【正文】 表示的字節(jié)數(shù)一樣，還要加上一個(gè) 242 3 個(gè)字節(jié)的大調(diào)色板，所以真彩色圖直接用（ R、 G、 B） 3 個(gè)分量表示，而不使用調(diào)色板，它又叫做 24 位圖。第二種方法就是 采用了所謂的調(diào)色板的原理。整個(gè)圖像要用 640480，約 150K 字節(jié)，再加上表所占用的字節(jié)為 316=48字節(jié)，整個(gè)圖像所占內(nèi)存空間約為前面的 1/6。例如，假設(shè)表的第 0 行為紅色， RGB 值為（ 255， 0， 0），那么當(dāng)某個(gè)像素為紅色時(shí)，只需要標(biāo)明第 0 行即可。 方法二：因?yàn)檫@是一個(gè) 16 位圖，也就 是說(shuō)這幅圖中最多只有 16 種顏色，因此可以用一個(gè)表，表中的每一行記錄一種顏色的 R、 G、 B 值。當(dāng)一幅圖像中的每個(gè)像素 點(diǎn) 被賦予不同的 RGB值時(shí) ， 就能呈現(xiàn)出五彩繽紛的顏色了，這就形成了彩色圖像。同樣，綠色和藍(lán)色也可以分成 256 級(jí)。有的顏色含有紅色成分多一些，其他成分少一些。 圖 RGB彩色模型 彩色圖像顯示的基礎(chǔ)是三原色 RGB 原理。 RGB 顏色模型 RGB 模型是數(shù)字色彩最典型、也是最常用的彩色空間，該模型結(jié)合人眼的感知系統(tǒng)，將所有顏色看 作三基色紅 (R)、綠 (G)、藍(lán) (B)的組合。 這種映射實(shí)際上是輸入和輸出圖像對(duì)應(yīng)像素間的一對(duì)一映射變換，不涉及像素空間位置的改變。 張洪銘：基于 C的數(shù)字圖像處理系統(tǒng)的開(kāi)發(fā) 10 對(duì)于 灰度圖像轉(zhuǎn)換為彩色圖像，技術(shù)上稱為灰度圖像的偽彩色處理，這是一種視覺(jué)效果明顯而技術(shù)又不是很復(fù)雜的圖像增 強(qiáng)技術(shù)。 偽彩色增強(qiáng) 對(duì)于彩色圖像的 灰度化 ，可以 先讀取彩色圖像中每個(gè)像素的顏色值 ， 然后通過(guò)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 。大多數(shù)自然圖像由于其灰度分布集中在較窄的區(qū)間 ，引起圖像細(xì)節(jié)不夠清晰。 ? ?? ???kjkjjjk nnrps0 0)( （ k=0， 1， 2， ……255 ） 式 () nsg kk /255?? 式 () 其中 kg 為第 k 個(gè)灰度級(jí)別變換后的灰度值 。 NnrP kk ?)( (k=0， 1， 2， ……255 ） 式 () 其中 n 為原圖像像素總數(shù)， kr 表示第 k 個(gè)灰度級(jí)， kn 表示圖像中灰度級(jí) kr 出現(xiàn)的像素的個(gè)數(shù)， )(krP 表示灰度級(jí)出現(xiàn)的概率。直方圖均衡化處理是一種修改圖像直方圖的方法，它通過(guò)對(duì)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。該方法以累計(jì)分布函數(shù)為基礎(chǔ)，其變換函數(shù)取決于圖像灰度直方圖的累積分布函數(shù)。 2020屆電子信息工程 專業(yè) 畢業(yè)設(shè)計(jì) （ 論文 ） 9 直方圖均衡化 直方圖均衡化方法把原圖像的直方圖通過(guò)灰度變換函數(shù)修正為灰度均勻分布的直方圖，然后按均衡直方圖修正原圖像。 圖 圖像灰度分布概密度函數(shù) 從圖像灰度級(jí)的分布可以看出一幅圖像的灰度分布特性。如果用直角坐標(biāo)系的橫抽代表灰度級(jí) r，用縱抽代表灰度級(jí)的概率密度函數(shù) Pr(r)，這樣就可以針對(duì)一幅圖像在這個(gè)坐標(biāo)系中作一曲線。假定每一個(gè)瞬間他們是連續(xù)的隨機(jī)變量，那么，就可以用概率密度函數(shù) )(krP 來(lái)。對(duì)于一幅給定的圖像中來(lái)說(shuō)，每一個(gè)像素取得 [0—1]區(qū)間內(nèi)的灰度級(jí)是隨機(jī)的。在圖像直方圖中， r 代表圖像中像素灰度級(jí)，若將其做歸一化處理， r 的值將限定在 10 ??r 的范圍之內(nèi)。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?cái)?shù)； kn 氣為第 k 級(jí)灰度的像素?cái)?shù)； kr 為第 k 級(jí)灰度的像素?cái)?shù)；為第 k 個(gè)灰度級(jí)； L 為灰度級(jí)數(shù)； )(krP 為該灰度級(jí)出現(xiàn)的相對(duì)頻數(shù)。其數(shù)學(xué)表達(dá)式如下 ： ????????????????????????eyxfbdayxfbedfbyxfacayxfabcdayxfyxfacyxg),(]),([),(]),([),(0),(),( 式 () 張洪銘：基于 C的數(shù)字圖像處理系統(tǒng)的開(kāi)發(fā) 8 直方圖的定義 圖像的直方圖是圖像的重要統(tǒng)計(jì)特征，是表示數(shù)字圖像中每一灰度級(jí)與該灰度級(jí)出現(xiàn)的頻數(shù) (該灰度像素的數(shù)目 )間的統(tǒng)計(jì)關(guān)系。 