restore.cpp

VC++数字图像处理 配套光盘

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//  文件名：restore.cpp
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//  图像复原API函数库：
//
//  BlurDIB()			- 图像模糊
//  InverseDIB()	    - 图像逆滤波
//  NoiseBlurDIB()		- 图像模糊加噪
//  WienerDIB()			- 图像维纳滤波
//	RandomNoiseDIB()	- 图像中加入随机噪声
//	SaltNoiseDIB()		- 图像中加入椒盐噪声
//  fourn()				- n维FFT
//
// *************************************************************************

#include "stdafx.h"
#include "restore.h"
#include "DIBAPI.h"

#include <math.h>
#include <direct.h>

#define SWAP(a,b) tempr=(a);(a)=(b);(b)=tempr

/*************************************************************************
 *
 * 函数名称：
 *   BlurDIB()
 *
 * 参数:
 *   LPSTR lpDIBBits    - 指向源DIB图像指针
 *   LONG  lWidth       - 源图像宽度（象素数，必须是4的倍数）
 *   LONG  lHeight      - 源图像高度（象素数）
 *
 * 返回值:
 *   BOOL               - 平移成功返回TRUE，否则返回FALSE。
 *
 * 说明:
 *   该函数用来对DIB图像进行模糊操作。
 *
 ************************************************************************/

BOOL WINAPI BlurDIB (LPSTR lpDIBBits, LONG lWidth, LONG lHeight)
{
	// 指向源图像的指针
	LPSTR	lpSrc;
	
	//循环变量
	long i;
	long j;

	//像素值
	unsigned char pixel;

	// 图像每行的字节数
	LONG lLineBytes;

	//用于做FFT的数组
	double *fftSrc,*fftKernel;
	//二维FFT的长度和宽度
	unsigned long nn[3];
	//图像归一化因子
	double MaxNum;

	// 计算图像每行的字节数
	lLineBytes = WIDTHBYTES(lWidth * 8);

	double dPower = log((double)lLineBytes)/log(2.0);
	if(dPower != (int) dPower)
	{
		return false;
	}
	dPower = log((double)lHeight)/log(2.0);
	if(dPower != (int) dPower)
	{
		return false;
	}

	fftSrc = new double [lHeight*lLineBytes*2+1];
	fftKernel = new double [lHeight*lLineBytes*2+1];

	nn[1] = lHeight;
	nn[2] = lLineBytes;

	for (j = 0;j < lHeight ;j++)
	{
		for(i = 0;i < lLineBytes ;i++)
		{
			// 指向源图像倒数第j行，第i个象素的指针			
			lpSrc = (char *)lpDIBBits + lLineBytes * j + i;
	
			pixel = (unsigned char)*lpSrc;

			fftSrc[(2*lLineBytes)*j + 2*i + 1] = (double)pixel;
			fftSrc[(2*lLineBytes)*j + 2*i + 2] = 0.0;
	
			if(i < 5 && j < 5)
			{
				fftKernel[(2*lLineBytes)*j + 2*i + 1] = 1/25.0;
			}
			else
			{
				fftKernel[(2*lLineBytes)*j + 2*i + 1] = 0.0;
			}
			fftKernel[(2*lLineBytes)*j + 2*i + 2] = 0.0;
		}
	}

	//对源图像进行FFT
	fourn(fftSrc,nn,2,1);
	//对卷积核图像进行FFT
	fourn(fftKernel,nn,2,1);

	//频域相乘
	for (i = 1;i <lHeight*lLineBytes*2;i+=2)
	{
		fftSrc[i] = fftSrc[i] * fftKernel[i] - fftSrc[i+1] * fftKernel[i+1];
		fftSrc[i+1] = fftSrc[i] * fftKernel[i+1] + fftSrc[i+1] * fftKernel[i];
	}

	//对结果图像进行反FFT
	fourn(fftSrc,nn,2,-1);

	//确定归一化因子
	MaxNum = 0.0;
	for (j = 0;j < lHeight ;j++)
	{
		for(i = 0;i < lLineBytes ;i++)
		{
			fftSrc[(2*lLineBytes)*j + 2*i + 1] = 
				sqrt(fftSrc[(2*lLineBytes)*j + 2*i + 1] * fftSrc[(2*lLineBytes)*j + 2*i + 1]\
						+fftSrc[(2*lLineBytes)*j + 2*i + 2] * fftSrc[(2*lLineBytes)*j + 2*i + 2]);
			if( MaxNum < fftSrc[(2*lLineBytes)*j + 2*i + 1])
				MaxNum = fftSrc[(2*lLineBytes)*j + 2*i + 1];
		}
	}
	
	//转换为图像
	for (j = 0;j < lHeight ;j++)
	{
		for(i = 0;i < lLineBytes ;i++)
		{
			// 指向源图像倒数第j行，第i个象素的指针			
			lpSrc = (char *)lpDIBBits + lLineBytes * j + i;
	
			*lpSrc = (unsigned char) (fftSrc[(2*lLineBytes)*j + 2*i + 1]*255.0/MaxNum);
		}
	}
	delete fftSrc;
	delete fftKernel;
	// 返回
	return true;
}

