MFC对话框绘制灰度直方图.docx

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MFC对话框绘制灰度直方图

MFC对话框绘制灰度直方图

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（GREENBLUE）对应像素XS

    IDC_STATIC_PJHD_RED（GREENBLUE）对应平均灰度PJHD

    IDC_STATIC_ZZHD_RED（GREEDBLUE）对应中值灰度ZZHD

    IDC_STATIC_BZC_RED（GREENBLUE）对应标准差BZC

    第二步：

建立类向导MFCClassWizard

（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MemberVariables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#inlcude"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。

[cpp] viewplain copy

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

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intRed[256];再在子文件.cpp中函数里调用该全局变量即可externintRed[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voidCImageZFTDlg:

:

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

     CRectrectpic;

    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=newCPen（）;

    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）;

    deleteRedPen;

    ReleaseDC（pDC）;

     第三步：

源代码与详细注释思想

    在ImageZFTDlg.cpp中修改OnPaint函数：

[cpp] viewplain copy

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:

（XX）                                                               

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.    /*