStripMenuItem_Click 水平百葉窗 VerticalShutterToolStripMenuItem_Click 垂直百葉窗 FirstOrderToolStripMenuItem_Click 一 階微分算子邊緣檢測 LaplacianToolStripMenuItem_Click 拉普拉斯算子邊緣檢測 張洪銘：基于 C的數(shù)字圖像處理系統(tǒng)的開發(fā) 28 第 4 章 系統(tǒng)詳細(xì)設(shè)計 與實現(xiàn) 前 一 章已對系統(tǒng)的 總體設(shè)計進(jìn)行了 介紹 ， 本章 內(nèi)容 則主要是對該系統(tǒng) 的子模塊的具體實現(xiàn)， 并對 部分圖像處理方法進(jìn)行了比較，得出了相關(guān)的性能評價。 文件操作模塊 文件操作模塊是整個系統(tǒng)中最基本的組成成分。文件操作模塊主要實現(xiàn)圖像文件的打開、 保存 、 另存 以及 被修改圖像的還原、載入圖像的清除、系統(tǒng)的退出等操作 。 文件操作模塊的功能結(jié)構(gòu)圖如圖 所示 。 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()。 2020屆電子信息工程 專業(yè) 畢業(yè)設(shè)計 （ 論文 ） 29 = 位圖文件 (*.bmp)|*.bmp|JPEG文件 (*.jpg)|*.jpg|All files (*.*)|*.*。 = 3。 if (() == ) { picstr = 。//獲