直方圖均衡化處理編程實驗

1、實驗 直方圖均衡化的計算機實現(xiàn)一、 實驗目的： 1) 熟悉直方圖均衡化處理的理論基礎； 2) 掌握直方圖均衡化處理的計算機實現(xiàn)方法； 3) 學習 Matlab 編程方法； 4) 學習 VC+6.0 編程方法； 5) 驗證直方圖均衡化處理理論； 6) 觀察直方圖均衡化處理的結果。 二、 實驗要求： 1) 學習 Matlab 編程步驟及相關圖像處理函數(shù)，利用 Matlab 實現(xiàn)圖像直方圖均衡化，并提交 Matlab 程序及說明文檔。 2) 學習 VC+編程的步驟及流程，利用 VC+實現(xiàn)圖像直方圖均衡化； 3) 提交加注釋的 VC+程序及程序說明文檔； 4) 提交第三章學過的直方圖及直方圖相關算法的

2、處理步驟及作用； 5) 提交直方圖均衡化處理的步驟及處理效果，附上實驗效果圖，寫出本次實驗的體會。 三、實驗時間： 第九周，第十周兩次實驗課，共四個學時。 附件：VC+6.0 實現(xiàn)直方圖均衡化處理編程指南 直方圖均衡化處理編程指南本程序?qū)⒃?Microsoft Visual C+6.0 開發(fā)環(huán)境下構建，所以，在開始之前，請確定您所使用的計算機已經(jīng)正確安裝了 Microsoft Visual C+6.0（具體的安裝方法請詳見 MicrosoftVisual C+6.0 用戶手冊，低于 6.0 的版本是否可以運行在此不做討論）。下面，請用該指南構建一個直方圖均衡化處理的程序。一、創(chuàng)建對話框資源利用

3、 Microsoft Visual Studio 的對話框編輯器來設計對話框并創(chuàng)建對話框資源。步驟如下：1、Visual C+6.0 啟動步驟： 安裝好 Visual C+6.0； 按路徑開始程序Microsoft Visual Studio 6.0Microsoft Visual C+ 6.0啟動 VC； 出現(xiàn) VC 界面后，按路徑“File-New”進入創(chuàng)建項目對話框；2、在彈出的對話框中單擊 Projects 選項卡，并單擊 MFC AppWizard (exe)，在右側(cè)的 Projectname 一欄中輸入工程文件名，在此我們輸入 HistDemoA（讀者可以輸入自己的工程文件名，但為

4、了統(tǒng)一起見，建議初學者輸入和本文相同的名字，以便于后面的理解），如下圖所示：圖 1完成后，單擊 OK 按鈕。3、在彈出的 MFC AppWizard 中，選擇 Dialog based，如下圖所示，圖 2其它各項均接受默認的設置。生成對話框應用程序界面如下所示：圖 34、刪除“取消”按鈕及“TODO：在這里設置對話框”靜態(tài)文本框。右鍵單擊“確定”按鈕，在彈出的菜單中選擇 Properties，在彈出的按鈕屬性對話框中將“確定”按鈕的 Caption改為“關閉”。5、改變對話框的大小。用鼠標直接拖拉就可以調(diào)整這個對話框的大小。在這里，我們通過鼠標的拖拉，將對話框的大小改為 500270（為了后面

5、能合適地顯示圖像。本程序在 1024768 的分辨率下調(diào)試，如果讀者使用不同的分辨率，請根據(jù)具體情況做相應的調(diào)整），這個大小將在窗口右下側(cè)的狀態(tài)欄中顯示出來。6、添加對話框控件。通過控件調(diào)色板來添加控件（如果控件調(diào)色板不可見的話，在工具欄上單擊右鍵，從列表中選擇 Controls 即可）。可以把控件直接從控件調(diào)色板上拖拉到新的對話框中，然后放到合適的位置，并且改變控件大小。在這里，我們添加兩個靜態(tài)文本框，右鍵單擊 Properties，將它們的 Caption 分別設置為：“原始圖像”和“直方圖均衡化處理后的圖像”。然后添加兩個按鈕，右鍵單擊 Properties，在屬性設置中分別將它們的 I

