MFC对话框绘制灰度直方图_mfc实时灰度直方图-程序员宅基地

技术标签: 灰度直方图  数字图像处理  MFC  

本文主要讲述基于VC++6.0 MFC图像处理的应用知识,主要结合自己大三所学课程《数字图像处理》及课件进行回忆讲解,主要通过MFC单文档视图实现点击弹出对话框绘制BMP图片的灰度直方图,再获取平均灰度、中指灰度和标准差等值。文章比较详细基础,希望该篇文章对你有所帮助~
       【数字图像处理】一.MFC详解显示BMP格式图片
       【数字图像处理】二.MFC单文档分割窗口显示图片
       【数字图像处理】三.MFC实现图像灰度、采样和量化功能详解
        免费资源下载地址:
        http://download.csdn.net/detail/eastmount/8757243

 

一. 程序运行结果

        该篇文章主要是在上一篇文章基础上进行的讲解,其中当打开一张BMP图像后,点击”直方图“-》”显示原图直方图“如下。




 

二. 灰度直方图原理

        什么是灰度直方图?
        灰度直方图(histogram)是灰度级的函数,描述的是图像中每种灰度级像素的个数,反映图像中每种灰度出现的频率。横坐标是灰度级,纵坐标是灰度级出现的频率。


        对于连续图像,平滑地从中心的高灰度级变化到边缘的低灰度级。直方图定义为:

        其中A(D)为阈值面积函数:为一幅连续图像中被具有灰度级D的所有轮廓线所包围的面积。对于离散函数,固定ΔD为1,则:H(D)=A(D)-A(D+1)
        色彩直方图是高维直方图的特例,它统计色彩的出现频率,即色彩概率分布信息。
        通常这需要一定的量化过程,将色彩分成若干互不重叠的种类。一般不直接在RGB色彩空间中统计,而是在将亮度分离出来后,对代表色彩部分的信息进行统计,如在HSI空间的HS子空间、YUV空间的UV子空间,以及其它反映人类视觉特点的彩色空间表示中进行。
        其中直方图的计算方法如下:
        依据定义,若图像具有L(通常L=256,即8位灰度级)级灰度,则大小为MxN的灰度图像f(x,y)的灰度直方图hist[0…L-1]可用如下计算获得。
        1、初始化 hist[k]=0; k=0,…,L-1 
        2、统计 hist[f(x,y)]++; x=0,…,M-1, y =0,…,N-1 
        3、归一化 hist[f(x,y)]/=M*N 
        那么说了这么多,直方图究竟有什么作用呢?
        在使用轮廓线确定物体边界时,通过直方图更好的选择边界阈值,进行阈值化处理;对物体与背景有较强对比的景物的分割特别有用;简单物体的面积和综合光密度IOD可以通过图像的直方图求得。

 

 

三. 程序实现

 

1.建立直方图对话框

       第一步:创建Dialog
        将视图切换到ResourceView界面,选中Dialog右键鼠标新建一个Dialog,并新建一个名为IDD_DIALOG_ZFT,设置成下图对话框。

 

        右键添加属性如下:
        对话框-原始直方图-IDD_DIALOG_ZFT
        组框-RGB-IDC_STATIC_RGB
        图像-框架-IDC_STATIC_KJ-蚀刻(重点:有它才能添加直方图在此处,注意GetDlgItem()函数中是IDC而不是IDD对话框)
        添加蚀刻线(图像蚀刻形成的直线)形如图中的3个矩形框,并添加静态文本:Red、Green、Blue、红、绿、蓝、像素、平均灰度、中值灰度、标准差;这些静态文本都是IDC_STATIC且为默认属性
        添加红色4个值(Static)、绿色4个值、蓝色4个值,分别为:
        IDC_STATIC_XS_RED(GREEN BLUE)对应像素XS
        IDC_STATIC_PJHD_RED(GREEN BLUE)对应平均灰度PJHD
        IDC_STATIC_ZZHD_RED(GREED BLUE)对应中值灰度ZZHD
        IDC_STATIC_BZC_RED(GREEN BLUE)对应标准差BZC
 

