编程实现计算图像直方图、图像熵解析

数字图像处理实验报告——图像常用格式及显示

武汉大学

2016.04

1 实验内容

本实验报告主要介绍

主要内容

1. 理解灰度映射原理；

2. 掌握灰度映射计算方法；

3. 理解图像直方图的定义；

4. 理解图像直方图的作用；

5. 理解图像熵的定义及作用;

6. 掌握图像直方图计算方法；

7. 掌握图像熵的计算方法；

8. 进一步熟悉图像文件256色、24位真彩色BMP图像格式；

9. 进一步熟悉Visual C＋＋ 6.0编程界面，及使用方法；

10. 熟悉Visual C＋＋中绘图函数方法；

11. 编程完成计算图像几种灰度映射；

12. 编程实现计算图像直方图、图像熵；

13. 编程绘制图像直方图；

14. 根据不通灰度映射处理观察图像直方图变化；

15. 总结实验过程（实验报告）：编程、调试、结果、分析、结论。

主要目的

1. 建立相关实验环境：从指定服务器指定位置拷贝实验相关材料，包括：实验要求，实例程序，示例图像，VC＋＋6.0程序，实验相关幻灯片；

2. 使用实验一建立的简单多文档应用程序框架及、图像夺取和显示功能，进一步熟悉图像的格式及显示，熟悉图像的组织和存储方式。

3. 编写图像线性灰度映射：

4. 编写图像直方图统计程序：

5. 观察图像直方图

主要函数说明

1.void CZhangyanImageView::OnProcessZhifangtu()

函数目的：在用户界面中添加直方图处理，并添加函数在.cpp文件中

函数参数说明：建立直方图处理函数

2.void CZhangyanImageView::OnProcessLinetran()

函数目的：在用户界面中添加灰度变换处理，并添加函数在.cpp文件中函数参数说明：建立灰度变换处理函数

主要代码注释

1.灰度变换函数代码

CZhangyanImageDoc* pDoc = GetDocument();//定义引用doc的指针ASSERT_V ALID(pDoc);

unsigned char * pBits=pDoc->m_pBits;//把文件中的m_pBits赋予pBits

int nWidth=pDoc->imageWidth;

int nHeight=pDoc->imageHeight;//定义整形的image图片宽和高

int nValue=0;

double dValue=0.0;

long lTotal=0;

long lTotalD=0;

long lTotalL=0;

int ab=100,bb=255,a=0,b=255;//定义原图像的灰度值0-255范围，定义处理后图像灰度值100-255范围

if(pBits==NULL) return ;//遍历完成则返回

for(int i=0;i

{

lTotalL=nWidth*i;//统计出宽*当前高

for(int j=0;j

{

lTotalD=lTotalL+j;//统计出第几个像素

nValue=*(pBits+lTotalD);// 采用int nValue= *

（m_pBits imageWidth * i+j ）公式获得图像点灰度值

dValue=ab+1.0*(bb-ab)/(b-a)*(nValue-a);//套用灰度变换公式

pBits[lTotalD]=int(dValue);

}

}//对图像进行遍历与灰度处理

Invalidate();//强制显示改变了的图像

2．直方图生成函数

m_bShow=TRUE;

CZhangyanImageDoc* pDoc = GetDocument();//定义引用doc的指针

ASSERT_V ALID(pDoc);

unsigned char * pBits=pDoc->m_pBits; //把文件中的m_pBits图像指针赋予pBits

int nWidth=pDoc->imageWidth;

int nHeight=pDoc->imageHeight; //定义整形的image图片宽和高

int nValue=0;

long lTotal=0;

long lTotalD=0;

long lTotalL=0;

dMax=0;

dMaxG=0;

dMaxB=0;//数据初始化赋值存储图像灰度像素的计数

if(pBits==NULL) return ;

if(pDoc->m_nColorBits==8) //对图像进行是否是8彩色的判断{

for(int k=0;k<256;k++)

{m_lValue[k]=0;

m_dValue[k]=0.0;

}

for(int i=0;i

{

lTotalL=nWidth*i;

for(int j=0;j

{

lTotalD=lTotalL+j;

nValue=*(pBits+lTotalD);//统计灰度值

m_lValue[nValue]=m_lValue[nValue]+1;//加1 }

}

lTotal=nWidth*nHeight;

for(INT k=0;k<256;k++)

