数字图像处理_杨淑莹_第一章位图基础

1、数字图像处理数字图像处理 杨杨 淑淑 莹莹 教授教授天津理工大学天津理工大学 计算机与通信学院计算机与通信学院课程简介课程简介n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。n是信息科学中发展最快的热点研究方向。n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。培养目标培养目标n培养具有系统、扎实的图像处理理论基础；n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；n良好的编程素质；n培养创新精神；n能够从事数字图像处理工作的应用型高级专门人才。第第1 1章章 位图基础位

2、图基础1.1 数字图像的基本概念 1.2 BMP位图文件类型 1.3 BMP文件存储格式1.4 CDib类库的建立1.5 数字图像处理流程 1.11.1数字图像的基本概念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。1.1.图形图形 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。 2.2.图像图像 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

3、位置的坐标值却是有规则地隐含。 3.3.颜色颜色 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)4.4.数字图像的表示数字图像的表示 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

4、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) 5.5.图像数字化的精度图像数字化的精度 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。1.2 BMP1.2 BMP位图文件类型位图文件类型 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: 单色图像单色图

5、像 灰度图像灰度图像 伪彩色图像伪彩色图像 2424位真彩色图像位真彩色图像1 1单色图像单色图像n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。2.2.灰度图像灰度图像 (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。 f red(x，y) =f green(x，y)= f blue(x，y)(2) 每个像素由8位组成，其值范围从0255，像素值f(x，y)是图像颜色表的表项入口地址。125,153,158,157,127, 70,103,120,129,144,144,150,150,147,150,160,133,154,158,10

6、0,116,120, 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,

7、144,3.3.伪彩色图像伪彩色图像 (1)图像颜色表中的红、绿、蓝颜色分量值不全相等。 f red(x，y)f green(x，y) f blue(x，y)(2) 图像有256种颜色，像素值是图像颜色表的索引地址。4.244.24位真彩色图像位真彩色图像 (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0255，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

8、) (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

9、, 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)1.3 BMP1.3 BMP文件存储格式文件存储格式BMPBMP文件组成文件组成 BMPBMP文件头文件头 位图信息头

10、位图信息头 颜色表颜色表 位图数据位图数据 BMPBMP文件组成文件组成 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 BMPBMP文件头文件头typedef struct tagBITMAPFILEHEADER WORD bfType; / BM DWORD bfSize;/ 文件大小 WORD bfReserved1;/ 0 WORD bfReserved2;/ 0 DWORD bfOffBits; / 位图数据的起始位置

11、，TMAPFILEHEADER;位图信息头位图信息头typedef struct tagBITMAPINFOHEADER DWORD biSize; LONG biWidth; LONG biHeight; WORD biPlanes; / WORD biBitCount； / 每个像素所需的位数, DWORD biCompression; / 位图压缩类型， DWORD biSizeImage; / 位图的大小， LONG biXPelsPerMeter; / LONG biYPelsPerMeter; / DWORD biClrUsed; / 颜色数 DWORD biClrImportan

12、t; / 重要的颜色数 BITMAPINFOHEADER;颜色表颜色表 每一个表项是一个RGBQUAD类型的结构。typedef struct tagRGBQUADBYTE rgbBlue;/ 蓝色BYTE rgbGreen; / 绿色BYTE rgbRed; / 红色BYTE rgbReserved;/ 0 RGBQUAD; 位图信息位图信息- BITMAPINFO- BITMAPINFO结构结构 位 图 信 息 头 和 颜 色 表 组 成 位 图 信 息 ，BITMAPINFO结构定义如下:struct tagBITMAPINFO BITMAPINFOHEADER bmiHeader; R

13、GBQUAD bmiColors1; / 颜色表 BITMAPINFO;位图数据位图数据 结构 数据域 含义 BITMAPFILEHEADER bfType 字节“BM” bfSize 文件总字节数 BfReserved1 0 BfReserved1 0 bfOffBit 位图数据距文件头的偏移量 BITMAPINFOHEADER biSize 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 biPlanes 1 biBitCount 像素的位数（1，4，8，24） biCompression 压缩方式（0表示不压缩） bisizeIm

14、age 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 RGBQUAD rgbBlue 蓝色的比例 rgbGreen 绿色的比例 rgbRed 红色的比例 rgbReserved 0 1 1个像素的真彩色文件个像素的真彩色文件42 4D-BM3A 00 00 00-文件长度00 00 00 00-保留字节36 00 00 00-数据区起始地址28 00 00 00-本结构长度40个字节01 00 00 00-位图的宽度，以

15、像素为单位01 00 00 00-位图的高度，以像素为单位01 00-目标设备的级别，必须为1 18 00-每个像素所需的位数24位 00 00 00 00 -位图压缩类型，必须是 004 00 00 00-位图的大小，以字节为单位00 00 00 00-位图水平分辨率，每米像素数00 00 00 00-位图垂直分辨率，每米像素数00 00 00 00-位图实际使用的颜色表中的颜色数00 00 00 00-位图显示过程中重要的颜色数UltraEdit软件1个像素的个像素的256伪彩色位图文件伪彩色位图文件调色板 256项 数据256256位图文件调色板数据位图文件调色板数据n调色板 256项；

16、n所占字节数：256*4=1024；n1024/16=64行；n总行数43h=4*16+3=67行；n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 1.5 数字图像处理流程数字图像处理流程 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)(1)图像处理阶段图像处理阶段 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)(2)图像分析阶段图像分析阶段 对感兴趣的目标: 检测； 分割； 测量；