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1、第三章 VC图像编程基础,3.1 VC+可视化编程3.2 位图基础3.3 设计CImage类 3.4 使用CImage类 3.5 图像的显示3.6 CImage类应用实例,3.1 VC+可视化编程,3.1.1 概述 VC+是Microsoft公司推出的开发Win 32应用程序的面向对象的可视化集成工具。VC+提供了Microsoft基础类库(MFC)，对Windows 所用的Win 32应用程序接口(API)进行了彻底的封装，从而可以使用面向对象的方法来进行Win 32应用程序的开发。优点：大大缩短了应用程序开发周期，降低了开发成本，也将程序员从大量的复杂劳动中解放出来。,VC+包含源代码文本
2、编辑器、设计用户界面（菜单、对话框、图标等）的资源编辑器、项目管理器、检查程序错误的集成调试器等工具。它还提供了功能强大的应用程序向导工具AppWizard和类向导工具ClassWizard。AppWizard用于生成各种不同类型的具有Windows界面风格的应用程序的基本框架；在生成应用程序框架后，使用ClassWizard便可轻松完成创建新类、定义消息处理函数、重载虚拟函数等操作。,3.1.2 用户界面,图3-1 VC+6.0用户界面,用VC+6.0开发应用程序主要涉及三大类型的文件：文件（Files）、项目（Projects）和工作区（Workspaces）。在VC+6.0中，通常意义下
3、开发一个Windows应用程序是指生成一个项目，该项目包含着一组相关的文件，如各种头文件（.h）、实现文件（.cpp）、资源文件（.rc）、图标文件（.ico）、位图文件（.bmp）等，而该项目必须在一个工作区打开。当第一次建立一个应用程序时，应选择新建一个项目，此时VC+6.0自动建立一个工作区，并把新建的项目在该工作区中打开，以后要对该项目进行修改、补充、增加等工作，只要打开对应的工作区即可。,VC+6.0以项目工作区（Project Workspace）的方式来组织文件、项目和项目配置，通过项目工作区窗口可以查看和访问项目中的所有元素。首次创建项目工作区时，要创建一个项目工作区目录、一个
4、项目工作区文件、一个项目文件和一个工作区选项文件。项目工作区文件用于描述工作区及其内容，扩展名为.dsw。项目文件用于记录项目中各种文件的名字和位置，扩展名为.dsp。工作区选项文件用于存储项目工作区设置，扩展名为.opt。,项目工作区窗口主要由三个面板构成，即FileView、ResouceView和ClassView，分别用于显示项目中定义的C+类、资源文件和包含在项目工作区中的文件。每个面板用于指定项目工作区中所有项目的不同视图，视图中每个文件夹可以包含其他文件夹或各种元素（如，子项目、文件、资源、类和标题等）。通过项目工作区窗口可以定位到项目中的任一位置，以对其进行相应的编辑（源程序、
5、资源等）,文本编辑器的使用与Word非常类似，通过它可方便的进行程序源代码的输入、编辑和修改工作。在资源编辑器中可进行各种资源的编辑工作，如对话框、图标、菜单、位图等，从而直观地设计程序的用户界面。输出窗口用于显示项目建立过程中所产生的错误信息、调试过程中的输出信息等，用它可以方便地定位到工程中的错误位置，观察到程序调试过程中的输出结果。,3.1.3 框架和文档视结构 基于MFC的应用程序框架是VC+编程的骨架。运用MFC应用程序框架具有如下优点：（1）标准化的程序结构和用户接口：这对具有标准用户界面的Win 32程序来说，可以极大地减轻程序员的负担，使程序员不必过多地考虑界面，而把主要精力放
6、在程序设计上，以提高程序设计的效率。（2）框架产生的程序代码短，运行速度快，具有很大的灵活性。（3）MFC封装了Win 32 SDK中的几乎所有的函数，能够实现Win 32系统的任何功能。,MFC框架的核心是文档视结构（Document-View Architecture）。简单地说，文档视结构就是将数据和对数据的观察相分离，文档仅处理数据的读、写等操作，视则是显示和处理数据的窗口，视可以操作文档中的数据。MFC框架的基本结构包括应用程序对象、主框架窗口、文档、视等，框架通过命令和消息将它们结合在一起，共同对用户的操作做出响应。应用程序的对象类由CWinApp派生，一个应用程序有且仅有一个应用