圖 分段線性變換示意圖 分段線性變換的優(yōu)點(diǎn)是可以根據(jù)用戶的需要，拉伸特征物體的灰度細(xì)節(jié)，相對(duì)抑制不感興趣的灰度級(jí)。 (3)非線性灰度變換。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 。 其中 T 被稱為灰度變換函數(shù)，它描述了輸入灰度值和輸出灰度值之間的關(guān)系。它主要利用點(diǎn)運(yùn)算來(lái)修正像素灰度，由輸入像素點(diǎn)的灰度值確定相應(yīng)輸一出點(diǎn)的灰度值，是一種基于圖像變換的操作。 圖像的灰度變換 灰度變換可使圖 像對(duì)比度擴(kuò)展，圖像清晰，特征明顯。 水平鏡像變換公式為： xx?1 ，ywy ??? 11 ；其中 w 為圖像的寬度。圖像的水平鏡像操作是以原圖像的垂直中軸線為中心，將圖像分為左右兩部分進(jìn)行對(duì)稱變換；圖像的垂直鏡像操作是以原圖像的水平中軸線為中心，將圖像分為上下 兩部分進(jìn)行對(duì)稱變換。 3)旋轉(zhuǎn)原理 對(duì)圖像繞原點(diǎn)順時(shí)針θ角旋轉(zhuǎn)變換 ， 其變換公式為： ?? sinco s1 yxx ?? ；?? co ssin1 yxy ??? 。 1)平移原理 使圖像在 x 軸方向平移 x0 個(gè)單位 ，在 y 軸方向上平移 y0 個(gè)單位，其變換公為： 01 xxx ?? ； 01 yyy ?? 。 圖像的幾何變換 圖像的幾何變換其實(shí)就是圖像像素點(diǎn)位置的變換，包括圖像的平移、縮放、旋轉(zhuǎn)、鏡像變換等。當(dāng)采樣點(diǎn)數(shù)減少時(shí)，圖上的塊狀效應(yīng)也就逐漸明顯。張洪銘：基于 C的數(shù)字圖像處理系統(tǒng)的開(kāi)發(fā) 6 對(duì)一幅圖像，當(dāng)量化級(jí)數(shù) Q 一定時(shí)，采樣點(diǎn)數(shù) MXN 對(duì)圖像質(zhì)量有著顯著的影響。假定圖像取 MXN 個(gè)樣點(diǎn)，每一個(gè)像素量化后灰度二進(jìn)制位數(shù)為 Q，一般 Q 總是取為 2 的整數(shù)冪，即 kQ 2? ，則存儲(chǔ)一幅數(shù)字圖像所需要的二進(jìn)制位數(shù)b 為 ： QNMb ??? ； 需要的 字節(jié)數(shù) B 為： 8/QNMB ??? 。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(gè)層次，如果采用不均勻分層就叫做非均勻量化。量化的方法包括：分層量化、均勻量化和非均勻量化。把采樣后所得的各像素灰度值從模擬量到離散量的轉(zhuǎn)換稱為圖像灰度的量化。一般，圖像中細(xì)節(jié)越多，采樣間隔就越小。 在進(jìn)行采樣時(shí)，采樣點(diǎn)間隔的選取是一個(gè)非常重要的問(wèn)題，它決定了采樣后圖像的質(zhì)量，即忠實(shí)于原圖像的程度。 2020屆電子信息工程 專業(yè) 畢業(yè)設(shè)計(jì) （ 論文 ） 5 圖 圖像的采樣示意圖 對(duì)一幅圖像采樣時(shí)，若每行 (即橫向 )像素為 M 個(gè)，每列 (即縱列 )像素為 N 個(gè)，則圖像大小為 MXN 個(gè)像素，從而 f(x,y)構(gòu)成一個(gè) MXN 的實(shí)數(shù)矩陣，如式 21 所示 。這樣，一幅模擬圖像變成只用小方格中點(diǎn)的值來(lái)代表的離散值圖像，或者只用方格交叉點(diǎn)的值表示的離散圖像。 1)采樣 采樣 (Sampling)是對(duì)圖像空間的離散化，它決定了圖像的空間分辨率。 綜上所述，對(duì)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(gè)與圖像相對(duì)應(yīng)的二維整數(shù)矩陣，矩陣中的每一個(gè)元素 (像素 )的位置由掃描的順序決定，每一個(gè)像素的灰度值由采樣生成，經(jīng)過(guò)量化得到的，每一個(gè)像素的灰度 值的整數(shù)來(lái)表示。采樣是指遍歷過(guò)程中，在圖像的每個(gè)最小尋址單元，即像素位置上對(duì)像素進(jìn)行離散化，采樣的結(jié)果是得到每一像素的灰度值，采樣通常由光電傳感器件完成。數(shù)字化的過(guò)程包括3 個(gè)步驟：掃描、采樣和 量化。 數(shù)字圖像的表示 從計(jì)算機(jī)學(xué)的角度來(lái)看，所謂數(shù)字圖像可以理解為對(duì)二維函數(shù) f(x,y)進(jìn)行采樣和量化 (即離散處理 )后得到的圖像，因此，通常用二維矩陣來(lái)表示一幅圖像。 4)軍事公安方面的應(yīng)用 在軍事方面圖像處理和識(shí)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(chǔ)和顯示的軍事自動(dòng)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(shí)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。此外，在 X 光肺部圖像增晰、超聲波圖像處理、心電圖分析、立體定向放射治療等醫(yī)學(xué)診斷方面都廣泛地應(yīng)用圖像處理技術(shù)。 