6、D 設置為“IDC_OPEN”和“IDC_HIST”，Caption 分別設置為“打開文件”和“直方圖均衡化”。將新添加的這些控件拖拉到合適的位置后，對話框界面如下所示：圖 4二、創(chuàng)建 CImageWnd 類1、單擊菜單欄的 Insert，選擇 New Class，在彈出的對話框中，將 Class type 選為 GenericClass，并在 Name 欄中輸入 CImageWnd，然后點擊 OK 按鈕。如下圖所示：圖 52、通過工作區(qū)的 FileView 找到 ImageWnd.h 文件，打開它并將類定義部分的 classCImageWnd 修改為 class CImageWnd:publ

7、ic CWnd。3、為類 CImageWnd 添加成員變量。通過工作區(qū)的 ClassView，找到類 CImageWnd，單擊右鍵，在彈出的菜單中選擇 Add Member Variable，在彈出的對話框中輸入要添加的成員變量的類型及名字，及選擇訪問限定語。在這里，我們依次加入訪問限定語為 public 的下列int 型變量：HCurrentPosition，HScrollMax，HScrollPosition，VCurrentPosition，VScrollMax，VScrollPosition，nWidth，nHeight，nByteWidth。然后再添加訪問限定語為 public，類型

8、為BYTE 的成員變量*lpBits。完成類 CimageWnd 的成員變量的添加。4、為類 CimageWnd 添加成員函數(shù)。通過工作區(qū)的 ClassView，找到類 CImageWnd，單擊右鍵，在彈出的菜單中選擇 Add Member Function，在彈出的對話框中輸入要添加的成員函數(shù)的類型及聲明，及選擇訪問限定語。在此我們添加以下的成員函數(shù)：訪問限定語為public，類型為 void 的 SetImage(int cx,int cy,const void *bits)，在函數(shù)的定義部分加入如下的代碼：nWidth=cx;nHeight=cy;nByteWidth=nWidth*3;

9、if (nByteWidth%4) nByteWidth+=4-(nByteWidth%4);if (lpBits) delete lpBits;lpBits=new BYTEnByteWidth*nHeight;memcpy(lpBits,bits,nByteWidth*nHeight);if (cx>320 | cy>240) SetScroll(cx,cy);else SetScroll(0,0);Invalidate();然后添加訪問限定語為 public，類型為 void 的 SetScroll(int cx,int cy)，并在函數(shù)的定義部分加入如下代碼：HScroll

10、Position=0;HCurrentPosition=0;VScrollPosition=0;VCurrentPosition=0;SetScrollPos(SB_HORZ,0);SetScrollPos(SB_VERT,0);SCROLLINFO sinfo;sinfo.cbSize=sizeof(SCROLLINFO);sinfo.fMask=SIF_PAGE|SIF_RANGE;sinfo.nMin=0;/HScrollsinfo.nMax=cx-1;sinfo.nPage=302;SetScrollInfo(SB_HORZ,&sinfo);HScrollMax=cx-302;

11、/VScrollsinfo.nMax=cy-1;sinfo.nPage=222;SetScrollInfo(SB_VERT,&sinfo);VScrollMax=cy-222;5、為類 CimageWnd 添加構造函數(shù)和析構函數(shù)。在構造函數(shù) CImageWnd:CImageWnd()的定義體內(nèi)加入下面的代碼：HScrollPosition=0;HCurrentPosition=0;HScrollMax=0;VScrollPosition=0;VCurrentPosition=0;VScrollMax=0;lpBits=0;在析構函數(shù) CImageWnd:CImageWnd()的定義體內(nèi)

