图像灰度变化程序的设计与图像处理综合训练

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1、*******************实践教学*******************兰州理工大学计算机与通信学院计算机图象处理综合训练题目：图像灰度变化程序设计26目录摘要1一、前言3二、算法分析与描述4三、详细设计过程7四、调试过程中出现的问题及相应解决办法9五、程序运行截图及其说明10六、简单操作手册11设计总结12参考资料13致谢14附录1526摘要计算机图像处理与分析是集光学、数学、计算机科学、电子学、信息论、控制论、物理学、心理学和生理学等学科的一门综合性边缘科学。随着计算机科学的迅猛发展，以及与近代发展的新理论如小波分析、马尔柯夫随机场、分形学、数学形态学、人工

2、智能和人工神经网络等的结合，计算机图像处理与分析近年来获得了长足的进展，呈现出强大的生命力。已在科学研究、工农业生产、军事技术、医疗卫生、教育等许多领域等到广泛的应用，产生了巨大的经济和社会效益，对推动社会发展，改善人们生活水平都起到了重要的作用。本程序设计主要实现对对比度线性展宽、灰级窗处理和直方图均衡化的处理，从而达到我们所需的要求，进而将其应用到特殊领域。在图像处理中主要用VC++编写图像处理程序，并调用C++图像处理的部分内部函数进行处理。关键词：数字图像处理；对比度线性展宽；灰度窗处理；直方图均衡化26一、前言图像处理(imageprocessing)，用计算机对

3、图像进行分析，以达到所需结果的技术。又称影像处理。基本内容图像处理一般指数字图像处理。数字图像是指用数字摄像机、扫描仪等设备经过采样和数字化得到的一个大的二维数组，该数组的元素称为像素，其值为一整数，称为灰度值。图像处理技术的主要内容包括图像压缩，增强和复原，匹配、描述和识别3个部分。常见的处理有图像数字化、图像编码、图像增强、图像复原、图像分割和图像分析等。图像处理一般指数字图像处理。灰度变换主要针对独立的像素点进行处理，通过改变原始图像数据所占有的灰度范围而使图像在视觉上得到改观，没有利用像素点之间的相互关系。因此，灰度变换处理方法也叫点运算。点运算是一种既简单又重要的

4、技术，一幅输入图像经过点运算后将产生一幅新的输出图像，由输入像素点的灰度值决定相应的输入像素点的灰度值。26二、算法分析与描述2.1对比度扩展对比度：通俗地讲，就是亮暗的对比程度。设有一幅图，由于成象时光照不足，使得整幅图偏暗，（灰度范围从0到63）；或者成象时光照过强，使得整幅图偏亮，（灰度范围从200到255），我们称这些情况为低对比度，即灰度都挤在一起，没有拉开。灰度扩展的意度的目的，图2-1说明对比度扩展的原理思就是把你所感兴趣的灰度范围拉开，使得该范围内的像素，亮的越亮，暗的越暗，从而达到了增强对比度的目的。我们可以用图2-1来说明对比度扩展的原理。图2-1 对比

5、度扩展的原理图2.1中的横坐标gold表示原图的灰度值，纵坐标gnew表示gold经过对比度扩展后得到了新的灰度值。a,b,c为三段直线的斜率，因为是对比度扩展，所以斜率b>1。g1old和g2old表示原图中要进行对比度扩展的范围，g1new和g2new表示对应的新值。用公式表示为  26显然要得到对比度扩展后的灰度，我们需要知道a,b,c,g1old,g2old五个参数。由于有新图的灰度级别也是255这个约束，所以满足ag1old+b(gold-g1old)+c(255-g2old)=255这个方程。这样，我们只需给出四个参数，而另一个可以代入方程求得。我们假设a=c，

6、这样，我们只要给出b，g1old和g2old，就可以求出a=(255-b(g2old-g1old))/(255-(g2old-g1old))要注意的是，给出的三个参数必须满：(1)b*(g2old-g1old)<=255；(2)(g2old-g1old)<=255。2.2灰级窗处理灰级窗也称为灰度窗口，灰级窗可以看作是对比度扩展的一个特例，它是将某一区间的灰度级和其它部分（背景）分开，只显示指定灰度级范围内的信息。灰级窗的原理如图2-2所示g2550ab255f图2-2 灰级窗的原理不难看出，只要令比度扩展中的α=γ=0就实现了灰级窗。我们只要给出范围的两个端点，斜率β就可

7、以用方程β(b-a)=255求出，灰级窗的原理和对比度扩展的原理类似。262.3直方图均衡直方图均衡化处理的中心思想是把原始图像的灰度直方图从比较集中的某个灰度区间变成在全部灰度范围内的均匀分布。是对在图像中像素个数多的灰度级进行展宽，而对像素个数少的灰度级进行缩减。从而达到清晰图像的目的。直方图均衡化（平滑化）是一种最常用的直方图修正，它是把给定图像的直方图分布改造成均匀直方图分布。直方图均衡化导致图像的对比度增加。由信息学的理论来解释，具有最大熵（信息量）的图像为均衡化图像。直观地讲，直方图均衡化一方面要求尽量