数字图像处理-杨淑莹-第一章位图基础

数字图像处理杨淑莹教授天津理工大学计算机与通信学院课程简介数字图像处理是计算机、通信、信息、控制等相关专业的核心课，同时也是绝大部分专业的选修课。是信息科学中发展最快的热点研究方向。图像处理技术已渗透到计算机、通信、交通运输、医学、军事等多个领域，与人们的生活紧密相关。培养目标培养具有系统、扎实的图像处理理论基础；在图像信息的获取、传递、处理及应用等方面具有较深的专业知识、较强的应用能力和实践动手能力；良好的编程素质；培养创新精神；能够从事数字图像处理工作的应用型高级专门人才。第1章位图基础1.1数字图像的基本概念1.2BMP位图文件类型1.3BMP文件存储格式1.4CDib类库的建立1.5数字图像处理流程1.1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：一种为图形，另一种为图像。注意：图形、图像在存储结构和表示方法上着根本的区别。1.图形由指令集合组成，指令由位置、形状、颜色等描述。显示时执行命令，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，颜色或亮度隐含且统一地描述。2.图像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。3.颜色色度学理论认为，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。因此，自然界的图像可用基于位置坐标的三维函数来表示，即：f(x,y,z)={fred(x,y,z),fgreen(x,y,z),fblue(x,y,z)}4.数字图像的表示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)。在计算机内通常用二维数组来表示数字图像的矩阵，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。f(0，0)f(0，1)….f(0，M-1)f(1，0)f(1，1)….f(1，M-1)f(N-1，0)f(N-1，1)….f(N-1，M-1)5.图像数字化的精度分辨率:分辨率指图像数字化的空间精细程度，有显示分辨率和图像分辨率两种不同的分辨率。颜色深度:数字图像的颜色深度表示每一像素的颜色值所占的二进制位数。颜色深度越大则能表示的颜色数目越多。1.2BMP位图文件类型颜色深度的不同，就产生不同种类的图像文件，在计算机中常使用如下类型的图像文件:单色图像灰度图像伪彩色图像24位真彩色图像1．单色图像单色图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。2.灰度图像(1)文件带有图像颜色表，共有256项，每一表项由红、绿、蓝三色分量组成。fred(x，y)=fgreen(x，y)=fblue(x，y)(2)每个像素由8位组成，其值范围从0~255，像素值f(x，y)是图像颜色表的表项入口地址。125,153,158,157,127,70,103,120,129,144,144,150,150,147,150,160,133,154,158,100,116,120,97,74,54,74,118,146,148,150,145,157,155,163,95,112,123,101,137,108,81,71,63,81,137,142,146,152,167,69,85,59,65,43,85,34,69,78,104,101,117,132,134,149,54,46,38,44,38,36,44,36,25,48,115,113,114,124,135,152,58,30,44,35,28,69,144,147,57,60,93,106,119,124,131,144,3.伪彩色图像(1)图像颜色表中的红、绿、蓝颜色分量值不全相等。fred(x，y)≠fgreen(x，y)≠fblue(x，y)(2)图像有256种颜色，像素值是图像颜色表的索引地址。4.24位真彩色图像(1)每一像素由RGB三个分量组成。(2)每个分量各占8位，取值范围为0~255，每个像素24位。(207,137,130)(220,179,163)(215,169,161)(210,179,172)(210,179,172)(207,154,146)(217,124,121)(215,169,161)(216,179,170)(216,179,170)(207,137,120)(159,51,71)(213,142,135)(216,179,170)(221,184,170)(190,89,89)(204,109,113)(204,115,118)(216,179,170)(220,188,176)(190,77,84)(206,95,97)(217,113,113)(189,85,97)(222,192,179)(150,54,71)(177,65,73)(145,39,65)(150,47,67)(112,20,56)(136,38,65)(112,20,56)(112,20,56)(109,30,65)(112,20,56)(95,19,64)(136,38,65)(91,11,56)(113,25,60)(103,19,59)(81,12,59)(126,62,94)(138,46,71)(103,19,59)(158,65,83)(124,40,70)(145,62,79)(130,46,73)1.3BMP文件存储格式BMP文件组成BMP文件头位图信息头颜色表位图数据BMP文件组成BMP文件由文件头、位图信息头、颜色信息和图像数据四部分组成。