transeform.cpp

将数字图像处理的一般算法都集中在一个MFC的框架中

#include "stdafx.h"
#include "transeform.h"
#include <math.h>

#include "WaveletApi.h"
#include "FilterApi.h"
#include "DIBapi.h"

#pragma comment(lib, "wavelet_3_8.lib")

transeform_wavelet::transeform_wavelet()
{
	m_nColorTableLengthOut=0;
	m_nScale = 0;
    m_nBitCountOut=0;
	m_pImgDataOut=NULL;
	m_pColorTableOut=NULL;
	pCoeff = NULL;
}

transeform_wavelet::transeform_wavelet(CSize size, int nBitCount, LPRGBQUAD lpColorTable, unsigned char *pImgData):
ImgCenterDib(size, nBitCount, lpColorTable, pImgData)
{
	m_nBitCountOut=m_nBitCount;
	m_pColorTableOut=m_lpColorTable;
	int lineByte=(m_imgWidth*m_nBitCount/8+3)/4*4;
	m_pImgDataOut=new unsigned char[lineByte*m_imgHeight];
	for(int i=0 ; i < m_imgWidth ; i++)
		for ( int j = 0 ; j < m_imgHeight ; j++)
		     m_pImgDataOut[j * lineByte + i]=pImgData[j * lineByte + i];
	pCoeff = NULL;
}

transeform_wavelet::~transeform_wavelet()
{
	if (m_pImgDataOut!=NULL){
		delete []m_pImgDataOut;
		m_pImgDataOut=NULL;
	}
	if (pCoeff != NULL)
	{
		delete[] pCoeff;
		pCoeff = NULL;
	}
}

/**********************************************************************
 *
 * 函数名称：
 * MatrixRegionCopy()
 *
 * 参数：
 * unsigned char *matrixRegion 源矩阵数组指针
 * int heightRegion 复制区域的高度
 * int widthRegion 复制区域的宽度
 * unsigned char *matrixDest 目的矩阵数组指针
 * int heightDest 目的矩阵区域的高度
 * int widthDest 目的矩阵区域的宽度
 *
 * 返回值：
 * void
 *
 * 说明：
 * 将源矩阵的指定区域数据复制到目的矩阵的指定区域
 *
 **********************************************************************/
void transeform_wavelet::MatrixRegionCopy(unsigned char *matrixRegion, int heightRegion, int widthRegion,
				 unsigned char *matrixDest, int heightDest, int widthDest)
{
	//计算区域高度和宽度
	int heightMin = heightRegion>heightDest ? heightDest : heightRegion;
	int widthMin = widthRegion>widthDest ? widthDest : widthRegion;
	int h, w;
	for (h=0; h<heightMin; h++)
	{
		for (w=0; w<widthMin; w++)
		{
			matrixDest[h * widthDest + w] = matrixRegion[h * widthRegion + w];
		}
	}
}

/**********************************************************************
 *
 * 函数名称：
 * MatrixSub()
 *
 * 参数：
 * unsigned char *matrixA 待求差矩阵A数组指针
 * unsigned char *matrixB 待求差矩阵B数组指针
 * int height 高度
 * int width 宽度
 * unsigned char *result 差矩阵数组指针
 *
 * 返回值：
 * void
 *
 * 说明：
 * 将输入的两个矩阵A和B求差
 *
 **********************************************************************/
void transeform_wavelet::MatrixSub(unsigned char *matrixA, unsigned char *matrixB, int height, int width, unsigned char *result)
{
	unsigned char temp;
	int h, w;
	for (h=0; h<height; h++)
	{
		for (w=0; w<width; w++)
		{
			temp = matrixA[h * width + w] - matrixB[h * width + w] + 128;
			result[h * width + w] = temp;
		}
	}
}

/**********************************************************************
 *
 * 函数名称：
 * MatrixSampleRow()
 *
 * 参数：
 * unsigned char *matrixInput 待采样矩阵数组指针
 * unsigned char *matrixOutputOdd 奇数行采样生成的矩阵
 * unsigned char *matrixOutputEven 偶数行采样生成的矩阵
 * int heightOutput 输出矩阵高度
 * int widthOutput 输出矩阵宽度
 * int widthInput 输入矩阵宽度
 *
 * 返回值：
 * void
 *
 * 说明：
 * 对输入矩阵进行行抽点采样
 *
 **********************************************************************/
void transeform_wavelet::MatrixSampleRow(unsigned char *matrixInput, unsigned char *matrixOutputOdd,
										  unsigned char *matrixOutputEven, int heightOutput, int widthOutput, int widthInput)
{
	int h, w;
	for (h=0; h<heightOutput; h++)
	{
		for (w=0; w<widthOutput; w++)
		{
			matrixOutputEven[h * widthOutput + w] = matrixInput[h * 2 * widthInput + w];
			matrixOutputOdd[h * widthOutput + w] = matrixInput[(h * 2 + 1) * widthInput + w];
		}
	}
}

