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图像处理基本算法及软件简介

aqhs 发表于 2022/06/11 20:53:26 2022/06/11

【摘要】简述一些基本的图像处理算法：(1)灰度变换，如线性变换、对数变换；(2)颜色转换，如RGB和YUV互换、真彩色转成伪彩色；(3)灰度图像二值化，如Bayer抖动、误差扩散抖动法；(4)平滑滤波、图像增强、边缘检测；(5)图像插值；(7)图像缩放、旋转、镜像、转置。研制了一款具有特色的图像处理软件，其中运用了上述算法，并具有图像文件打开与保存、显示、处理、热点标记、图形绘制等丰富的功能。

图像处理基本算法及软件简介

基本图像处理算法简述。(1)图像的灰度(亮度)线性变换、(2)对数变换、(3)指数变换、(4)分层切片、(5)直方图均衡、(6)直方图拉伸；(7)色彩的RGB和YUV表示转换；(8)灰度图像Bayer抖动二值化；(9)灰度图像误差扩散抖动法二值化；(10)真彩色图像转换成伪彩色；(11)邻域平均滤波；(12)改进邻域平均滤波；(13)中值滤波；(14)加权平均；(15)颜色HIS和RGB表示的关系；(16)方差均衡图像增强；(17)边缘检测方法；(18)二维离散傅里叶变换；(19)二维离散余弦变换；(20)离散小波变换；(21)图像的近邻域插值；(22)图像的线性插值；(23)图像缩放；(24)图像旋转；(25)图像的镜像变换；(26)图像转置；(27)图像平移；(28)图像轮廓提取；(29)伪彩色图像增强。

研制了一种图像处理软件，其中应用了上述图像处理算法，并形成了具有一定特色的图像处理软件系统，具有图像文件打开与保存、图像显示、图像浏览、图像处理、图像中热点标记、图形绘制、动画制作、等丰富的功能。

图像处理软件主要功能描述

【文件】打开；另存为；保存为1比特图像；打印；属性；系统设置；既往文件；当前文件夹；重载当前图像；编辑热点文件；导出热点数据；标记热点区域；退出。
【显示】移动光标；拖动图像；保持纵横比全图；充满窗口；可选择区域；可放大细节；点属性；下一幅(文件夹中)；上一幅(文件夹中)；第一幅(文件夹中)；最后幅(文件夹中)；自动播放；图像平铺显示。
【几何变换】改变尺寸；左右镜像；上下镜像；旋转；转置；边框形状。
【图像处理】颜色反转；调节RGB颜色；调节HSV颜色；图像滤波；照片美白；亮度范围调节；亮度变换；设置亮度均值；门限二值化；抖动二值化；真彩色转换为256色；256色转换为真彩色；彩色转换为256级灰度；转换为256色伪彩；编辑调色板。
【块处理】平均滤波；中值滤波；消除基线；颜色平滑；方差均衡；方差增强。
【图形】新建图像；清除图像；动态波形；二元函数实时图像；绘制波形；绘制等高线；绘制填充等高线；波浪效果；图像的等值线；颜色替换；AVI动画；GIF动画；数值矩阵。
【数据】复制；粘贴；或粘贴；与粘贴；嵌入粘贴；颜色分量直方图；颜色分量；导出数据。
【帮助】关于；热键说明；使用说明；退出。
【选择处理】复制区域；作为新图；颜色反转；定义区域。

摘要：简述一些基本的图像处理算法：(1)灰度变换，如线性变换、对数变换；(2)颜色转换，如RGB和YUV互换、真彩色转成伪彩色；(3)灰度图像二值化，如Bayer抖动、误差扩散抖动法；(4)平滑滤波、图像增强、边缘检测；(5)图像插值；(7)图像缩放、旋转、镜像、转置。研制了一款具有特色的图像处理软件，其中运用了上述算法，并具有图像文件打开与保存、显示、处理、热点标记、图形绘制等丰富的功能。

参考文献

[1] 钟志光，卢君，刘伟荣编著. Visual C++.NET数字图像处理实例与解析[M]. 北京清华大学出版社. 2003年6月第1版.
[2] 吕凤军编著. 数字图像处理编程入门—做一个自己的Photoshop[M]. 北京清华大学出版社. 1999年9月第1版.
[3] 田捷，沙飞，张新生编著. 实用图像分析与处理技术[M]. 北京电子工业出版社. 1995年1月第1版.
[4] 阮秋琦编著. 数字图像处理学[M]. 北京电子工业出版社. 2001年1月第1版.
[5] 孙家广，杨长贵编著. 计算机图形学(新版)[M]. 北京清华大学出版社. 1995年5月第1版.
[6] 徐蔓，邵剑林，赵坚编译. C语音实用图像处理获取、处理、存储[M]. 北京海洋出版社. 1992年2月第1版.
[7] 徐建新，王超琼改编. PC图像处理技巧与实践[M]. 北京学苑出版社. 1994年11月第1版.
[8] 张建敏，谷彦国，曹鲁湘译. Windows环境下的多媒体程序设计[M]. 北京学苑出版社. 1994年3月第1版.
[9] 木杉，东岳译. Windows图像处理实用技术和范例[M]. 北京学苑出版社. 1994年9月第1版.
[10] 高文著. 多媒体数据压缩技术[M]. 北京电子工业出版社. 1994年4月第1版.
[11] 程存学，朱晓昆著. 计算机视觉—底层处理技术[M]. 北京电子工业出版社，1993年7月第1版.