7、程序对象，它负责应用程序实例的初始化和进程结束时的资源清除，以及创建和管理应用程序所支持的所有文档模板的工作。,主框架窗口是应用程序的主窗口。MFC框架定义了两种基本的主框架窗口类，即单文档接口SDI（Single Document Interface）主框架窗口类和多文档接口MDI（Multiple DocumentInterface）主框架窗口类。对于SDI，视是主框架窗口的子窗口；对于MDI，必须从CMDIChildWnd派生出主框架窗口的子窗口，视是该子窗口的子窗口。,文档类由CDocument类派生，文档是一个应用程序数据元素的集合，它构成应用程序所使用的数据单元，另外，它还提供了管
8、理和维护数据的手段。文档是一种数据源，数据源有很多种，最常见的是磁盘文件，但它不一定是一个磁盘文件，文档的数据源也可以来自串行口、网络或摄像机输入信号等。,视类从CView或其子类（CEditView、CFormView、CRecordView、CScrollView等）派生，是数据的用户窗口，为用户提供了文档可视的数据显示，它将文档的部分或全部内容显示在窗口中。视还给用户提供了一个与文档中的数据进行交互的界面，它把用户的输入转化为对文档中数据的操作。每个文档都会有一个或多个视显示，一个视既可以输出到屏幕窗口中，也可以输出到打印机上。,图3-2 MFC应用程序框架结构（a）SDI框架结构；(b
9、)MDI框架结构,文档视结构大大简化了多数应用程序的设计开发过程。它带来的好处主要有：（1）将数据操作和数据显示、用户界面分离。这是一种“分而治之”的思想，这种思想使得模块划分更加合理、模块独立性更强，同时也简化了数据操作和数据显示、用户界面设计工作。文档只负责数据管理，不涉及用户界面；视只负责数据输出与用户界面的交互，可以不考虑应用程序的数据是如何组织的，甚至当文档中的数据结构发生变化时也不必改动视的代码。,（2）MFC在文档视结构中提供了许多标准操作界面，包括新建文件、打开文件、保存文件、打印等，减轻了用户的工作量。用户不必再编写这些重复的代码，从而可以把更多的精力放到编写应用程序特定功能
10、的代码上（主要是从数据源中读取数据和显示）。,（3）支持打印和打印预览，用户无需编写代码或只需要编写很少的代码，就可以为应用程序提供打印和打印预览功能。同样的功能如果自己写的话，需要数千行代码。由于文档视结构功能强大，因此一般用VC+进行程序设计时都首先使用AppWizard生成基于文档视结构的单文档或多文档应用程序框架，然后在其中添加自己需要的代码，完成应用程序的特定功能。,3.1.4 编程基本流程 用VC+进行Win 32可视化编程的基本流程如下：（l）生成框架：运行AppWizard，并按需要指定生成应用程序的选项，指定框架中视类的基类（CView、CEditView、CFormView
11、、CScrollView、CTreeView等）。AppWizard将按指定的选项生成应用程序框架和相关的文件，包括项目（project）的工作空间（workspace）文件和源文件，主要是应用程序（application）、文档（document）、视（view）和主框窗口（main frame）的C+代码文件（*.cpp，*.h文件），以及缺省包含标准界面接口的资源文件（*.rc）。,（2）设计用户界面：利用VC+资源编辑器编辑资源文件，设计菜单、对话框、工具条、字符串、加速键、位图、图标、光标等项目资源。（3）联接界面和代码：利用ClassWizard把资源文件中定义的界面资源标识ID（
12、如菜单项、工具条和对话框中的控件等）在指定的源文件中映射成相应的函数模板。（4）编写、修改函数代码：利用ClassWizard可以方便地在源代码编辑器（source code editor）中跳转到指定的函数代码处。,（5）根据需要创建新类和编写代码：用ClassWizard创建新类，并生成相应的源文件。如新类是对话框类，可先用资源编辑器生成对话框模板，然后用ClassWizard创建对话框类代码，并与模板联接，编写新类相关的源代码。（6）实现文档类：在AppWizard生成的框架基础上设计文档数据的数据结构，在文档类中增加相应的成员变量和成员函数，实现对数据的操作和文档与数据的接口。,（7）
13、实现框架中标准的文件操作命令，即Open、Save和Save As命令：框架已完成标准的文件操作命令的所有接口，程序员要做的仅仅是编写文档类的串行化（Serialize()）成员函数。（8）实现视类：框架已构造好了文档与视的关系，视能方便地访问文档中的public数据成员，可根据文档的需要构造一个或多个视类。通过ClassWizard把视的用户接口资源映射成函数模板，并编写函数代码。,（9）如需要，增加分割窗口（splitter window）：在SDI的主框窗口类或MDI的子窗口类中添加一个CSplitterWnd对象，并在窗口类的OnCreateClient成员函数中对CSplitterW