12、加入下面的代碼：if (lpBits) delete lpBits;6、為類 CimageWnd 添加消息映射。打開文 ImageWnd.h，并添加如下代碼：protected:/AFX_MSG(CImageWnd)afx_msg BOOL OnEraseBkgnd(CDC* pDC);afx_msg void OnHScroll(UINT nSBCode, UINT nPos, CScrollBar* pScrollBar);afx_msg void OnVScroll(UINT nSBCode, UINT nPos, CScrollBar* pScrollBar);afx_msg void

13、 OnPaint();afx_msg int OnCreate(LPCREATESTRUCT lpCreateStruct);/AFX_MSGDECLARE_MESSAGE_MAP()打開文件 ImageWnd.cpp，在析構函數(shù) CImageWnd:CImageWnd()的定義后面，加入下面的代碼：BEGIN_MESSAGE_MAP(CImageWnd, CWnd)/AFX_MSG_MAP(CImageWnd)ON_WM_ERASEBKGND()ON_WM_HSCROLL()ON_WM_VSCROLL()ON_WM_PAINT()ON_WM_CREATE()/AFX_MSG_MAPEND_M

14、ESSAGE_MAP()7、添加消息處理函數(shù)。打開文件 ImageWnd.cpp，加入下面的代碼：#define BACKGROUND RGB(128,128,128)BOOL CImageWnd:OnEraseBkgnd(CDC* pDC)if (!lpBits) pDC->FillSolidRect(0,0,320,240,BACKGROUND);return TRUE;void CImageWnd:OnPaint()CPaintDC dc(this); / device context for paintingif (lpBits)int x,y;x=-HScrollPositio

15、n;y=-VScrollPosition;if (nWidth<320) x=(320-nWidth)/2;if (nHeight<240) y=(240-nHeight)/2;BITMAPINFOHEADER bmi;bmi.biSize=sizeof(BITMAPINFOHEADER);bmi.biWidth=nWidth;bmi.biHeight=nHeight;bmi.biPlanes=1;bmi.biBitCount=24;bmi.biCompression=BI_RGB;bmi.biSizeImage=0;bmi.biXPelsPerMeter=0;bmi.biYPel

16、sPerMeter=0;bmi.biClrUsed=0;bmi.biClrImportant=0;StretchDIBits(dc.m_hDC,x,y,nWidth,nHeight,0,0,nWidth,nHeight,lpBits,(BITMAPINFO *)&bmi,DIB_RGB_COLORS,SRCCOPY);void CImageWnd:OnHScroll(UINT nSBCode, UINT nPos, CScrollBar* pScrollBar)switch(nSBCode)case SB_LINEDOWN:HScrollPosition+=5;break;case S

17、B_LINEUP:HScrollPosition-=5;break;case SB_PAGEDOWN:HScrollPosition+=302;break;case SB_PAGEUP:HScrollPosition-=302;break;case SB_THUMBPOSITION:case SB_THUMBTRACK:HScrollPosition=nPos;break;if (HScrollPosition<0) HScrollPosition=0;if (HScrollPosition>HScrollMax) HScrollPosition=HScrollMax;SetScr

18、ollPos(SB_HORZ,HScrollPosition);if (HCurrentPosition!=HScrollPosition)ScrollWindow(HCurrentPosition-HScrollPosition),0);HCurrentPosition=HScrollPosition;CWnd:OnHScroll(nSBCode, nPos, pScrollBar);void CImageWnd:OnVScroll(UINT nSBCode, UINT nPos, CScrollBar* pScrollBar)switch(nSBCode)case SB_LINEDOWN:

19、VScrollPosition+=5;break;case SB_LINEUP:VScrollPosition-=5;break;case SB_PAGEDOWN:VScrollPosition+=222;break;case SB_PAGEUP:VScrollPosition-=222;break;case SB_THUMBPOSITION:case SB_THUMBTRACK:VScrollPosition=nPos;break;if (VScrollPosition<0) VScrollPosition=0;if (VScrollPosition>VScrollMax) VS

