可视化图像处理系统.doc

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1、【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流可视化图像处理系统.精品文档.摘要本文的可视化图像处理程序是对图像信息处理有关的处理系统；并对数字处理概况进行了分析。本文设计的可视化图像处理程序是以WindowXp作为操作平台, 采用Microsotf公司推出的开发Win32环境程序，面向对象的可视化集成编程系统的具有程序框架自动生成，灵活方便的类管理，代码编写和界面设计集成交互操作，可开发多种程等优点的Visual C+作为开发工具。本图像处理程序实现对灰度图像的基本操作,如图像的打开，关闭，保存；图像的基本处理，如图像放大、缩小、旋转、位移、2值化处理、中值滤波、边缘检测、直方图、小波

2、变换、傅立叶交换等等。对本系统的功能和算法进行了详细的论述。通过综述指出了目前研究中存在的问题并指出了今后的研究方向，着重论述了图像处理阶段的研究特点。本文提供图像处理程序的基本框架和主要的一些图像处理功能，但它却不是一个完整的商业图像处理软件，如果要升级为商业软件，还需要进行很多艰苦工作。关键词:可视化图像处理系统,直方图 ，小波变换，傅立叶,可视化AbstractThe visual pattern process procedure of this text is to the information processing relevant process systems of the

3、picture ; And has analysed to the digital processing overview. The visual pattern process procedure that this text designs regards WindowXp as the operating platform , adopting the development Win32 environmental procedure that Microsotf Company puts out, target -oriented visual integrated programmi

4、ng has frame of procedures to produce systematically automatically, flexible and convenient kinds of management, write and design and integrate operating with the interface mutually in code, can develop Visual C + in such advantages as many kinds of Cheng ,etc. as the developing instrument . This pa

5、ttern process procedure realizes the basic operation to the grey level picture , such as the opening of the picture, Close , Save; Basic treatment of the picture , picture enlarge for instance , dwindle , rotate , displacement , binarization , Medium filter , Edge detection , Histogram , Wavelet tra

6、nsform , Fourier transform. Have carried on the detailed argumentation to the function and algorithm of this system. Have pointed out the problem existing while studying at present and pointed out the direction of studying in the future through the survey ,have described the research characteristic

7、at stage of pattern process emphatically. This text offers the basic frame of a procedure of pattern process and some main pattern process functions, but it is not the commercial pattern process software of a fullness , if upgrade to the business software, need to go on a lot and work hard.Keywords:

8、 vision Image manipulation system , histogram, wavelet transform, Fourier transform , visual.目录摘要5Abstract6第一章前言7第一节 选题背景7一 课题来源7二 课题目的和意义7三 课题应解决的问题8四 课题技术关键8第二节 数字图像介绍8一 数字图像的基本概念8二 位图的分类10第三节 本文的组织结构11一、本文的主要工作11二、本文的组织结构12第二章 数字图像处理简介13第一节 图像处理概况13 一 基于计算机的图像处理13 二 各种图像处理的特点14 三 数字图像处理的特征15第二节 图

9、像处理基础知识16 一 图像处理的硬件构成16二 数字图像与Visual C+18三 位图文件格式19四 采样与量化21五 图像处理的基本步骤22第三章 方案设计与论证24第一节 方案设计24第二节 可行性论证25第四章 系统设计26第一节 总体设计26一、 流程分折26二、 功能框架结构27第二节 详细设计28一、 图像的打开、关闭、保存28二、 直方图设计31三、 傅立叶交换34四、 小波交换39第三节 编码41一、 开发语言特征41二、代码风格与代码质量42第五章 运行测试44第一节 测试目的44第二节 测试步骤44一、 图像打开及关闭44二、 直方图44三、 傅立叶变换45四、 小波变

10、换47第三节 结果分析48一、 像打开及关闭48二、 直方图48三、 傅立叶变换48四、小波变换48 第四节 存在问题49第六章 结论50致谢51参考文献52第一章 前言第一节 选题背景一、课题来源早期的数字图像处理的目的是以人为对象，为了满足人的视觉效果而改善图像的质量，处理过程中输入的是质量差的图像，输出的是质量好的图像，常用的图像处理方法有图像增强、复原等。图像处理所涉及的应用领域有军事应用、医学诊断、工业监控、物体的自动分检识别等等，这些应用系统无不需要计算机提供实时动态，效果逼真的图像。随着计算机技术的发展，有一类图像处理是以机器为对象，处理的目的是使机器能够自动识别目标，这称之为图

11、像的识别。随着数字化与多媒体时代的来临，数字图像处理已经成为必备的基础知识。近几十年来由于计算机技术的蓬勃发展，图像处理技术也得到了空前的发展和应用。目前，图像处理技术已经广泛应用于工业、军事、医学、交通、农业、天气预报、银行、超市、重要部门的监控报警系统、可视电话、网络传输等等领域，成为各个学科学习和研究对象。随着图像处理技术的广泛应用，学习和掌握这门科学显得格外重要，图像处理已经成为信息技术相关领域的核心课程。我国科学计算可视化技术的研究开始于90年代初。由于数据可视化所处理的数据量十分庞大,生成图像的算法又比较复杂,过去常常需要使用巨型计算机和高档图形工作站等。因此,数据可视化开始都在国