       第二步:建立类向导MFC ClassWizard
        (1) 在对话框资源模板空白区双击鼠标(Ctrl+W),创建一个新类,命名为CImageZFTDlg会自动生成它的.h和.cpp文件。在类向导中选中类名CImageZFTDlg,IDs为CImageZFTDlg,WM_INITDIALOG建立这个函数用于初始化。
        (2) 打开类向导,选择Member Variables页面,添加如下变量,类型均为CString。
        像素 m_redXS、m_greenXS、m_blueXS
        标准差 m_redBZC、m_greeenBZC、m_blueBZC
        平均灰度 m_redPJHD、m_greenPJHD、m_bluePJHD
        中值灰度 m_redZZHD、m_greenZZHD、m_blueZZHD

        (3) 在View.cpp中添加直方图的头文件 #include "ImageZFTDlg.h"

        第三步:设置菜单栏调用直方图对话框
        (1) 将视图切换到ResourceView界面,选中Menu,在IDR_MAINFRAM中添加菜单项“直方图”,菜单属性中选择“弹出”,在“直方图”中添加子菜单“显示原图直方图”。
        (2) 设置其属性为ID_ZFT_YT(显示直方图原图),同时建立类向导,选择ID_ZFT_YT(IDs),通过COMMAND建立显示直方图函数OnZftYt()。


       第四步:添加代码及计算4个值
        在ImageProcessingView.cpp中添加如下代码,注释中有如何求平均灰度、中值灰度和标准差的消息算法过程。

 
  1. //引用显示直方图头文件

  2. #include "ImageZFTDlg.h"

  3. #include "math.h"

  4.  
  5. /*全局变量在TestZFTDlg.cpp中引用 用extern*/

  6. int Red[256],Green[256],Blue[256];

  7.  
  8. /**************************************************/

  9. /* 添加直方图显示功能,并在直方图下方显示相关信息

  10. /* 如平均灰度、中值灰度、标准差和像素总数

  11. /* ID_ZFT_YT:直方图原图显示

  12. /**************************************************/

  13. void CImageProcessingView::OnZftYt()

  14. {

  15. if(numPicture==0) {

  16. AfxMessageBox("载入图片后才能显示原图直方图!",MB_OK,0);

  17. return;

  18. }

  19. AfxMessageBox("显示原图直方图!",MB_OK,0);

  20. CImageZFTDlg dlg;

  21.  
  22. //打开临时的图片

  23. FILE *fpo = fopen(BmpName,"rb");

  24. fread(&bfh,sizeof(BITMAPFILEHEADER),1,fpo);

  25. fread(&bih,sizeof(BITMAPINFOHEADER),1,fpo);

  26.  
  27. int i,j;

  28. for(j=0;j<256;j++) { //定义数组并清零

  29. Red[j]=0;

  30. Green[j]=0;

  31. Blue[j]=0;

  32. }

  33.  
  34. //计算4个数据

  35. unsigned char red,green,blue;

  36. int IntRed,IntGreen,IntBlue; //强制转换

  37. double sumRedHD=0,sumGreenHD=0,sumBlueHD=0; //记录像素总的灰度值和

  38. for(i=0; i<m_nImage/3; i++ )

  39. {

  40. fread(&red,sizeof(char),1,fpo);

  41. IntRed=int(red);

  42. sumRedHD=sumRedHD+IntRed;

  43. if( IntRed>=0 && IntRed<256 ) Red[IntRed]++; //像素0-255之间

  44.  
  45. fread(&green,sizeof(char),1,fpo);

  46. IntGreen=int(green);

  47. sumGreenHD=sumGreenHD+IntGreen;

  48. if( IntGreen>=0 && IntGreen<256 ) Green[IntGreen]++;

  49.  
  50. fread(&blue,sizeof(char),1,fpo);

  51. IntBlue=int(blue);

  52. sumBlueHD=sumBlueHD+IntBlue;

  53. if( IntBlue>=0 && IntBlue<256 ) Blue[IntBlue]++;

  54. }

  55. fclose(fpo);

  56.  
  57. //像素:int型转换为CString型

  58. dlg.m_redXS.Format("%d",m_nImage);

  59. dlg.m_greenXS.Format("%d",m_nImage);