一款图像处理软件介绍

研制了一款图像处理软件(cbsImage.exe)，其中应用了上述图像处理算法，并形成了具有一定特色的图像处理软件系统。具有图像文件打开与保存、图像显示、图像处理、图像中热点标记、图形绘制等丰富的功能。

(1) 菜单内容

一系列BMP像，存储在一个文件夹里，依次按照文件名排列，图像的长宽尺寸相等，文件格式为BMP Windows格式而非OS/2格式。可以使用图像编辑工具（如Windows画笔，Photoshop等）来生成上述系列文件。将这一系列BMP文件合并生成一个AVI文件。系列BMP文件中不合适的文件列表保存在aviErrFiles.txt。菜单操作：《图形》→ 《AVI动画》。

(3) GIF动画制作

一系列BMP像，存储在一个文件夹里，依次按照文件名排列，图像的长宽尺寸相等，颜色均为8比特彩色图像，文件格式为BMP Windows格式而非OS/2格式。可以使用图像编辑工具（如Windows画笔，Photoshop等）来生成上述系列文件。将这一系列BMP文件合并生成一个GIF文件。系列BMP文件中不合适的文件列表保存在gifErrFiles.txt。菜单操作：《图形》→ 《GIF动画》。

(4) 热点定义

与图像相关联的热点文件是前缀与图像文件相同，后缀为htxt的文件；*.htxt是一个ASCII文件，可用记事本等程序打开并修改。文件中一行定义一个热点区域，例如：“1001,324,47,402,89,Open,D:\demo\x.jpg,Reserved”，对应为“ID,x1,y1,x2,y2,Title,响应,保留”。ID:代码，确保区域唯一性，1000以后是与相应文件对应，1000以内是内部编程使用；x1,y1,x2,y2:是热点区域在图像中的位置，像素；Title:是显示的标题；在图像中用鼠标点击该标题时的响应，ID>=1000对应的是文件，ID<1000没有使用；保留：暂时未使用。与热点相关的菜单操作有：《文件》→《编辑热点文件》；《文件》→《导出热点数据》；《文件》→《标记热点区域》；《显示》→《可选择区域》：出现对话框，输入其中热点区域的参数，添加热点定义保存在文件*_HOTS.htxt之中，完成之后该名为*.htxt即可。

(5) 数值矩阵的图像化显示

图形>数值矩阵：读入ASCII文件，里面由数值矩阵构成，若干行和列。如果是三列或者四列，可以被认为是三维点云数据；如果是四列则第4列为该点的颜色控制值；点云数据经过三维插值后形成图像化显示数据。菜单操作：《图形》→《数值矩阵》。演示的动态图像，菜单操作：《图形》→《二元函数实图像》：可显示演示的二元函数图像，以及产生演示数据，可用这些数据来测试GIF动画制作与分解。

(6) 设置文件

设置文件名称为cbsImage.ini，与应用程序保存在同一目录下。
[cbsImage]
ProgramTitle=Image Processing ;程序标题
Version=Version: 2.0.0 ;软件版本号
StartupImage=DEMO1.JPG ;程序启动时打开的图像文件
HotNotePos=1 ;热点区域说明显示位置，0左上角，1顶部居中,2右上角,3右边居中,4右下角,5底部居中,6左下角,7左边居中,8热点右下角
FolderPos=0 ;文件夹中图像浏览时文件列表显示位置，0左上角，2右上角，4右下角，6左下角
JpegQuality=1 ;JPEG图像压缩质量控制，0高质量，1中等质量，2低质量

(7)带命令行运行

cbsImage.exe "d:\Picture\wall.jpg"

(8) 快捷键

PageUp: 上一幅图像(历史中)
PageDn: 下一幅图像(历史中)
Home: 第一幅图像(历史中)
End: 最后一幅图像(历史中)

1: 第一幅图像(文件夹中)
2: 最后一幅图像(文件夹中)
F1或者A: 下一幅图像(文件夹中)
F2或者B: 上一幅图像(文件夹中)

图像平铺显示时，使用PageUp,PageDown,Home,End,右箭头,左箭头,空格，回车键。