12、家级研究中心、高水平的大学、大公司的研究开发中心进行研究和应用。近年来，随着PC功能的提高、各种图形显卡以及可视化软件的发展, 可视化技术已扩展到科学研究、工程、军事、医学、经济等各个领域。随着Internets 兴起，信息可视化技术方兴未艾。我国在80年代就开始进行科学计算可视化技术的研究和应用。至今，我国不论在算法方面，还是在油气勘探、气象、计算力学、医学等领域的应用方面，都已取得了一大批可喜的成果。但从总体上来说，与国外先进水平还有相当的差距，特别是在商业软件方面，还是空白。因此，组织力量开发可视化商业软件，并通过市场竞争，促使其逐步成熟，已成为当务之急。二、课题目的和意义目的：本系统的

13、功能目标就是实现图像的基本操作：如图像文件的打开，显示、保存等；和图像的基本处理：如图像的放大、缩小、旋转、拉伸、滤波、边缘提取、直方图、傅立叶交换、小波交换等。意义：本系统的图像处理就是利用一系列的操作来改变图像的像素，以达到一定的目标。在图像处理系统的图像处理、图像分析、图像理解三个阶段中图像处理最为基本，而也尤为重要，因为这个阶段的工作关系到后面其他的操作。在计算机水平大大提高的基础上，图像处理在实际应用中也得到的很大的发展和利用，本系统是建立在图像处理之上，在实际中的应用得到更好的开发，也让图像分析，图像理解阶段得到更好的处理条件，从而让图像处理在实际中得到更多更广的利用。三、课题应该

14、解决的问题图像处理技术博大精深，不仅需要有很强的数学功底，还需要熟练掌握一门计算机语言。在当前流行的语言中，Visual C+这个开发平台在图像开发中是比较成熟的。在课题中要解决的问题就是对图像的基本操作如：图像的打开保存关闭，对图像的基本处理如：图像的直方图、傅立叶交换、小波交换等。四、课题技术关键要利用计算机对数字化图像进行处理，首先要对图像的文件格式要有清楚的认识，因为自然界的图像以模拟信号的形式存在，在用计算机进行处理以前，首先要数字化；如果用户想要生成目标图像文件，必须根据文件的格式做相应的处理。图像处理中一个很重要的问题就是如何表示有关的知识并以恰当的方式引入图像处理。由于图像处理

15、任务的复杂性，目前要找出一个通用的方法适应各种情况是几乎不可能的。另一方面，在建立普适的图像处理方法时，往往会忽略某类图像具有的特定属性。相反，针对某类特定问题，则可能找到有效的方法。为此，有研究者提出基于对象图像处理的概念：限定图像处理的对象为一类物体（BMP灰度图像），考察对象的共有属性（称为先验），并将其结合到图像处理的任务中以提供更多的信息，从而提升图像处理的性能、提高处理效果。它由以下要素构成：待处理的对象；有关对象共同属性的表示；将对象属性的表示引入或结合到图像处理中的途径；问题求解算法。第二节 数字图像介绍一、数字图像的基本概念计算机屏幕上显示出来的画面通常有两种描述方法：一种为

16、图形，另一种为图像。图形、图像在存储结构和表示方法上有着根本的区别。图形是矢量结构的画面存储形式，是由指令集合组成的描述，这些指令描述构成一幅图的所有直线、圆、圆弧、矩形、曲线等的位置、维数的大小、形状、颜色，显示时需要相应的软件读取这些命令，并将其转变为屏幕上所显示的形状和颜色，图形记录的主要内容是坐标值或坐标值序列，对一般画面内容的颜色或亮度隐含且统一地描述，因此，矢量结构显式地表现画面内容的坐标值。图像是以栅格结构存储画面内容，栅格结构将一幅图划分为均匀分布的栅格，每个栅格称为像素，显式地记录每一像素的光度值（亮度或彩色），所有像素位置按规则方式排列，像素位置的坐标值却是有规则地隐含。图

17、像由数字阵列信息组成，用以描述图像中各像素点的强度与颜色，因此图像适合于表现含有大量细节（如明暗变化、场景复杂和多种颜色等）的画面，并可直接、快速地在屏幕上显示出来。图像占用存储空间较大，一般需要进行数据压缩。色度学理论认为，任何颜色都可由红（red）、绿（green）、蓝（blue）三种基本颜色按照不同的比例混合得到。红、绿、蓝被称为三原色，简称RGB三原色。在PC的显示系统中，显示的图像是由一个个像素组成的，每一个像素都有自己的颜色属性，像素的颜色是基于RGB模型的，每一个像素的颜色由红、绿、蓝三原色组合而成。3种颜色值的结合确定了在图像上看到的颜色。人眼看到的图像都是连续的模拟图像，其形