20、crollPosition=VScrollMax;SetScrollPos(SB_VERT,VScrollPosition);if (VCurrentPosition!=VScrollPosition)ScrollWindow(0,(VCurrentPosition-VScrollPosition);VCurrentPosition=VScrollPosition;CWnd:OnVScroll(nSBCode, nPos, pScrollBar);int CImageWnd:OnCreate(LPCREATESTRUCT lpCreateStruct)if (CWnd:OnCreate(lpC

21、reateStruct) = -1)return -1;return 0;三、為 CHistDemoADlg 添加代碼1 、 找 到 并 雙 擊 打 開 文 件 HistDemoADlg.h （ 通 過 工 作 區(qū) 的 FileView ）， 在 classCHistDemoADlg : public Cdialog 前添加#include "ImageWnd.h"2、在 HistDemoADlg.h 的 public 部分，CHistDemoADlg(CWnd* pParent = NULL);之后加入下面的語句：int nWidth;int nHeight;int nL

22、en;int nByteWidth;BYTE *lpBackup;BYTE *lpBitmap;BYTE *lpBits;CString FileName;CImageWnd source,dest;3、單擊菜單欄的 View，在彈出的菜單中選擇 ClassWizard，然后在彈出的對話框中選擇Message Maps 選項卡，在 Class name 下拉列表框中選擇 CHistDemoADlg，在 Object IDs中選擇 CHistDemoADlg，在 Member functions 中選擇雙擊 OnInitDialog， 如果沒有的話，在 Messages 中 雙 擊 WM_INI

23、TDIALOG 添 加 ）， 窗 口 將 跳 轉(zhuǎn) 到 BOOLCHistDemoADlg:OnInitDialog()的定義部分。在“/ TODO: Add extra initialization here”（后面加入下面的代碼：source.Create(0,"Source",WS_CHILD|WS_VISIBLE,CRect(40,40,360,280), this, 10000);dest.Create(0,"Destination",WS_CHILD|WS_VISIBLE,CRect(400,40,720,280), this,10001);至

24、此，編譯我們的建立的程序，界面如下圖所示： 如有任何錯誤不能正常編譯通過，請讀者仔細檢查前面的編程步驟，筆者按此建立過程成功編譯通過并顯示出下面的界面）圖 6單擊按鈕“打開文件”和“直方圖均衡化”，沒有任何反映，因為我們還沒有給它們添加響應。單擊“關閉”按鈕，對話框關閉。四、為“打開文件”按鈕添加響應。1、為類 CHistDemoADlg 添加成員函數(shù) void LoadBitmap ( )。打開工作區(qū)的 ClassView，右鍵盤單擊類 CHistDemoADlg，在彈出的菜單中選擇 Add Member function，在彈出的對話框中加入訪問限定語為 public，函數(shù)類型為 void

25、，函數(shù)聲明為 LoadBitmap 的成員函數(shù)，點擊“OK”按鈕，編輯窗口將跳轉(zhuǎn)到函數(shù) void LoadBitmap ( )的定義部分。在函數(shù) void LoadBitmap ( )的定義部分的定義部分加入下面的代碼：BITMAPINFOHEADER *pInfo;pInfo=(BITMAPINFOHEADER *)(lpBitmap+sizeof(BITMAPFILEHEADER);nWidth=pInfo->biWidth;nByteWidth=nWidth*3;if (nByteWidth%4) nByteWidth+=4-(nByteWidth%4);nHeight=pInfo

26、->biHeight;if (pInfo->biBitCount!=24)if (pInfo->biBitCount!=8)AfxMessageBox("無效位圖");delete lpBitmap;（lpBitmap=0;return;unsigned int PaletteSize=1<<pInfo->biBitCount;if (pInfo->biClrUsed!=0 && pInfo->biClrUsed<PaletteSize)PaletteSize=pInfo->biClrUsed;lp