  60. dlg.m_blueXS.Format("%d",m_nImage);

  61.  
  62. //平均灰度值:计算24位bmp图片的灰度值,我是记录RGB中的所有平均值

  63. float pinRedHD,pinGreenHD,pinBlueHD;

  64. pinRedHD=sumRedHD*3/m_nImage;

  65. pinGreenHD=sumGreenHD*3/m_nImage; //平均灰度=总灰度/总像素

  66. pinBlueHD=sumBlueHD*3/m_nImage;

  67.  
  68. dlg.m_redPJHD.Format("%.2f",pinRedHD);

  69. dlg.m_greenPJHD.Format("%.2f",pinGreenHD);

  70. dlg.m_bluePJHD.Format("%.2f",pinBlueHD);

  71.  
  72. /****************************************************************/

  73. /* 中值灰度:算法重点(黄凯大神提供)

  74. /* 中值灰度:所有像素中的中位数,应该所有像素排序找到中间的灰度值

  75. /* 算法:num[256]记录各灰度出现次数,sum+=num[i],找到sum=总像素/2

  76. /****************************************************************/

  77. int sumRedZZHD=0,sumGreenZZHD=0,sumBlueZZHD=0;

  78. int redZZHD,greenZZHD,blueZZHD;

  79. for(i=0;i<256;i++)

  80. {

  81. sumRedZZHD=sumRedZZHD+Red[i];

  82. if(sumRedZZHD>=m_nImage/6) //m_nImage被分成3份RGB并且sum=总像素/2

  83. {

  84. redZZHD=i;

  85. break;

  86. }

  87. }

  88. for(i=0;i<256;i++)

  89. {

  90. sumGreenZZHD=sumGreenZZHD+Green[i];

  91. if(sumGreenZZHD>=m_nImage/6) //m_nImage被分成3份RGB并且sum=总像素/2

  92. {

  93. greenZZHD=i;

  94. break;

  95. }

  96. }

  97. for(i=0;i<256;i++)

  98. {

  99. sumBlueZZHD=sumBlueZZHD+Blue[i];

  100. if(sumBlueZZHD>=m_nImage/6) //m_nImage被分成3份RGB并且sum=总像素/2

  101. {

  102. blueZZHD=i;

  103. break;

  104. }

  105. }

  106.  
  107. dlg.m_redZZHD.Format("%d",redZZHD);

  108. dlg.m_greenZZHD.Format("%d",greenZZHD);

  109. dlg.m_blueZZHD.Format("%d",blueZZHD);

  110.  
  111. /******************************************************************/

  112. /*标准差:标准差=方差的算术平方根

  113. /* 方差s^2=[(x1-x)^2+(x2-x)^2+......(xn-x)^2]/n

  114. /* 算法:不用开m_nImage数组进行计算 用num[256]中数进行

  115. /* 方差=(平均灰度-i)*(平均灰度-i)*Red[i] 有Red[i]个灰度值为i的数

  116. /******************************************************************/

  117. float redBZC,greenBZC,blueBZC; //标准差

  118. double redFC=0,greenFC=0,blueFC=0; //方差

  119. for(i=0;i<256;i++)

  120. {

  121. redFC=redFC+(pinRedHD-i)*(pinRedHD-i)*Red[i]; //有Red[i]个像素i

  122. greenFC=greenFC+(pinGreenHD-i)*(pinGreenHD-i)*Green[i];

  123. blueFC=blueFC+(pinBlueHD-i)*(pinBlueHD-i)*Blue[i];

  124. }

  125.  
  126. redBZC=sqrt(redFC*3/m_nImage);

  127. greenBZC=sqrt(greenFC*3/m_nImage);

  128. blueBZC=sqrt(blueFC*3/m_nImage);

  129.  
  130. dlg.m_redBZC.Format("%.2lf",redBZC);

  131. dlg.m_greenBZC.Format("%.2lf",greenBZC);

  132. dlg.m_blueBZC.Format("%.2lf",blueBZC);

  133.  
  134. //重点必须添加该语句才能弹出对话框

  135. if(dlg.DoModal()==IDOK)

  136. {

  137.  
  138. }

  139. }

        第五步:此时运行结果如下图所示,打开图片可以显示参数。



 

