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1、第 1 页，共 6 页灰度图象的直方图规定化处理实验姓名： 周立 学号： 20071090001 完成日期：2010 年 1 月实验目的:-掌握 BMP 图象文件结构、文件操作等基本功能-掌握直方图均衡、直方图规定化处理等技术实验内容:将一幅给定的灰度图象进行图象增强，其增强后的图象具有规定的直方图形式。条件：1）给定一幅灰度图象；2）给定增强后的直方图 G(自己计算每一灰度的概率值):要求：1-绘出原图象直方图 H;2-绘出直方图 H 的均衡直方图 S 及均衡图象、PSNR 值;3-绘出目标直方图 G 的均衡直方图；4-绘出最终增强图象、PSNR 值及其直方图；5-给出整个过程的处理框图；6
2、-附上程序源代码。方法描述:可以用概率密度函数 来表示一幅图象的灰度分布。其中，r 为灰度值， 的)(p )(rp值为概率密度。实验要将原始图象 R 通过转换函数 转换为具有规定概率密度函数 最终增)(xV)(g强图象 G。设原图象的概率密度函数为 。rp变换后的图象的概率密度函数=规定的概率密度函数。由随机变量函数的概率密度公式可以得到： )()(11rVrpgr x xr dp0 0设 , xrrdpP0)()( ggP)()(则有 xrrrV01)(xgr)(11Pr)( xxVrg第 2 页，共 6 页所求得的 就是从原始图象到最终增强图象的转换函数。)(xV上述推导得到的 的表达式适
3、用于在灰度级和空间上都连续的图象。为达到数字图象处理的目的，必须对上述表达式进行近似，这种离散形式的近似可以导致图象灰度级的丢失。设图象有 256 灰度级，该近似方法如下：， nrp)(xrrpP0)()(其中， 为灰度值为 r 的像素总数，n 为总像素数。r=1,2,255。r的计算方法相同。)(xg 25,1 ),(1 xPPVrg值 域 内 最 为 接 近 的 值转 为在附录所给出的源代码中，转换函数 由数组 SG256实现。xVPSNR 值，即峰值信噪比，可以作为衡量输出图象的客观保真度的标准。设图象有 256灰度级，则它的计算公式如下： 22),(),(5log10yxfPSNR图
4、象 总 像 素 数g(x,y)和 f(x,y)分别代表处理后的图象和原始图象。显然，PSNR 值越大，图象的保真度越高。整个过程的处理框图：读入原始图象计算原始图象的直方图 存入 H256并将数据输出nrp)(计算原始图象的均衡直方图 存入 S256并将数据输出25xPr生成并保存均衡图象计算原始图象至均衡图象的 PSNR 值计算规定的直方图 存入 G256 )(xpg计算规定的直方图的均衡直方图 存入 GS256并将数据输出25P计算从原始图象到最终增强图象的转换函数 )(xV生成并保存最终增强图象计算最终增强图象的直方图 GR256并将数据输出计算原始图象至最终增强图象的 PSNR 值实验
5、结果:第 3 页，共 6 页01000200030004000500060001 25 49 73 97 121 145 169 193 217 241 r计 数原图象直方图 H:0501001502002503001 19 37 55 73 91 109 127 145 163 181 199 217 235 253rs直方图 H 的均衡直方图 S: 原始图象 R 均衡图象 S PSNR=10.954935目标直方图 G0501001502002503001 22 43 64 85 106 127 148 169 190 211 232 253Gs目标直方图 G 的均衡直方图第 4 页，共
6、6 页最终增强图象 G PSNR=11.94728701000200030004000500060001 25 49 73 97 121 145 169 193 217 241 G计 数最终增强图象直方图附录:源程序#include #include / MFC core and standard components#include / MFC extensions#include #ifndef HXLBMPFILE#define HXLBMPFILEclass BMPFILEpublic:RGBQUAD palette256;BITMAPFILEHEADER imagefh;BITMAP
7、INFOHEADER imageih;int imagew,imageh;UCHAR *imagedata;UCHAR *GetByteatH(int height);BOOL AllocateMem();BOOL bIsOk;void LoadBMPFILE(char *fname);void SaveBMPFILE(char *fname);BMPFILE();BMPFILE();#endifvoid main()BMPFILE bmpfile;bmpfile.LoadBMPFILE (实验图象 1.bmp);第 5 页，共 6 页if(!bmpfile.bIsOk) printf(Err
8、or loading image.n);return;/ do other processing with the imagedataint H256; /原始图象直方图memset(H,0,sizeof(H);int S256; /变换映射-均衡直方图 Sdouble psnr; /峰值信噪比int i;int f;for(i=0;ibmpfile.imageh*bmpfile.imagew;i+)H*(bmpfile.imagedata+i)+;S0=H0;for(i=1;i256;i+)Si=Si-1+Hi;for(i=0;i256;i+)Si=Si*255/(bmpfile.image
9、h*bmpfile.imagew);for(i=0;ibmpfile.imageh*bmpfile.imagew;i+)*(bmpfile.imagedata+i)=S*(bmpfile.imagedata+i);/原图象的直方图 Hprintf(H: );for(i=1;i256;i+)printf(%d ,Hi);printf(n);/原图象(直方图 H)的均衡直方图printf(S: );for(i=1;i256;i+)printf(%d ,Si);printf(n);/均衡图象bmpfile.SaveBMPFILE (实验图象 1-均衡图象.bmp);/PSNR 值psnr=0;for
10、(i=0;i255;i+)psnr+=(Si-i)*(Si-i)*Hi;psnr=10*log10(double(bmpfile.imageh)*bmpfile.imagew*255*255/psnr);printf(PSNR: %fn,psnr);/目标直方图 G 的均衡直方图int G256; /规定直方图int GS256; /规定直方图的均衡直方图for(i=0;i=127;i+)Gi=i;for(i=128;i=255;i+)Gi=(255-i);第 6 页，共 6 页GS0=G0;for(i=1;i256;i+)GSi=GSi-1+Gi;f=GS255/255+1;for(i=0;
11、i256;i+)GSi/=f;printf(GS: );for(i=1;i256;i+)printf(%d ,GSi);printf(n);/最终增强图象int i2;int minNumber;int SG256; /从原图象的均衡图象到最终增强图象的映射memset(SG,0,sizeof(SG);for(i=0;i256;i+)minNumber=255;for(i2=0;i2256;i2+)if(abs(Si-GSi2)minNumber)minNumber=abs(Si-GSi2);SGSi=i2;for(i=0;ibmpfile.imageh*bmpfile.imagew;i+)*
12、(bmpfile.imagedata+i)=SG*(bmpfile.imagedata+i);bmpfile.SaveBMPFILE (实验图象 1-最终增强图象.bmp);/最终增强图象的直方图 GR R=realint GR256;memset(GR,0,sizeof(GR);for(i=1;i256;i+)GRSGSi+=Hi;printf(GR: );for(i=1;i256;i+)printf(%d ,GRi);printf(n);/最终增强图象的 PSNR 值psnr=0;for(i=0;i255;i+)psnr+=(SGSi-i)*(SGSi-i)*GRi;psnr=10*log10(double(bmpfile.imageh)*bmpfile.imagew*255*255/psnr);printf(PSNR of the destination image: %fn,psnr);