27、Bits=lpBitmap+sizeof(BITMAPFILEHEADER)+sizeof(BITMAPINFOHEADER);RGBQUAD *pPalette=(RGBQUAD *)lpBits;lpBits+=sizeof(RGBQUAD)*PaletteSize;nLen=sizeof(BITMAPFILEHEADER)+sizeof(BITMAPINFOHEADER)+nByteWidth*nHeight;BYTE *lpTemp=lpBitmap;lpBitmap=new BYTEnLen;BITMAPFILEHEADER bmh;BITMAPINFOHEADER bmi;bmh.

28、bfType='B'+'M'*256;bmh.bfSize=nLen;bmh.bfReserved1=0;bmh.bfReserved2=0;bmh.bfOffBits=54;bmi.biSize=sizeof(BITMAPINFOHEADER);bmi.biWidth=nWidth;bmi.biHeight=nHeight;bmi.biPlanes=1;bmi.biBitCount=24;bmi.biCompression=BI_RGB;bmi.biSizeImage=0;bmi.biXPelsPerMeter=0;bmi.biYPelsPerMeter=0;

29、bmi.biClrUsed=0;bmi.biClrImportant=0;int nBWidth=pInfo->biWidth;if (nBWidth%4) nBWidth+=4-(nBWidth%4);memset(lpBitmap,0,nLen);memcpy(lpBitmap,&bmh,sizeof(BITMAPFILEHEADER);memcpy(lpBitmap+sizeof(BITMAPFILEHEADER),&bmi,sizeof(BITMAPINFOHEADER);BYTE*lpBits2=lpBitmap+sizeof(BITMAPFILEHEADER)

30、+sizeof(BITMAPINFOHEADER);int x,y,p1,p2,Palette;for(y=0;y<nHeight;y+)for(x=0;x<nWidth;x+)p1=y*nBWidth+x;p2=y*nByteWidth+x*3;if (lpBitsp1<PaletteSize) Palette=lpBitsp1;else Palette=0;lpBits2p2=pPalettePalette.rgbBlue;lpBits2p2+1=pPalettePalette.rgbGreen;lpBits2p2+2=pPalettePalette.rgbRed;del

31、ete lpTemp;lpBits=lpBitmap+sizeof(BITMAPFILEHEADER)+sizeof(BITMAPINFOHEADER);if (lpBackup) delete lpBackup;lpBackup=new BYTEnLen;memcpy(lpBackup,lpBitmap,nLen);2、單擊菜單欄的 View，在彈出的菜單中選擇 ClassWizard，然后在彈出的對話框中選擇 Message Maps 選項卡，在 Class name 下拉列表框中選擇 CHistDemoADlg，在 ObjectIDs 中選擇 IDC_OPEN，在 Messages 中單

32、擊 BN_CLICKED，然后再單擊 ADD Function按鈕，將彈出添加成員函數(shù)的對話框，如下圖所示：圖 7接受默認的函數(shù)名，單擊“OK”按鈕，就成功地添加了該成員函數(shù)。單擊“Edit Code”按鈕，窗口將跳轉(zhuǎn)到該成員函數(shù)的定義部分，加入下面的代碼：CFile File=0;CFileDialog dlg(TRUE,0,0,OFN_HIDEREADONLY," 位 圖 文 件 |*.bmp| 所 有 文 件|*.*|",this);if (dlg.DoModal()=IDOK)FileName=dlg.GetPathName();if (!File.Open(Fil

33、eName,CFile:modeRead) return;/ TODO: add loading code hereif (lpBitmap) delete lpBitmap;nLen=File.GetLength();lpBitmap=new BYTEnLen;File.Read(lpBitmap,nLen);LoadBitmap();if (lpBitmap) source.SetImage(nWidth,nHeight,lpBits);3、在類 CHistDemoADlg 的構造函數(shù) CHistDemoADlg(CWnd* pParent /*=NULL*/)中加入下面的代碼：lpBit

