数字图像处理---图像空间域变化--灰度变化

图像的空间域变化操作主要有两种，一种是使用卷积模版对图像进行操作，还有一种是单纯对目标像素点进行操作。本文主要讲述后者。
 
 

1. 24位彩图转8位灰度图
 
彩图是每像素占3个字节，而变化成灰度图后每像素占一个字节，彩图在转化为灰度图的同时，抛弃了颜色信息，只保留了图像亮度信息。
 
 

2. 8位灰度图转24位彩图
 
实际上只是在形式上进行转化，转化后的彩图并没有颜色信息。
转化公式为
蓝色分量通道值=绿色分量通道值=红色分量通道值=灰度图通道值

 

转化公式为
灰度图通道值=0.3*蓝色分量通道值+0.59绿色分量通道值+0.11红色分量通道值
彩图没有颜色表，转化为灰度图后，需要给灰度图加颜色表信息。
 

 
 

 

 

 

 

 

 
 
#include "Windows.h"
#include <stdio.h>
#include <iostream.h>
 
unsigned char *pBmpBuffer;             //bmp像素指针
int BmpWidth;                              //位图的宽度
int BmpHeight;                            //位图的高度
RGBQUAD *ColorTable;            //颜色表的指针
int BmpBit;                           //每个像素占用位数
 
bool LoadBmp(char *BmpName);                      //从硬盘中读取BMP文件进内存
bool SaveBmp(char *BmpName);                      //保存bmp文件
bool ColorToGrayTransformation();        //24位彩图转8位灰度图,转化成功返回1，否则返回0
bool GrayToColorTransformation();                 //8位灰度图转24位彩图，成功返回1
 
 
 bool ColorToGrayTransformation()        //24位彩图转8位灰度图,转化成功返回1，否则返回0
{
  if(BmpBit==8)                                  // 不符合条件，退出               
   return 0;

  int LineByte=(BmpWidth*BmpBit/8+3)/4*4;                    //24位彩图每行的字节数
  int LineByte0=(BmpWidth*BmpBit/3/8+3)/4*4;                 //8位灰度图每行字节数
  unsigned char *pBmpBuffer0;           
  int i,j;
 
  pBmpBuffer0=new unsigned char[BmpHeight*LineByte0];           //给8位灰度图分配空间
  ColorTable=new RGBQUAD[256];                                  //给8位灰度图申请颜色表空间
  
  for( i=0;i<256;i++)                                           //给颜色表赋值，0<=B=G=R<=255
  {
 ColorTable[i].rgbBlue=i;
    ColorTable[i].rgbGreen=i;
    ColorTable[i].rgbRed=i;
    ColorTable[i].rgbReserved=0;
  }
  
 
  for(i=0;i<BmpHeight;i++)                                   //根据24位彩图转8位灰度公式，
  {                                                          //0.3B+0.59G+0.11R
 for(j=0;j<BmpWidth;j++)                                       
 {
      *(pBmpBuffer0+i*LineByte0+j)=0.30**(pBmpBuffer+i*LineByte+j*3+0)+
                       
4000
   0.59**(pBmpBuffer+i*LineByte+j*3+1)+
                                0.11**(pBmpBuffer+i*LineByte+j*3+2)+0.5;
 }
  }
 
  delete []pBmpBuffer;                                       //释放原图数据内存
  pBmpBuffer=pBmpBuffer0;                                  //让pBmpBuffer指向新的数据
  BmpBit=BmpBit/3;                                           //修改每像素所占位数为8位
  return 1;
}

bool GrayToColorTransformation()                            //8位灰度图转24位彩图，成功返回1
{
  if(BmpBit==24)                                            // 不符合条件，退出               
   return 0;
  int LineByte=(BmpWidth*BmpBit/8+3)/4*4;                    //8位彩图每行的字节数
  int LineByte0=(BmpWidth*BmpBit*3/8+3)/4*4;                 //24位灰度图每行字节数
  unsigned char *pBmpBuffer0;           
  int i,j;
  pBmpBuffer0=new unsigned char[BmpHeight*LineByte0];           //给24位彩图分配空间
  for(i=0;i<BmpHeight;i++)                                      //灰度图每个像素值给彩色格式中每个通道赋值，三个通道数值相等
  {
   for(j=0;j<BmpWidth;j++)
   {
    for(int k=0;k<3;k++)
    {
     *(pBmpBuffer0+i*LineByte0+j*3+k)=*(pBmpBuffer+i*LineByte+j);
    }
   }
  }
 
