基于VC++的数字图像处理软件设计
摘要:随着信息技术的蓬勃发展,尤其是计算机技术的日新月异,为数字图像处理的发展提供了广阔的空间。该数字图像处理系统是基于Windows平台的图像处理系统,实现了对灰度级图像的编辑,可以进行图像导入和导出,视图设置,可以进行图像二值化处理,图像增强优化,图像预处理,频谱分析,图像边缘检测与分割,图像阈值分割、算法分析、算法设计等。本文主要介绍了数字图像处理系统的过程,系统设计运用MFC的设计思想,通过基于MFC的VC++设计实现系统框架,简化了软件的开发,提高了软件系统的灵活性、可扩展性和重用性,并运用其实现了图像加载、图像保存、灰度化、海天线检测、图像对数变换、幂次变换、频谱分析、椒盐噪声处理、开运算、边缘检测等功能。同时系统所有的操作设计得十分简单方便,无需具备有专业的知识,也能对图片完成处理操作。
关键词:MFC; VC++; 图像处理;频谱分析;阈值分割
第1章 绪论
1.1 概述
随着科学技术的发展和人民生活水平的提高,数字摄像机的出现和数字图像处理技术的发展,在日新月异的数字化时代中,越来越引起人们的广泛关注,数字图像处理已经成为必备的基础知识。数字图像处理又称为计算机图像处理,它是指将图像信号转换成数字信号并利用计算机对其进行处理的过程。数字图像处理最早出现于20世纪50年代,当时的电子计算机已经发展到一定水平,人们开始利用计算机来处理图形和图像信息。20世纪60年代,图像处理的技术开始得到较为科学的应用,人们用这种技术进行输出图像的理想化处理。早期的图像处理的目的是改善图像的质量,它以人为对象,以改善人的视觉效果为目的。随着图像处理技术的深入发展,从70年代中期开始,随着计算机技术和人工智能、思维科学研究的迅速发展,数字图像处理向更高、更深层次发展。人们已开始研究如何用计算机系统解释图像,实现类似人类视觉系统理解外部世界,这被称为图像理解或计算机视觉。很多国家,特别是发达国家投入更多的人力、物力到这项研究,取得了不少重要的研究成果。数字图像处理在医学上获得了巨大的成果。1972年英国EMI公司工程师Housfield发明了用于头颅诊断的X射线计算机断层摄影装置,也就是我们通常所说的CT(Computer Tomograph)。CT的基本方法是根据人的头部截面的投影,经计算机处理来重建截面图像,称为图像重建。1975年EMI公司又成功研制出全身用的CT装置,获得了人体各个部位鲜明清晰的断层图像。1979年,这项无损伤诊断技术获得了诺贝尔奖,说明它对人类作出了划时代的(网学)贡献。 与此同时,图像处理技术在许多应用领域受到广泛重视并取得了重大的开拓性成就,属于这些领域的有航空航天、生物医学工程、工业检测、机器人视觉、公安司法、军事制导、文化艺术等,使图像处理成为一门引人注目、前景远大的新型学科。 随着图像处理技术的深入发展,从70年代中期开始,随着计算机技术和人工智能、思维科学研究的迅速发展,数字图像处理向更高、更深层次发展。
1.2 国内外研究现状及发展趋势
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。
经过多年的发展,现在的电子图像处理技术已具有了更好的再现性、占用的频带更宽、适用面宽、具有较高的灵活性等特点。
不论在哪种通讯手段中,人们都更愿意选择直观的图像表达。因此,未来社会对图像传递信息的要求越来越高,及时性、直观性、客观性等发展条件都对现有的数字图像处理技术提出了挑战。
计算机数字图像处理技术在未来信息技术方面将会发挥的重要作用早已被人们看到,对于计算机图像技术的发展道路,大致可以归结出3个原则性内容:
①未来数据图像技术强调高清晰度、高速传输、实时图像处理、三维成像多维成像、智能化、自动化等方向发展。
②未来数字图像处理技术强调操作、运用的方便性。图像处理集中化趋势是必然存在的。
③更新的理论研究与更快的算法研究。理论走在实践的前面,已经是现代科学的特点。未来数字图像处理技术的实际运用要取得更多的发展,必然离不开理论和研究方法的更新,新理论中包括小波分析、分形几何、形态学、遗传算法等都将得到更深层次的发展。图像理解虽然在理论方法研究上已取得不小的进展,但它本身是一个比较难的研究领域,存在不少困难,因人类本身对自己的视觉过程还了解甚少,因此计算机视觉是一个有待人们进一步探索的新领域。
数字图像处理技术的有效应用在人们日常生活中就能切身地感受到,不管是看电视、看电影、上网还是移动通信,每个人都与这种技术发生着最紧密的联系。数字图像处理技术的发展关系到每个人对优越的社会生活、现代物质享受的程度的深浅。所以,对之进行及时的研究和关注在电子通信行业中是非常重要的。
1.3 生产需求状况
图像是人类获取和交换信息的主要来源,因此,图像处理的应用领域必然涉及到人类生活和工作的方方面面。随着人类活动范围的不断扩大,图像处理的应用领域也将随之不断扩大。在航天和航空技术、生物医学工程、通信工程、工业和工程、军事公安、文化艺术、机器人视觉、视频和多媒体系统、科学可视化、电子商务等各个方面和领域都有着广泛的需求与应用。
1.4 课题设计背景和意义
随着光电设备和计算机硬件的高速发展,数字图像处理技术在PC平台上的应用已经十分广泛。通常情况下,这一类的分析处理过程往往需要使用专用软件来完成,最为常见的有Matlab等。虽然这一类专用软件功能丰富、强大,但仍存在一定的局限性。以Matlab为例,该软件几乎具备了各种数据类型,甚至数据模型的分析处理能力;但也正是由于其功能过于丰富,并不能很好地满足各个方面的需求。另外,待处理的图像类型可能有很多种,如14位的红外传感器灰度图像,Matlab不可能保证兼容所有的类型。因此,单独开发专用的图像处理程序非常必要。MFC的出现使得程序快速开发成为可能,又由于其代码使用C++语言编写,运行效率高、执行速度快,非常适合图像处理方面的应用。
所谓图像处理,就是对图像信息进行加工以满足人的视觉心理或应用需求的行为。视觉是人类从大自然中获取信息的最主要的手段。据统计,在人类获取的信息中,视觉信息约占60%,听觉信息约占20%,其他的如味觉信息、触觉信息等加起来约占20%。由此可见视觉信息对人类的重要性,而图像正是人类获取视觉信息的主要造径。所谓"图",就是物体透射或者反射光的分布;"像"是人的视觉系统接收图的信息而在大脑中形成的印象或认识。前者是客观存在的,而后者是人的感觉,图像就是两者的结合。
1.5 本文结构
本文以MFC技术为基础,概述了如何运用基于MFC的VC++编程编译了一个简单的数字图像处理系统以实现图像预
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