/**********************************************************************
 *
 * 函数名称：
 * MatrixSampleLine()
 *
 * 参数：
 * unsigned char *matrixInput 待采样矩阵数组指针
 * unsigned char *matrixOutputOdd 奇数列采样生成的矩阵
 * unsigned char *matrixOutputEven 偶数列采样生成的矩阵
 * int heightOutput 输出矩阵高度
 * int widthOutput 输出矩阵宽度
 * int widthInput 输入矩阵宽度
 *
 * 返回值：
 * void
 *
 * 说明：
 * 对输入矩阵进行列抽点采样
 *
 **********************************************************************/
void transeform_wavelet::MatrixSampleLine(unsigned char *matrixInput, unsigned char *matrixOutputOdd,
										  unsigned char *matrixOutputEven, int heightOutput, int widthOutput, int widthInput)
{
	int h, w;
	for (h=0; h<heightOutput; h++)
	{
		for (w=0; w<widthOutput; w++)
		{
			matrixOutputEven[h * widthOutput + w] = matrixInput[h * widthInput + w * 2];
			matrixOutputOdd[h * widthOutput + w] = matrixInput[h * widthInput + w * 2 + 1];
		}
	}
}


/**********************************************************************
 *
 * 函数名称：
 * MatrixSub()
 *
 * 参数：
 * unsigned char *matrixA 待求和矩阵A数组指针
 * unsigned char *matrixB 待求和矩阵B数组指针
 * int height 高度
 * int width 宽度
 * unsigned char *result 和矩阵数组指针
 *
 * 返回值：
 * void
 *
 * 说明：
 * 将输入的两个矩阵A和B求和
 *
 **********************************************************************/
void transeform_wavelet::MatrixPlus(unsigned char *matrixA, unsigned char *matrixB, int height, int width, unsigned char *result)
{
	unsigned char temp;
	int h, w;
	for (h=0; h<height; h++)
	{
		for (w=0; w<width; w++)
		{
			temp = matrixA[h * width + w] + matrixB[h * width + w] - 128;
			result[h * width + w] = temp;
		}
	}
}

/**********************************************************************
 *
 * 函数名称：
 * MatrixInsertRow()
 *
 * 参数：
 * unsigned char *matrixInputOdd 输入奇数行采样生成的矩阵
 * unsigned char *matrixInputEven 输入偶数行采样生成的矩阵
 * unsigned char *matrixOutput 输出待插点矩阵数组指针
 * int heightInput 输入矩阵高度
 * int widthInput 输入矩阵宽度
 * int widthOutput 输出矩阵宽度
 *
 * 返回值：
 * void
 *
 * 说明：
 * 对输入矩阵进行行插点采样
 *
 **********************************************************************/
void transeform_wavelet::MatrixInsertRow(unsigned char *matrixInputOdd, unsigned char *matrixInputEven,
										 unsigned char *matrixOutput, int heightInput, int widthInput, int widthOutput)
{
	int h, w;
	for (h=0; h<heightInput*2; h++)
	{
		for (w=0; w<widthInput; w++)
		{
			if (h%2 == 0)
			{
				matrixOutput[h * widthOutput + w] = matrixInputEven[(int)(h/2) * widthInput + w];
			} 
			else
			{
				matrixOutput[h * widthOutput + w] = matrixInputOdd[(int)(h/2) * widthInput + w];
			}		
		}
	}
}

/**********************************************************************
 *
 * 函数名称：
 * MatrixInsertLine()
 *
 * 参数：
 * unsigned char *matrixInputOdd 输入奇数列采样生成的矩阵
 * unsigned char *matrixInputEven 输入偶数列采样生成的矩阵
 * unsigned char *matrixOutput 输出待插点矩阵数组指针
 * int heightInput 输入矩阵高度
 * int widthInput 输入矩阵宽度
 * int widthOutput 输出矩阵宽度
 *
 * 返回值：
 * void
 *
 * 说明：
 * 对输入矩阵进行列插点采样
 *
 **********************************************************************/
void transeform_wavelet::MatrixInsertLine(unsigned char *matrixInputOdd, unsigned char *matrixInputEven,
										  unsigned char *matrixOutput, int heightInput, int widthInput, int widthOutput)
{
	int h, w;
	for (h=0; h<heightInput; h++)
	{
		for (w=0; w<widthOutput; w++)
		{
			if (w%2 == 0)
			{
				matrixOutput[h * widthOutput + w] = matrixInputEven[h * widthInput + w/2];
			} 
			else
			{
				matrixOutput[h * widthOutput + w] = matrixInputOdd[h * widthInput + w/2];
			}		
		}
	}
}

