图像的处理（一）----灰度图像像素颜色亮度处理

来源：互联网发布：三茅软件编辑：程序博客网时间：2024/05/16 04:45

以前看了一些有关图像处理的书，对我起到了很大的帮助。所以，今天我就将我学过的知识整理出来，一方面可以给人学习，另一方面也可以请各位高手指点指点。

我要说的图像处理是针对程序方面的。所以，先做一个程序来放置图形。在这里，我使用了Delphi作为工具。因为，在我使用过的众多编译器当中，Delphi对图形的支持最好。还有，这里我并不是讲语法。所以，有些代码我就不详细说明。不便之处，敬请原谅。

注意：本文章的示例程序所用的东西不超过GDI的范围。

在图像处理中，速度是很重要的。因此，我们得重新处理一下TBitmap,得到TVczhBitmap。这只是因为GetPixels和SetPixels的速度太慢，换一个方法而已。

unit untBitmapProc;

interface

uses Graphics, SysUtils;

type

TVczhBitmap=class(TBitmap)

private

Data:PByteArray;

Line:Integer;

procedure SetFormat;

function GetBytePointer(X,Y:Integer):PByte;

procedure SetBytes(X,Y:Integer;Value:Byte);

function GetBytes(X,Y:Integer):Byte;

protected

published

constructor Create;

public

property Bytes[X,Y:Integer]:Byte read GetBytes write SetBytes;

procedure LoadFromFile(FileName:String);

procedure ToGray;

end;

implementation

procedure TVczhBitmap.SetFormat;

begin

HandleType:=bmDIB;

PixelFormat:=pf24bit;

end;

function TVczhBitmap.GetBytePointer(X,Y:Integer):PByte;

begin

if Line<>Y then

begin

Line:=Y;

Data:=ScanLine[Y];

end;

Longint(result):=Longint(Data)+X;

end;

procedure TVczhBitmap.SetBytes(X,Y:Integer;Value:Byte);

begin

GetBytePointer(X,Y)^:=Value;

end;

function TVczhBitmap.GetBytes(X,Y:Integer):Byte;

begin

result:=GetBytePointer(X,Y)^;

end;

constructor TVczhBitmap.Create;

begin

inherited Create;

SetFormat;

Line:=-1;

end;

procedure TVczhBitmap.LoadFromFile(FileName:String);

begin

inherited LoadFromFile(FileName);

SetFormat;

Line:=-1;

end;

procedure TVczhBitmap.ToGray;

var X,Y,R:Integer;

B:Byte;

begin

for Y:=0 to Height-1 do

for X:=0 to Width-1 do

begin

R:=0;

for B:=0 to 2 do

R:=R+GetBytes(X*3+B,Y);

for B:=0 to 2 do

SetBytes(X*3+B,Y,R div 3);

end;

end.

此后，我们需要建立几个窗体。第一个用来显示图片，第二个用来处理图片，其他的窗体都继承自第二个窗体，包含实际的处理方法。

先看第二个窗口：

unit untProc;

interface

uses

Windows, Messages, SysUtils, Variants, Classes, Graphics, Controls, Forms,

Dialogs, ExtCtrls, untBitmapProc, StdCtrls, ComCtrls;

type

TfrmProcessor = class(TForm)

pbBar: TPaintBox;

gpProc: TGroupBox;

Button1: TButton;

procedure FormCreate(Sender: TObject);

procedure FormDestroy(Sender: TObject);

procedure FormShow(Sender: TObject);

procedure pbBarPaint(Sender: TObject);

procedure Button1Click(Sender: TObject);

private

{ Private declarations }

public

{ Public declarations }

BarData:array[0..255]of Byte;

Bar:TVczhBitmap;

procedure DrawBar;

end;

var

frmProcessor: TfrmProcessor;

implementation

{$R *.dfm}

uses untViewer;

procedure TfrmProcessor.DrawBar;

var I:Integer;

begin

Bar.Canvas.FillRect(Bar.Canvas.ClipRect);

Bar.Canvas.MoveTo(0,255-BarData[0]);

for I:=1 to 255 do

Bar.Canvas.LineTo(I,255-BarData[I]);

end;

procedure TfrmProcessor.FormCreate(Sender: TObject);

begin

Bar:=TVczhBitmap.Create;