34、map=0;lpBackup=0;到此為止，我們所構建的程序已經(jīng)能實現(xiàn)對單擊“打開文件”按鈕的響應。編譯程序，并打開 BMP 文件，如下圖所示：圖 8五、為“直方圖均衡化”按鈕添加響應1、單擊菜單欄的 View，在彈出的菜單中選擇 ClassWizard，然后在彈出的對話框中選擇 Message Maps 選項卡，在 Class name 下拉列表框中選擇 CHistDemoADlg，在 ObjectIDs 中選擇 IDC_HIST，在 Messages 中單擊 BN_CLICKED，然后再單擊 ADD Function按鈕，將彈出添加成員函數(shù)的對話框，如下圖所示：圖 9接受默認的函數(shù)名，單擊

35、“OK”按鈕，就成功地添加了該成員函數(shù)。單擊“Edit Code”按鈕，窗口將跳轉(zhuǎn)到該成員函數(shù)的定義部分，加入下面的代碼：HistogramEq();2、剛剛添加的 HistogramEq()實現(xiàn)直方圖均衡化處理的算法。我們在 HistDemoADlg.cpp中加入下面的代碼：#define Point(x,y) lpPoints(x)+(y)*nWidth#define Point1(x,y) lpPoints1(x)+(y)*nWidthvoid GetPoints(int nWidth,int nHeight,BYTE *lpBits,BYTE *lpPoints)int x,y,p;i

36、nt nByteWidth=nWidth*3;if (nByteWidth%4) nByteWidth+=4-(nByteWidth%4);for(y=0;y<nHeight;y+)for(x=0;x<nWidth;x+)p=x*3+y*nByteWidth;lpPointsx+y*nWidth=(BYTE)(0.299*(float)lpBitsp+2+0.587*(float)lpBitsp+1+0.114*(float)lpBitsp+0.1);void PutPoints(int nWidth,int nHeight,BYTE *lpBits,BYTE *lpPoints)

37、int nByteWidth=nWidth*3;if (nByteWidth%4) nByteWidth+=4-(nByteWidth%4);int x,y,p,p1;for(y=0;y<nHeight;y+)for(x=0;x<nWidth;x+)p=x*3+y*nByteWidth;p1=x+y*nWidth;lpBitsp=lpPointsp1;lpBitsp+1=lpPointsp1;lpBitsp+2=lpPointsp1;3、為類 CHistDemoADlg 添加成員函數(shù) HistogramEq( )。打開工作區(qū)的 ClassView，右鍵盤單擊類 CHistDemoA

38、Dlg，在彈出的菜單中選擇 Add Member function，在彈出的對話框中加入訪問限定語為 public，函數(shù)類型為 void，函數(shù)聲明為 HistogramEq 的成員函數(shù)，點擊“OK”按鈕，編輯窗口將跳轉(zhuǎn)到函數(shù) void CHistDemoADlg:HistogramEq( )的定義部分。在函數(shù) void CHistDemoADlg:HistogramEq()的定義部分加入下面的代碼：if (lpBitmap=0) return;BYTE *lpOutput=new BYTEnByteWidth*nHeight;HistogramEq1(nWidth,nHeight,lpBits

39、,lpOutput);dest.SetImage(nWidth,nHeight,lpOutput);delete lpOutput;NoColor();4、為類 CHistDemoADlg 添加成員函數(shù) HistogramEq1(int nWidth,int nHeight,BYTE*lpInput,BYTE *lpOutput)。打開工作區(qū)的 ClassView，右鍵盤單擊類 CHistDemoADlg，在彈出的菜單中選擇 Add Member function，在彈出的對話框中加入訪問限定語為public，函數(shù)類型為 void，函數(shù)聲明為 HistogramEq1(int nWidth,int nHeig