14、nd对象进行创建和初始化。如果用户分割了一个窗口，框架将给文档创建并增加附加的视对象。（10）建立、调试、修改应用程序。如有问题，可根据需要重复步骤（2）（10）。（11）测试应用程序。如有问题，可根据需要重复步骤（2）（11）。（12）结束。,3.2 位图(bitmap)基础,Vc+中(Windows系统)把位图分为两类：设备相关位图和设备无关位图。3.2.1 与设备相关位图（DDB）与设备相关位图是一种内部位图格式，它显示的图像依计算机显示系统的设置不同而不同，因此一般不存储文件。结构BITMAP定义了DDB位图的类型、宽度、高度、颜色格式和像素位值。该结构在Windows.h中定义如下（
15、MSDN中可以查到）：,Typedef struct tagBITMAP int bmType;/位图类型，必须为0 int bmWith;/宽度 int bmHeight;/高度 int bmWidthBytes;/每一扫描行字节数 BYTE bmPlanes;/颜色层数 BYTE bmBitsPixel;/每一像素所占的位数 LPVOID bmBits;/存放像素值内存块地址 BITMAP;,Windows SDK提供了标准的DDB位图操作数，MFC中定义了CBitmap类来说明DDB位图，CBitmap类封装的主要函数：LoadBitmap():从应用程序的资源中装入位图资源。Creat
16、eBitmap():用指定了宽、高和位图模式的内存位图来创建位图。CreateCompatibleBitmap():创建与指定设备兼容的位图。GetBitmap():从位图中获取信息 SetBitmapBits():用指定的图像位来设置位图的位值。,3.2.2 设备无关位图（DIB）,设备无关位图（DIB）可以在不同的机器系统中显示位图所固有的颜色，属于一种外部的位图格式，与硬件无关，存储文件格式的后缀为.bmp；BMP文件组成（分别使用MSDN查看！）文件头结构BITMAPFILEHEADER位图信息头结构BITMAPINFOHEADER颜色信息表RGBQUAD图像像素数据,3.3 CIma
17、ge 类介绍,数字图像处理编程一般用VC+编程环境，VC+环境是一个非常优秀的编程环境，非常适合图像处理编程，它集成了C/C+，并且提供了很多实用的框架，能快速的进行工程开发。在VC+6.0及以下版本中没有专门的图像处理类，但有几个用于图像处理的API函数，使用起来不是很方便，需要用户自己封装专门的图像处理类。从VC+.NET开始的版本提供了一个跟图像有关的类CImage类，这个类封装了跟图像有关的很多操作。,CImage类的成员可分为连接与创建、输入与输出、位图类型与参数，以及图形绘制与位图块传送等4类。1.连接与创建Attach()将一个DIB（或DDB）位图与CImage对象相连接；De
18、tach()位图与CImage对象相分离；Create()创建一个DIB位图并将它与已有CImage对象相连接；Destroy()位图与CImage对象相分离并删除；,2.输入与输出GetImporterFilterString()返回系统支持的输入文件格式类型及其描述；GetExporterFilterString()返回系统支持的输出文件格式类型及其描述；Load()读入指定图像文件中的图像；LoadFromResource()读入指定资源文件中的图像；Save()按指定类型保存图像，文件名中不能省略后缀；IsNull()判别源图像文件是否已经读入；,3.位图类型与参数GetWidth()
19、返回当前图像的宽度（以像素为单位）；GetHeight()返回当前图像的高度（以像素为单位）；GetBPP()返回当前图像的每个像素的位数；GetBits()返回当前图像像素数据的指针 GetPitch()返回相邻两行像素首地址之间的间隔；,GetPixelAddress()返回指定像素数据存放位置的存储地址；GetMaxColorTableEntries()返回调色板单元数；IsDibSection()确定位图是否为DIB位图；IsIndexed()判别位图中是否有调色板；IsTransparencySupported()判别应用程序是否支持透明位图；AlphaBlend()是否支持透明或半
20、透明显示的状态；,4.图形绘制与位图块传送GetDC()返回当前位图的设备描述表；ReleaseDC()释放设备描述表；GetPixel()返回指定位置像素的颜色；SetPixel()设置指定位置像素的颜色；SetPixelIndexed()设置指定位置像素颜色的索引值；SetPixelRGB()设置指定位置像素的红绿蓝分量；GetColorTable()获取调色板颜色分量（红、绿、蓝）值；SetColorTable()设置调色板颜色分量（红、绿、蓝）值；,SetTransparentColor()设置透明颜色的索引值，只能有一种颜色可为透明；Draw()从源矩形复制到目标矩形，支持伸缩、融合