18、状和形态表现由图像各位置的颜色所决定。因此自己然界的图像可用基于位置坐标的三维函数来表示，即：其中 f表示空间坐标为（x,y,z）位置点的颜色，分别表示该位置点的红、绿、蓝三种原色的颜色分量值。它们都是空间的连续函数，即连续空间的每一点都有一个精确的值与之相对应。为了研究的方便，主要考虑平面图像。平面上每一点仅包括两个坐标值，因此，平面图像函数是连续的二维函数，即：数字图像是连续图像f（x,y）的一种近似表示，通常用由采样点的值所组成的矩阵来表示：每一个采样单元叫做一个像素（ pixel ），上式中，M，N分别为数字图像在横（行）、纵（列）方向上的像素总数。在计算机内通常用二维数组来表示数字图

19、像的矩阵，把像素按不同的方式进行组织或存储，就得到不同的图像格式，把图像数据存成文件就得到图像文件。图像文件按其数字图像格式的不同一般具有不同的扩展名。最常见的图像格式是位图格式，其文件名以BMP为扩展名。图像数字化的精度包括两个部分，即分辩率和颜色深度。分辩率指图像数字化的空间精细程度，有显示分辩率的图像分辩率两种不同的分辩率。二、位图的分类对于现存的所有的图像文件格式（包括JPEG、GIF、BMP），在这里主要介绍BMP图像文件格式，并且文件里的图像数据是未压缩的，因为图像的数字化处理主要是对图像中的各个像素进行相应的处理，未压缩的BMP图像中的像素数值正好与实际要处理的数字图像相对应，这

20、种格式的文件最合适对之进行数字化处理。图像分辩率是安息字化图像化分图像的像素密度，即单位长度内的像素数，其单位是每英寸的点数DPI（dots Per inch）。显示分辩率是把数字图像在输出设备（如显示屏或打印机等）上能够显示的像素数目和所显示像素之间的点距。显示分辩率是用户在屏幕上观察图像时，所感受到的分辩率。一般显示分辩率是由计算机的显示卡所决定的。图像分辩率说明了数字图像的实际精细度，显示分辩率说明了数字图像的表现精细度，具有不同的图像分辩率的数字图像在同一输出设备上的显示分辩率相同。位图种类分有单色图像、灰度图像、伪彩色图像及24位真彩色图像，其中，单色和灰度图像统称为黑白图像，伪彩色

21、和24位真彩色图像称为彩色图像。（一）单色图像单色像中每个像素点仅占一位，其值只有0或1，0代表黑，1代表白。或相反。因为图像中的每个像素仅需1位信息，常把单色图像称为是1位图像。单色图像具有比简单的格式，一般由黑色区域和白色区域组成。（二）灰度图像灰度图像具有如下特征：（1） 灰度图像的存储文件带有图像颜色表，此颜色表共有256项，图像颜色表中每表项由红、绿、蓝颜色分量组成，且红、绿、蓝颜色分量值都相等，即： （2） 每个像素由8位组成，其值范围从0255，表示256种不同的灰度级。每个像素的像素值 f (x,y)是图像颜色表的表项入口地址。（三）伪彩色图像 伪彩色图像与灰度图像相似，其存储

22、文件中也带有图像颜色表，伪彩色图像具有如下特征：（1） 图像颜色表中的红、绿、蓝颜色分量值不全等，即： （2）整幅图像仅有256种不同的颜色，像素必须由8位组成，每个像素的像素值不是由每个基色分量的数值直接决定，而是把像素值当作图像颜色表的表项入口地址。把具有256色的图像称为8位彩色图像。256色图像有照片效果，比较真实。（四）24位真彩色图像具有全彩色照片表达能力的图像为24位彩色图像，24位真彩色图像存储文件中不带有图像颜色表，其具有如下特征：（3） 图像中每一像素由RGB三个分量组成，每个分量各占8位，每个像素需24位；（4） 取值范围为0255。由于24位真彩色图像所需的存储空间很大

23、，处理速度较慢，当需要的存储空间不大，并且要求实时快速处理图像时，一般都要利用相应的8位位图对其进行近似处理，因此8位位图是图像技术中涉及范围比较广泛的一种图像表示方法。第三节 本文组织结构一、本文的主要工作综上所述，随着计算机性能及图像处理技术的发展，随着数字化与多媒体时代的来临，数字图像处理已经成为必备的基础知识。近几十年来由于计算机技术的蓬勃发展，图像处理技术也得到了空前的发展和应用。由于国内图像处理水平离国外先进水平还有相当的差距，特别是在商业软件方面，还是空白。因此本文对图像处理技术进行了研究。在目前存在的图像处理系统中，包括国内国外都能满足一般用户的要求，但是在特定的场合或特殊的应用领域里还达不到用户的要求。因此，本文从用户需求出发设计图像处理系统。本文系统具有界面直观、操作简易、通俗易懂等特点，能满足一般图像处理的要求。本文主要实现的技术及功能有以下四点：（1） 图像的打开、关闭及保存：打开并显示图像，并在处理过图像后关闭或保存图像；（2） 图像的直方图表示：图像的直方图均衡化、亮度N倍、平滑化、扩展亮范围等表示；（3） 图像的傅立叶变换：实现图像的二次傅立叶变换，快速傅立叶变换，并直观显示傅立叶变换的频率图像及滤波后图像；（4） 图像的小波交换：实现图像的小波交换并直观表示；