2.建立对话框与View联系并绘制直方图

        重点(极其重要*)
        (1) 如何在MFC中(View中)实现对子对话框的画图或直方图响应?
        解决方法:在子对话框中.cpp文件中实现画图响应,不要再View.cpp中实现,否则图像会以menu背景为坐标,而在ImageZFTDlg.cpp中建立OnPaint函数实现画图,它默认会以子对话框为标准。
        (2) 如何把View.cpp中的图片像素直方图信息传递给子对话框ImageZFTDlg.cpp呢?
        解决方法:如果自定义ImageStruct.h中建立全局变量,每个.cpp中引用该头文件调用总是报错(未知),所以我在View.h中建立一个全局变量int Red[256];再在子文件.cpp中函数里调用该全局变量即可extern int Red[256],这是非常重要的一个C语言知识。
        (3) 画图函数OnPaint()参考源代码中详细注释。
        如何绘制坐标轴、文字、图像,其实自己绘制而没调用第三方库还是挺有意思的。

        第一步:建立画直方图函数OnPaint
        打开类向导(Ctrl+W),类名选择CImageZFTDlg,IDs选择CImageZFTDlg,在Message函数中建立WM_PAINT映射,默认函数名为OnPaint建立函数void CImageZFTDlg::OnPaint()

        第二步:绘制直方图大致思想如下
        (1) 重点:获取要绘制直方图的位置和图像资源的对应号ID(IDC_STATIC_KJ 框架),我当时认为绘制直方图只能绘制到”图像“控件IDC中,不能是对话框IDD。
        CWnd *pWnd = GetDlgItem(IDC_STATIC_KJ);
        CDC *pDC = pWnd->GetDC();
        (2) 获取对话框矩形的长和宽
        CRect rectpic;
        GetDlgItem(IDC_STATIC_KJ)->GetWindowRect(&rectpic);
        (3) 创建画笔对象并对画笔进行颜色设置
        CPen *RedPen = new CPen();
        RedPen->CreatePen(PS_SOLID,1RGB(255,0,0));
        (4) 选中当前画笔并保存以前画笔
        CGdiObject *RedOlderPen = pDC->SelectObject(RedPen);
        (5) 绘制直方图(图像坐标自己算)
        矩形 pDC->Rectangle(9,327,312,468);
        移动 pDC->MoveTo(15,331);
        直线 pDC->LineTo(15,488);
        文字 pDC->TextOut(15+48*i,450,str);
        (6) 恢复以前画笔
        pDC->SelectObject(RedOlderPen);
        delete RedPen;
        ReleaseDC(pDC);

        第三步:源代码与详细注释思想
        在ImageZFTDlg.cpp中修改OnPaint函数:

 
  1. //****************绘制原图直方图*********************//

  2. void CImageZFTDlg::OnPaint()

  3. {

  4. CPaintDC dc(this); // device context for painting

  5.  
  6. // TODO: Add your message handler code here

  7.  
  8. /********************************************************************************/

  9. /* 重点知识:(百度)

  10. /* 如何在View.cpp中把一个变量的值传给其它对话框

  11. /*

  12. /* 错误一:在View.h中定义的pubic变量只能在View.cpp中用

  13. /* 错误二:定义一个Struct.h中存全局变量,在2个函数中分别调用#include "Struct.h"

  14. /*

  15. /* 解决方法一: (CSDN 不会)参数用 A& a 两个对话框里都可以访问a

  16. /* 解决方法二: (CSDN 不会)重载

  17. /*

  18. /* 解决:在View.cpp中定义全局变量 void CBmpDrawView::OnZftYt() 前面 并函数中操作

  19. /* 在dialog的cpp中即void CTestZFTDlg::OnPaint()中在定义一个extern int a

  20. /********************************************************************************/

  21.  
  22. extern int Red[256],Green[256],Blue[256];

  23.  
  24. /*写在该空间中可以省略Invalidate()语句*/

  25. /*获取控件的CDC指针*/

  26. CRect rectpic;

  27. GetDlgItem(IDC_STATIC_KJ)->GetWindowRect(&rectpic);

  28.  
  29. int x,y;