Bar.Width:=256;

Bar.Height:=256;

Bar.Canvas.Brush.Color:=clWhite;

Bar.Canvas.Brush.Style:=bsSolid;

end;

procedure TfrmProcessor.FormDestroy(Sender: TObject);

begin

Bar.Free;

end;

procedure TfrmProcessor.FormShow(Sender: TObject);

var I:Integer;

begin

for I:=0 to 255 do

BarData[I]:=I;

DrawBar;

end;

procedure TfrmProcessor.pbBarPaint(Sender: TObject);

begin

pbBar.Canvas.Draw(0,0,Bar);

end;

procedure TfrmProcessor.Button1Click(Sender: TObject);

var X,Y:Integer;

begin

for Y:=0 to Buffer.Height-1 do

for X:=0 to Buffer.Width*3-1 do

Played.Bytes[X,Y]:=BarData[Buffer.Bytes[X,Y]];

frmViewer.FormPaint(frmViewer);

end;

end.

之后，做一个窗口继承自它，则调整BarData[]后，按Apply即可看到结果。

现在开始将图像处理。具体效果见示例程序。

一、颜色反转。

灰度图像的颜色都是从0~255，所以，为了使颜色反转，我们可以用255减去该颜色值以得到反转后的颜色。

var I:Integer;

begin

inherited;

for I:=0 to 255 do

BarData[I]:=255-I;//用255减去该颜色值

DrawBar;

pbBarPaint(pbBar);

end;

二、缩小颜色范围以增强或减弱亮度

颜色本来是从0~255的。如果调节它的范围，例如从0~16，则会是图像明显变暗。我们可以把起始值设为a，把终止值设为b，则新的颜色值New=a+(b-1)*Old/255。这样做的话可以改变亮度，并且不会破坏原先颜色的顺序。代码如下

var I:Integer;

begin

for I:=0 to 255 do

BarData[I]:=(255-sbMin.Position)+Round((sbMin.Position-sbMax.Position)/255*I);

DrawBar;

pbBarPaint(pbBar);

Button1Click(Button1);

end;

这里的sbMin.Position和sbMaxPosition都是反转过的。所以使用时要用255去减

三、增加某个范围内的颜色范围

如果图像本身的颜色范围很小的画，你可以通过这种方法来加大图像的对比度，有利于对图像的分析。具体做法：

选取一个值a做为起始值，选取一个值b做为终止值，然后按以下公式变形：

| 0 (X<=a)

f(X)= | 255/(b-a)*(X-a)

| 255(X>=b)

var I:Integer;

begin

for I:=0 to 255 do

begin

if I<=sbMin.Position then

BarData[I]:=0

else if I>=sbMax.Position then

BarData[I]:=255

else

BarData[I]:=Round(255/(sbMax.Position-sbMin.Position)*(I-sbMin.Position));

end;

DrawBar;

pbBarPaint(pbBar);

Button1Click(Button1);

end;

四、变为黑白图片

在使用第三个功能的时候，你会发现当b<=a时，图像上的颜色除了黑色就是白色。这样操作的好处是不能直接显示出来的。这只要到了比较高级的图像处理如边缘检测等，才有作用。本例可以拿第三种方法的公式再变形，因此不作详细阐述。

五、指数级亮度调整

我们假设这个图的定义域是[0,1]，值域也是[0,1]。那么，定义函数f(x)=x^c，则f(x)的图像有一段如上图。我们再用鼠标操作时，可以在上面取一点P(a,b)，然后使f(x)通过点P，则c=ln(b)/ln(a)。有了c之后，我们就可以对颜色进行操作了：

New=(Old/255)^c*255=exp(ln(old/255)*c)*255

var ea,eb,ec:Extended;

I:Integer;

begin

ea:=A/255;

eb:=B/255;

ec:=Ln(eb)/Ln(ea);

for I:=1 to 255 do

BarData[I]:=Round(Exp(Ln((I/255))*ec)*255);

DrawBar;

pbBarPaint(pbBar);

Button1Click(Button1);

end;

这样做可以调节图像的亮度。

先到这里，在下一篇文章中，我会向大家整理出彩色图像亮度调整的方法。

示例程序：http://vczh.cstc.net.cn/vczh/Article/A_Files/Gray256.rar 打开后按右键弹菜单