/**********************************************************************
 *
 * 函数名称：
 * Trans()
 *
 * 参数：
 * unsigned char *inputData 输入矩阵数组指针
 * int inputHeight 输入矩阵高度
 * int inputWidth 输入矩阵宽度
 * int lineByte 矩阵行字节数
 * int scale 分解尺度
 * unsigned char *outputData 输出矩阵数组指针
 *
 * 返回值：
 * void
 *
 * 说明：
 * 进行一遍小波分解
 *
 **********************************************************************/
void transeform_wavelet::Trans(unsigned char *inputData, int inputHeight, int inputWidth, int lineByte, int scale, unsigned char *outputData)
{
	unsigned char *buff = new unsigned char[lineByte*m_imgHeight];

	int imageHeight = inputHeight;
	int imageWidth = inputWidth;
	
	unsigned char *temp1 = new unsigned char[imageWidth * (int)(imageHeight/2)];
	unsigned char *temp2 = new unsigned char[imageWidth * (int)(imageHeight/2)];
	//对图像矩阵进行行采样
	this->MatrixSampleRow(inputData, temp1, temp2, (imageHeight/2), imageWidth, lineByte);
	//行差分，得到高频与低频数据
	this->MatrixSub(temp1, temp2, (imageHeight/2), imageWidth, temp1);
	unsigned char *temp00 = new unsigned char[(imageWidth/2) * (imageHeight/2)];
	unsigned char *temp01 = new unsigned char[(imageWidth/2) * (imageHeight/2)];
	//对低频数据进行列采样
	this->MatrixSampleLine(temp2, temp01, temp00, (imageHeight/2), (imageWidth/2), imageWidth);
	//列差分得到LL和LH
	this->MatrixSub(temp01, temp00, (imageHeight/2), (imageWidth/2), temp01);
	unsigned char *temp10 = new unsigned char[(imageWidth/2) * (imageHeight/2)];
	unsigned char *temp11 = new unsigned char[(imageWidth/2) * (imageHeight/2)];
	//对高频数据进行列采样
	this->MatrixSampleLine(temp1, temp11, temp10, (imageHeight/2), (imageWidth/2), imageWidth);
	//列差分，得到HL和HH
	this->MatrixSub(temp11, temp10, (imageHeight/2), (imageWidth/2), temp11);
	
	this->MatrixRegionCopy(temp01, (imageHeight/2), (imageWidth/2),
		buff+lineByte*(int)(imageHeight/2)+(int)(imageWidth/2), imageHeight, lineByte);
	this->MatrixRegionCopy(temp10, (imageHeight/2), (imageWidth/2), buff, imageHeight, lineByte);
	this->MatrixRegionCopy(temp11, (imageHeight/2), (imageWidth/2), buff+(int)(imageWidth/2), imageHeight, lineByte);
	//释放空间
	delete[] temp1;
	delete[] temp2;
	delete[] temp01;
	delete[] temp10;
	delete[] temp11;
	
	scale--;
	//继续对LL进行递归分解
	if (scale > 0)
	{
		this->Trans(temp00, imageHeight/2, imageWidth/2, imageWidth/2, scale, temp00);
	}
	this->MatrixRegionCopy(temp00, (imageHeight/2), (imageWidth/2), buff+lineByte*(int)(imageHeight/2),
		imageHeight, lineByte);
	delete[] temp00;

	//把最后的结果拷贝到m_pImgDataOut
	memcpy(outputData, buff,  lineByte * inputHeight);
	delete[] buff;
}

/**********************************************************************
 *
 * 函数名称：
 * SimpleWaveletTrans()
 *
 * 参数：
 * int scale 分解尺度，默认为1
 *
 * 返回值：
 * void
 *
 * 说明：
 * 对图像数据进行给定尺度的小波分解
 *
 **********************************************************************/
void transeform_wavelet::SimpleWaveletTrans(int scale = 1)
{
	if (scale<1 || scale>5)
	{
		return;
	}
	if(m_pImgDataOut!=NULL){
		delete[] m_pImgDataOut;
		m_pImgDataOut=NULL;
	}
	this->m_nScale = scale;
	int lineByte=(m_imgWidth*m_nBitCount/8+3)/4*4;
	m_pImgDataOut=new unsigned char[lineByte*m_imgHeight];

	this->Trans(m_pImgData, m_imgHeight, m_imgWidth, lineByte, scale, m_pImgDataOut);
}

/**********************************************************************
 *
 * 函数名称：
 * Reverse()
 *
 * 参数：
 * unsigned char *inputData 输入矩阵数组指针
 * int inputHeight 输入矩阵高度
 * int inputWidth 输入矩阵宽度
 * int lineByte 矩阵行字节数
 * int scale 分解尺度
 * unsigned char *outputData 输出矩阵数组指针
 *
 * 返回值：
 * void
 *
 * 说明：
 * 进行一遍小波重构
 *
 **********************************************************************/
void transeform_wavelet::Reverse(unsigned char *inputData, int inputHeight, int inputWidth, int lineByte,
								 int scale, unsigned char *outputData)
{
	unsigned char *buff = new unsigned char[lineByte*m_imgHeight];

	int imageHeight = inputHeight;
	int imageWidth = inputWidth;


	unsigned char *temp10 = new unsigned char[(imageWidth/2) * (imageHeight/2)];
	unsigned char *temp11 = new unsigned char[(imageWidth/2) * (imageHeight/2)];
	this->MatrixRegionCopy(inputData, imageHeight, lineByte, temp10, (imageHeight/2), (imageWidth/2));
	this->MatrixRegionCopy(inputData+(int)(imageWidth/2), imageHeight, lineByte, temp11, (imageHeight/2), (imageWidth/2));
	this->MatrixPlus(temp11, temp10, (imageHeight/2), (imageWidth/2), temp11);