  delete []ColorTable;                //释放颜色表内存
  delete []pBmpBuffer;                //释放原图数据内存
  pBmpBuffer=pBmpBuffer0;           //让pBmpBuffer指向新的数据
  BmpBit=BmpBit*3;                    //修改每像素所占位数为24位
  return 1;
}
 
 
void main()
{
 char Load[]="lena.bmp";            
 LoadBmp(Load);
 cout<<"该图的高="<<BmpHeight<<endl<<"该图的宽="<<BmpWidth<<endl<<"每像素的位数="<<BmpBit<<endl;   
   
int i,j,k;
int LineByte=(BmpWidth*BmpBit/8+3)/4*4;                    //图像每行的字节数
 

 

 
 ColorToGrayTransformation();             //或者使用GrayToColorTransformation();    
                                                
 

 char Save[]="lena0.BMP";         
 SaveBmp(Save);
 
 

 delete []pBmpBuffer;                                          //释放pBmpBuffer所指向的内存
 if(BmpBit==8)                                                 //如果有颜色表,释放指向颜色表的内存
  delete []ColorTable;
}
 

 
 
 


                     


Lena的24位彩图效果                                        Lena的8位灰度图效果
 

 
 
 
 

3.  二值化 阈值处理
 
二值化是分段线性变化的特例，是从多值灰度图中提取目标的好手段
通常为设定一个阈值X，把像素分为大于X和小于X两种情况。设输入图像为f(x,y),输出图像为g(x,y)
那么
       g(x,y)=255; 当f(x,y)>X
       g(x,y)=0;   当f(x,y)<X
 

  
void Binary(int threshold)    //二值化和阀值处理
 

{
  if(BmpBit==24)                 //如果是24位彩图，转为8位灰度图
    ColorToGrayTransformation();
 
  int LineByte=(BmpWidth*BmpBit/8+3)/4*4;     //每行字节数

  for(int i=0;i<BmpHeight;i++)
  {
    for(int j=0;j<BmpWidth;j++)
    {
      if(*(pBmpBuffer+i*LineByte+j)<threshold)      //如果像素小于该阈值
       *(pBmpBuffer+i*LineByte+j)=0;
      else
       *(pBmpBuffer+i*LineByte+j)=255;
     }
  }
} 
 
 
void main()
{
 char Load[]="lena.bmp";            
 LoadBmp(Load);
 cout<<"该图的高="<<BmpHeight<<endl<<"该图的宽="<<BmpWidth<<endl<<"每像素的位数="<<BmpBit<<endl;   
   
 int i,j,k;
 int LineByte=(BmpWidth*BmpBit/8+3)/4*4;                    //图像每行的字节数
 
 Binary(128);            //取阈值=128
 
 

 char Save[]="lena0.BMP";         
 SaveBmp(Save);
 
 delete []pBmpBuffer;          //释放pBmpBuffer所指向的内存
 if(BmpBit==8)                 //如果有颜色表,释放指向颜色表的内存
  delete []ColorTable;
}
 

 
 


                 


 
Lena的24位彩图效果                                    Lena的8位灰度图效果
 
 
 
 
   


 
    Lena的阈值取128效果图
 
 
 
 
 


 
 
 

      4. 分段线性变化
 
 

           分段线性变化即灰度线性变化：
 
        [0，a]段的斜率为1，即灰度值为[0,a]经过经过分段线性变化后是不变的g(x,y)==f(x,y)
                             
 
        [a,b]段的斜率大于1，即g(x,y)>f(x,y)    突出了感兴趣的灰度范围显示
 
 
        [b,c]段的斜率小于1  即g(x,y)<f(x,y)    抑制了感兴趣的灰度范围的显示
 
 
        如果是彩图，则分别提取出其3个通道，同上作灰度变化，即可
 
 
       
 
 
        


 
 

            
 
 

                     
 

 

 

       5.   对数变化   
          
            对数变化使低范围像素达到扩展，高范围像素得到压缩，使图像分布均匀
 
 
 
    
                


 
 
 
          6. 指数变化
 
          指数变化使图像高灰度范围得到扩展，低范围像素得到压缩。增大对比度