位图结构如下所示:位图文件头结构BITMAPFILEHEADER位图信息头结构BITMAPINFOHEADER位图颜色表RGBQUAD位图像素数据BMP文件头typedefstructtagBITMAPFILEHEADER{WORDbfType;//BMDWORDbfSize;//文件大小WORDbfReserved1;//0WORDbfReserved2;//0DWORDbfOffBits;//位图数据的起始位置，}TMAPFILEHEADER;位图信息头typedefstructtagBITMAPINFOHEADER{DWORDbiSize;LONGbiWidth;LONGbiHeight;WORDbiPlanes;//WORDbiBitCount；//每个像素所需的位数,DWORDbiCompression;//位图压缩类型，DWORDbiSizeImage;//位图的大小，LONGbiXPelsPerMeter;//LONGbiYPelsPerMeter;//DWORDbiClrUsed;//颜色数DWORDbiClrImportant;//重要的颜色数}BITMAPINFOHEADER;颜色表每一个表项是一个RGBQUAD类型的结构。typedefstructtagRGBQUAD{BYTErgbBlue;//蓝色BYTErgbGreen;//绿色BYTErgbRed;//红色BYTErgbReserved;//0}RGBQUAD;位图信息--BITMAPINFO结构位图信息头和颜色表组成位图信息，BITMAPINFO结构定义如下:structtagBITMAPINFO{BITMAPINFOHEADERbmiHeader;RGBQUADbmiColors[1];//颜色表}BITMAPINFO;位图数据结构数据域含义BITMAPFILEHEADERbfType字节“BM”bfSize文件总字节数BfReserved10BfReserved10bfOffBit位图数据距文件头的偏移量BITMAPINFOHEADERbiSize本结构大小的字节数biWidth位图的宽度，单位为像素点biHeight位图的高度，单位为像素点biPlanes1biBitCount像素的位数（1，4，8，24）biCompression压缩方式（0表示不压缩）bisizeImage位图数据的字节数biXpelsPerMeter水平分辨率（像素点/米）biYpelsPerMeter垂直分辨率（像素点/米）biClrUsed图像中使用的颜色数biClrImportant图像中重要的颜色数RGBQUADrgbBlue蓝色的比例rgbGreen绿色的比例rgbRed红色的比例rgbReserved01个像素的真彩色文件424D-BM3A000000-文件长度00000000-》保留字节36000000---》数据区起始地址28000000--》本结构长度40个字节01000000--》位图的宽度，以像素为单位01000000--》位图的高度，以像素为单位0100---》目标设备的级别，必须为11800--》每个像素所需的位数24位00000000---》位图压缩类型，必须是004000000---》位图的大小，以字节为单位00000000--》位图水平分辨率，每米像素数00000000---》位图垂直分辨率，每米像素数00000000---》位图实际使用的颜色表中的颜色数00000000---》位图显示过程中重要的颜色数UltraEdit软件1个像素的256伪彩色位图文件调色板256项数据256位图文件调色板数据调色板256项；所占字节数：256*4=1024；1024/16=64行；总行数43h=4*16+3=67行；文件头占3行；所以占64行。每行16字节，可以存储4个表项，64*4=256个表项。获得文件路径名打开位图文件读取BITMAPFILEHEADER结构读取BITMAPINFOHEADER结构得到位图大小，分配内存空间BMP格式？开始获得数据的起始位置,保存起始位置指针结束图像显示的流程图得到数据起始位置指针，并得到图象的宽、高等信息信息使用文件中颜色表创建调色板调色板调入设备环境设定参数，显示位图恢复原调色板设定参数显示位图带有颜色表？结束开始1.5数字图像处理流程流程分为三个阶段:(1)图像处理阶段(3)图像理解阶段(2)图像分析阶段(1)图像处理阶段在像素级上进行处理，几何校正；灰度变换处理；图像噪声滤除；边界锐化处理等。(2)图像分析阶段对感兴趣的目标:检测；分割；测量；特征提取等。分析的结果能为用户提供描述目标特点和性质的数据。(3)图像理解阶段对图像里各目标的性质和它们之间相互关系的研究，与人类的思维类似。对描述对象抽象出来；了解把握图像内容；解释客观场景；指导和规划行为。1.6数字图像处理的应用(1)遥感航天中的应用(2)生物医学中的应用(3)工业应用(4)军事公安领域中的应用(5)其它应用医学领域计算机视觉地理信息系统交通领域产品质量检测指纹识别谢谢！