{

m_dValue[k]=1.0*m_lValue[k]/lTotal;

if(dMax

}

}//对图像进行遍历并统计直方图数据

long nValueG=0;

long nValueB=0;//统计R G B

if(pDoc->m_nColorBits==24) //对图像进行是否是24彩色的判断{

for(int k=0;k<256;k++)

{m_lValue[k]=0;

m_dValue[k]=0.0;

m_lValueG[k]=0;

m_dValueG[k]=0.0;

m_lValueB[k]=0;

m_dValueB[k]=0.0;//

}

for(int i=0;i

{

lTotalL=nWidth*i;

for(int j=0;j

{

lTotalD=(lTotalL+j)*3;

nValue=*(pBits+lTotalD);

m_lValue[nValue]=m_lValue[nValue]+1;

nValueG=*(pBits+lTotalD+1);

m_lValueG[nValueG]=m_lValueG[nValueG]+1;

nValueB=*(pBits+lTotalD+2);

m_lValueB[nValueB]=m_lValueB[nValueB]+1;

}

}

lTotal=nWidth*nHeight;

for(int k=0;k<256;k++)

{

m_dValue[k]=1.0*m_lValue[k]/lTotal;

if(dMax

m_dValueG[k]=1.0*m_lValueG[k]/lTotal;

if(dMaxG

m_dValueB[k]=1.0*m_lValueB[k]/lTotal;

if(dMaxB

}

}//对图像进行遍历并统计直方图数据

Invalidate();/强制显示改变了的图像

3.变量声明

void DrawGraph(CDC * pDC);//绘制直方图函数

long m_lValue[256];//红色分量灰度统计

double m_dValue[256];// 红色分量灰度频数

long m_lValueG[256]; //绿色分量灰度统计

double m_dValueG[256]; // 绿色分量灰度频数

long m_lValueB[256]; //蓝色分量灰度统计

double m_dValueB[256]; //蓝色分量灰度频数

double dMax,dMaxG,dMaxB;//红、绿、蓝频数最大值

BOOL m_bShow;//是否显示直方图

4.图形绘制

CZhangyanImageDoc* pDoc = GetDocument();

ASSERT_V ALID(pDoc);// CCCJImageDoc* pDoc 在各人的程序中不一样unsigned char * pBits=pDoc->m_pBits;

int X0=0+5;

int Y0=510;

int WX=768+3,HY=500;

int H=375;

int W=256;

CPen cyPen(PS_SOLID,2,RGB(255,255,0));

CPen * oldPen=pDC->SelectObject(&cyPen);

pDC->MoveTo(X0,Y0);

pDC->LineTo(X0+WX,Y0);

pDC->MoveTo(X0,Y0);

pDC->LineTo(X0,Y0-HY);

pDC->MoveTo(X0,Y0-HY);

pDC->LineTo(X0+WX,Y0-HY);

pDC->MoveTo(X0+WX,Y0);

pDC->LineTo(X0+WX,Y0-HY);

pDC->SelectObject(&oldPen);//设置直方图的区域

{

CPen redPen(PS_SOLID,1,RGB(255,0,0));

oldPen=pDC->SelectObject(&redPen);

for(int i=0;i<256;i++)

{

int x0,y0,x1,y1;

double dy;

x0=X0+i*3;

y0=Y0;

x1=X0+i*3;

dy=Y0-1.0*H*m_dValue[i]/dMax;

y1=int(dy+0.5);

pDC->MoveTo(x0,y0);

pDC->LineTo(x1,y1); //进行绘图操作

}

pDC->SelectObject(oldPen);

//以下略去对于24位的解释

1.1灰度变换结果

图灰度变换结果1.2图像直方图

图读取图像直方图

2实验日志

2.1实验中遇到问题

较于上次试验，本次试验显得轻车熟路许多，内容与调试也比较简单，感觉编写实验报告中遇到的最大困难就是对代码的阐述。C++中指针是比较难的，再加上vs开发中结构架构的重叠，各种的声明，比较复杂，仔细的阅读了懂得了

int nValue= *（m_pBits imageWidth * i +j ）代表了灰度值的获取，再结合灰度变换的公式，就很快清楚了进行灰度变换函数的意思，对于直方图数据采集中出现的很多变量感觉不好理解，对于DrawGraph函数绘制的理解还是比较弱的，希望下次实验时让学长来解疑答惑，总之，这次试验按部就班的成功完成，要尽力完善一下自己对c++的理解，获益匪浅。