21、与透明；BitBlt()从位图的一个矩行区域复制到另一位图上的指定区域；MaskBlt()位图块传送时须与指定的模板图像做逻辑操作；PlgBlt()从位图的矩形区域到另一位图上平行四边形间的位块传输；StretchBlt()从源矩形复制到目标矩形，支持伸缩；TransparentBlt()位图块传送时复制到透明色的位图；,3.6 CImage类应用实例：实验一,3.6.1 建立应用程序框架（见实验指导书）,图像处理软件包-OpenCV,什么是OpenCVOpenCV是Intel公司开发的开源计算机视觉库。它由一系列 C 函数和少量 C+类构成，实现了图像处理和计算机视觉方面的很多通用算法。重要
22、特性OpenCV 拥有包括 300 多个C函数的跨平台的中、高层 API。它不依赖于其它的外部库尽管也可以使用某些外部库。OpenCV 对非商业应用和商业应用都是免费（FREE）的。（细节参考 license）。OpenCV 为Intel Integrated Performance Primitives(IPP)提供了透明接口。这意味着如果有为特定处理器优化的的 IPP 库，OpenCV 将在运行时自动加载这些库。更多关于 IPP 的信息请参考：http:/,谁创建了它作者列表可以在文件AUTHORS中找到。此外，还有很多人给出了建议、补丁、BUG 报告等等。一个不太完整的列表在文件THAN
23、KS中。很多“雷锋”式的热心人的奉献还在继续完善之中常用的版本OpenCV2.3.1，大量C+类函数目前最新版本：OpenCV2.4,OpenCV2.3.1介绍,Mat类简介在2001年刚刚出现的时候，OpenCV基于 C 语言接口而建。为了在内存（memory）中存放图像，当时采用名为 IplImage 的C语言结构体，时至今日这仍出现在大多数的旧版教程和教学材料。但这种方法必须接受C语言所有的不足，这其中最大的不足要数手动内存管理，其依据是用户要为开辟和销毁内存负责。虽然对于小型的程序来说手动管理内存不是问题，但一旦代码开始变得越来越庞大，你需要越来越多地纠缠于这个问题，而不是着力解决你的
24、开发目标。,OpenCV在2.0版本中引入了一个新的C+接口，利用自动内存管理给出了解决问题的新方法。Mat最大的优势跟STL很相似，使用这个方法，你不需要纠结在管理内存上，而且你的代码会变得简洁（少写多得）。但C+接口唯一的不足是当前许多嵌入式开发系统只支持C语言。所以，当目标不是这种开发平台时，没有必要使用旧方法。同时Mat结构可以方便的进行矩阵的运算。关于 Mat，首先要知道的是（1）不必再手动地为其开辟空间（2）不必在不需要时立即将空间释放。但手动地做还是可以的。,基本上讲 Mat 是一个类，由两个数据部分组成：矩阵头（包含矩阵尺寸，存储方法，存储地址等信息）和一个指向存储所有像素值的
25、矩阵（根据所选存储方法的不同矩阵可以是不同的维数）的指针。矩阵头的尺寸是常数值，但矩阵本身的尺寸会依图像的不同而不同，通常比矩阵头的尺寸大数个数量级。（注：当在程序中传递图像并创建拷贝时，大的开销是由矩阵造成的，而不是信息头。）OpenCV是一个图像处理库，囊括了大量的图像处理函数，为了解决问题通常要使用库中的多个函数。同时不要忘了我们正在讨论的是计算量很大的图像处理算法，因此，除非万不得已，我们不应该拷贝大 的图像，因为这会降低程序速度。,为了搞定这个问题，OpenCV使用引用计数机制。其思路是让每个 Mat 对象有自己的信息头，但共享同一个矩阵。这通过让矩阵指针指向同一地址而实现。而拷贝构
26、造函数则 只拷贝信息头和矩阵指针，而不拷贝矩阵。如果一定要拷贝图像数据本身的话，可以使用Mat类的clone()或者 copyTo()方法。总结两点：（1）赋值运算符和拷贝构造函数（ctor）只拷贝信息头。（2）使用函数 clone()或者 copyTo()来拷贝一副图像的矩阵本身。）,详细内容参考“opencv_tutorials.pdf”文档,人有了知识，就会具备各种分析能力，明辨是非的能力。所以我们要勤恳读书，广泛阅读，古人说“书中自有黄金屋。”通过阅读科技书籍，我们能丰富知识，培养逻辑思维能力；通过阅读文学作品，我们能提高文学鉴赏水平，培养文学情趣；通过阅读报刊，我们能增长见识，扩大自己的知识面。有许多书籍还能培养我们的道德情操，给我们巨大的精神力量，鼓舞我们前进。,