2)生物醫(yī)學(xué)工程方面的應(yīng)用 數(shù)字圖像處理技術(shù)在生物醫(yī)學(xué)工程方面的應(yīng)用十分廣泛，而且很有成效。 1)航天和航空方面的應(yīng)用 數(shù)字圖像處理技術(shù)在航天和航空方面的應(yīng)用，除對(duì)月球、火星照片的處理之外，另一方面的應(yīng)用是在飛機(jī)遙感和衛(wèi)星遙感技術(shù)中。而數(shù)字圖像處理不僅能完成線性運(yùn)算，而 且能實(shí)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(lái)表達(dá)的一切運(yùn)算均可用數(shù)字圖像處理實(shí)現(xiàn)。 3)適用面寬 圖像可以來(lái)自多種信息源，可以是可見(jiàn)光圖像，也可以是不可見(jiàn)的波譜圖像（例如 X 射線圖像、射線圖像、超聲波圖像或紅外圖像等）。 數(shù)字圖像處理概要 數(shù)字圖像 的 主要特點(diǎn) 1)再現(xiàn)性好 數(shù)字圖像處 理與模擬圖像處理的根本不同在于，它不會(huì)因圖像的存儲(chǔ)、傳輸或復(fù)制等一系列變換操作而導(dǎo)致圖像質(zhì)量的退化。 但是 Matlab 程序不能脫離其環(huán)境運(yùn)行，要使用其功能必須安裝整個(gè)龐大的軟件包，因此在一些只需要簡(jiǎn)單處理方法的場(chǎng)合下，也就無(wú)需使用 Matlab。 不過(guò)，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(shí)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(jí) 。 常見(jiàn)的可用作圖像處理的軟件有： Adobe photoshop 張洪銘：基于 C的數(shù)字圖像處理系統(tǒng)的開(kāi)發(fā) 2 在各種圖像處理軟件中， Photoshop 以其強(qiáng)大 、 完善的圖像編輯和處理功能 ， 友好的界面 ， 成為設(shè)計(jì)領(lǐng)域首屈一指的軟件 。 部分代碼相對(duì) 獨(dú)立的封裝成類 ， 也 可以 被今后開(kāi)發(fā)的 需要 圖像處理方面功能的軟件的所重用 。 考慮到商業(yè)化的數(shù)字圖像處理軟件價(jià)格昂貴，并且 大都功能強(qiáng)大，需要好一陣子適應(yīng)，普通的用戶根本用不到那么多的功 能 ， 不利于學(xué)習(xí)和使用，因此可以自己開(kāi)發(fā)一套數(shù)字圖像處理軟件系統(tǒng)，滿足數(shù)字圖像處理的基本需求。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(shí)代，對(duì)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。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在人類獲取的信息中，視覺(jué)信息約占 60％，聽(tīng)覺(jué)信息約占 20％，由此可見(jiàn)視覺(jué)信息對(duì)人類的重要性，而圖像正是人類獲取視覺(jué)信息的主要造徑。隨著圖像處理技術(shù)的廣泛應(yīng)用，學(xué)習(xí)和掌握這門科學(xué)顯得格外重要，圖像處理已經(jīng)成為信息技術(shù)相關(guān)領(lǐng)域的核心課程。 關(guān)鍵詞： 數(shù)字圖像處理，軟件， C 張洪銘：基于 C的數(shù)字圖像處理系統(tǒng)的開(kāi)發(fā) II ABSTRACT Digital image processing technology has been integrated into all areas of scientific research and it has bee objects of study and research in engineering, information science, biology and medicine and other interdisciplinary. The rapid development of information technology, especially the everchanging puter technology, provide a wide space for the development of digital image processing. This article describes some of the mon digital image processing methods and the basic principles of these methods. And then describes the development process of a simple image processing software system. The software is based on C development. It can open, processing, storing image of vast majority file format, and realize the geometric transformation of digital images, special effects shows, gray processing, image s moothing, co