  30. x=rectpic.Width();

  31. y=rectpic.Height();

  32.  
  33. CWnd *pWnd=GetDlgItem(IDC_STATIC_KJ);

  34. CDC *pDC=pWnd->GetDC();

  35.  
  36. /***********************/

  37. /*重点:画直方图 红色

  38. /**********************/

  39. CPen *RedPen=new CPen(); //创建画笔对象

  40. RedPen->CreatePen(PS_SOLID,1,RGB(255,0,0)); //红色画笔

  41. CGdiObject *RedOlderPen=pDC->SelectObject(RedPen); //选中当前红色画笔并保存以前的画笔

  42.  
  43. /*画图*/

  44. pDC->Rectangle(9,16,312,147); //画一个矩形框

  45. pDC->MoveTo(15,20); //绘制坐标轴

  46. pDC->LineTo(15,128); //Y竖轴

  47. pDC->LineTo(305,128); //X横轴

  48.  
  49. pDC->MoveTo(305,128); //绘制X箭头

  50. pDC->LineTo(300,123); //绘制上边箭头

  51. pDC->MoveTo(305,128);

  52. pDC->LineTo(300,133); //绘制下边箭头

  53.  
  54. pDC->MoveTo(15,20); //绘制Y箭头

  55. pDC->LineTo(10,25); //绘制左边箭头

  56. pDC->MoveTo(15,20);

  57. pDC->LineTo(20,25); //绘制右边箭头

  58.  
  59. /**********************************************************************/

  60. /* TextOut函数功能:

  61. /* 该函数用当前选择的字体、背景颜色和正文颜色将一个字符串写到指定位置

  62. /* BOOL TextOut(HDC hdc,int x,int y,LPCTSTR str,int numStr)

  63. /* 表示:x起始坐标,y起始坐标,字符串,字符串中字符个数

  64. /*

  65. /* SetTextColor函数功能:

  66. /* 设置指定设备环境(HDC)的字体颜色

  67. /* SetTextColor (HDC, COLORREF) 如:SetTextColor(HDC,RGB(255,0,0));

  68. /**********************************************************************/

  69.  
  70. CString str;

  71. int i;

  72. for(i=0;i<=5;i++) //写X轴刻度线

  73. {

  74. str.Format("%d",i*50); //0-255之间添加6个刻度值

  75. pDC->SetTextColor(RGB(255,0,255)); //设置字体颜色

  76. pDC->TextOut(15+48*i,130,str); //输出字体

  77. pDC->MoveTo(15+48*i,128); //绘制X轴刻度

  78. pDC->LineTo(15+48*i,125);

  79. }

  80. for(i=0;i<=5;i++) //写Y轴刻度线

  81. {

  82. pDC->MoveTo(15,128-20*i); //绘制Y轴刻度

  83. pDC->LineTo(18,128-20*i);

  84. }

  85.  
  86. /*绘制直方图主要的代码*/

  87. for(i=1;i<256;i++)

  88. {

  89. pDC->MoveTo(15+i,128);

  90. if( (128-16) > (Red[i]/40) )

  91. pDC->LineTo(15+i,128-(Red[i]/40));

  92. else

  93. pDC->LineTo(15+i,16); //超过矩形的画矩形高

  94. }

  95.  
  96.  
  97. /**********************/

  98. /*重点:画直方图 绿色

  99. /**********************/

  100. CPen *GreenPen=new CPen(); //创建画笔对象

  101. GreenPen->CreatePen(PS_SOLID,1,RGB(0,255,0)); //绿色画笔

  102. CGdiObject *GreenOlderPen=pDC->SelectObject(GreenPen);

  103.  
  104. pDC->Rectangle(9,167,312,308); //画一个矩形框

  105. pDC->MoveTo(15,171); //绘制坐标轴

  106. pDC->LineTo(15,288); //Y竖轴

  107. pDC->LineTo(305,288); //X横轴

  108.  
  109. pDC->MoveTo(305,288); //绘制X箭头

  110. pDC->LineTo(300,283); //绘制上边箭头

  111. pDC->MoveTo(305,288);

  112. pDC->LineTo(300,293); //绘制下边箭头

  113.  
  114. pDC->MoveTo(15,171); //绘制Y箭头

  115. pDC->LineTo(10,176); //绘制左边箭头

  116. pDC->MoveTo(15,171);

  117. pDC->LineTo(20,176); //绘制右边箭头

  118.  
  119. for(i=0;i<=5;i++) //写X轴刻度线

  120. {

  121. str.Format("%d",i*50); //0-255之间添加6个刻度值

  122. pDC->SetTextColor(RGB(255,0,255)); //设置字体颜色

  123. pDC->TextOut(15+48*i,290,str); //输出字体

  124.  
  125. pDC->MoveTo(15+48*i,288); //绘制X轴刻度

  126. pDC->LineTo(15+48*i,285);

  127. }

  128. for(i=0;i<=5;i++) //写Y轴刻度线

  129. {

  130. pDC->MoveTo(15,288-20*i); //绘制Y轴刻度

  131. pDC->LineTo(18,288-20*i);

  132. }

  133.  
  134. /*绘制直方图主要的代码*/

  135. for(i=1;i<256;i++)

  136. {

  137. pDC->MoveTo(15+i,288);

  138. if( (288-167) > (Green[i]/40) )

  139. pDC->LineTo(15+i,288-(Green[i]/40));

  140. else

  141. pDC->LineTo(15+i,167); //超过矩形的画矩形高

  142. }

  143.  
  144.  
  145. /**********************/

  146. /*重点:画直方图 蓝色

  147. /***************((*****/

  148. CPen *BluePen=new CPen(); //创建画笔对象

  149. BluePen->CreatePen(PS_SOLID,1,RGB(0,0,255)); //蓝色画笔

  150. CGdiObject *BlueOlderPen=pDC->SelectObject(BluePen);

  151.  
  152. pDC->Rectangle(9,327,312,468); //画一个矩形框

  153. pDC->MoveTo(15,331); //绘制坐标轴

  154. pDC->LineTo(15,448); //Y竖轴

  155. pDC->LineTo(305,448); //X横轴

  156.  
  157. pDC->MoveTo(305,448); //绘制X箭头

  158. pDC->LineTo(300,443); //绘制上边箭头

  159. pDC->MoveTo(305,448);

  160. pDC->LineTo(300,453); //绘制下边箭头

  161.  
  162. pDC->MoveTo(15,331); //绘制Y箭头

  163. pDC->LineTo(10,336); //绘制左边箭头

  164. pDC->MoveTo(15,331);

  165. pDC->LineTo(20,336); //绘制右边箭头

  166.  
  167.  
  168. for(i=0;i<=5;i++) //写X轴刻度线

  169. {

  170. str.Format("%d",i*50); //0-255之间添加6个刻度值

  171. pDC->SetTextColor(RGB(255,0,255)); //设置字体颜色

  172. pDC->TextOut(15+48*i,450,str); //输出字体

  173.  
  174. pDC->MoveTo(15+48*i,448); //绘制X轴刻度

  175. pDC->LineTo(15+48*i,445);

  176. }

  177. for(i=0;i<=5;i++) //写Y轴刻度线

  178. {

  179. pDC->MoveTo(15,448-20*i); //绘制Y轴刻度

  180. pDC->LineTo(18,448-20*i);

  181. }

  182.  
  183. /*绘制直方图主要的代码*/

  184. for(i=1;i<256;i++)

  185. {

  186. pDC->MoveTo(15+i,448);

  187. if( (448-327) > (Blue[i]/40) )

  188. pDC->LineTo(15+i,448-(Blue[i]/40));

  189. else

  190. pDC->LineTo(15+i,327); //超过矩形的画矩形高

  191. }

  192.  
  193.  
  194. //恢复以前的画笔

  195. pDC->SelectObject(RedOlderPen);

  196. pDC->SelectObject(GreenOlderPen);

  197. pDC->SelectObject(BlueOlderPen);

  198. delete RedPen;

  199. delete GreenPen;

  200. delete BluePen;

  201. ReleaseDC(pDC);

  202. return;

  203.  
  204. // Do not call CDialog::OnPaint() for painting messages

  205. }

        

//

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