/*************************************************************************
 *
 * 函数名称：
 *   RestoreDIB()
 *
 * 参数:
 *   LPSTR lpDIBBits    - 指向源DIB图像指针
 *   LONG  lWidth       - 源图像宽度（象素数，必须是4的倍数）
 *   LONG  lHeight      - 源图像高度（象素数）
 *
 * 返回值:
 *   BOOL               - 平移成功返回TRUE，否则返回FALSE。
 *
 * 说明:
 *   该函数用来对BlurDIB()生成的DIB图像进行复原操作。
 *
 ************************************************************************/

BOOL WINAPI RestoreDIB (LPSTR lpDIBBits, LONG lWidth, LONG lHeight)
{
	// 指向源图像的指针
	LPSTR	lpSrc;
	
	//循环变量
	long i;
	long j;

	//像素值
	unsigned char pixel;

	// 图像每行的字节数
	LONG lLineBytes;

	//用于做FFT的数组
	double *fftSrc,*fftKernel;
	double a,b,c,d;
	//二维FFT的长度和宽度
	unsigned long nn[3];
	//图像归一化因子
	double MaxNum;

	// 计算图像每行的字节数
	lLineBytes = WIDTHBYTES(lWidth * 8);

	double dPower = log((double)lLineBytes)/log(2.0);
	if(dPower != (int) dPower)
	{
		return false;
	}
	dPower = log((double)lHeight)/log(2.0);
	if(dPower != (int) dPower)
	{
		return false;
	}

	fftSrc = new double [lHeight*lLineBytes*2+1];
	fftKernel = new double [lHeight*lLineBytes*2+1];

	nn[1] = lHeight;
	nn[2] = lLineBytes;

	for (j = 0;j < lHeight ;j++)
	{
		for(i = 0;i < lLineBytes ;i++)
		{
			// 指向源图像倒数第j行，第i个象素的指针			
			lpSrc = (char *)lpDIBBits + lLineBytes * j + i;
	
			pixel = (unsigned char)*lpSrc;

			fftSrc[(2*lLineBytes)*j + 2*i + 1] = (double)pixel;
			fftSrc[(2*lLineBytes)*j + 2*i + 2] = 0.0;
	
			if(i < 5 && j == 0)
			{
				fftKernel[(2*lLineBytes)*j + 2*i + 1] = 1/5.0;
			}
			else
			{
				fftKernel[(2*lLineBytes)*j + 2*i + 1] = 0.0;
			}
			fftKernel[(2*lLineBytes)*j + 2*i + 2] = 0.0;
		}
	}

	//对源图像进行FFT
	fourn(fftSrc,nn,2,1);
	//对卷积核图像进行FFT
	fourn(fftKernel,nn,2,1);

	for (j = 0;j < lHeight ;j++)
	{
		for(i = 0;i < lLineBytes ;i++)
		{
			a = fftSrc[(2*lLineBytes)*j + 2*i + 1];
			b = fftSrc[(2*lLineBytes)*j + 2*i + 2];
			c = fftKernel[(2*lLineBytes)*j + 2*i + 1];
			d = fftKernel[(2*lLineBytes)*j + 2*i + 2];
			if (c*c + d*d > 1e-3)
			{
				fftSrc[(2*lLineBytes)*j + 2*i + 1] = ( a*c + b*d ) / ( c*c + d*d );
				fftSrc[(2*lLineBytes)*j + 2*i + 2] = ( b*c - a*d ) / ( c*c + d*d );
			}
		}
	}

	//对结果图像进行反FFT
	fourn(fftSrc,nn,2,-1);

	//确定归一化因子
	MaxNum = 0.0;
	for (j = 0;j < lHeight ;j++)
	{
		for(i = 0;i < lLineBytes ;i++)
		{
			fftSrc[(2*lLineBytes)*j + 2*i + 1] = 
				sqrt(fftSrc[(2*lLineBytes)*j + 2*i + 1] * fftSrc[(2*lLineBytes)*j + 2*i + 1]\
						+fftSrc[(2*lLineBytes)*j + 2*i + 2] * fftSrc[(2*lLineBytes)*j + 2*i + 2]);
			if( MaxNum < fftSrc[(2*lLineBytes)*j + 2*i + 1])
				MaxNum = fftSrc[(2*lLineBytes)*j + 2*i + 1];
		}
	}
	

	//转换为图像
	for (j = 0;j < lHeight ;j++)
	{
		for(i = 0;i < lLineBytes ;i++)
		{
			// 指向源图像倒数第j行，第i个象素的指针			
			lpSrc = (char *)lpDIBBits + lLineBytes * j + i;

			*lpSrc = (unsigned char) (fftSrc[(2*lLineBytes)*j + 2*i + 1]*255.0/MaxNum);
		}
	}
	delete fftSrc;
	delete fftKernel;
	// 返回
	return true;
}

/*************************************************************************
 *
 * 函数名称：
 *   NoiseBlurDIB()
 *
 * 参数:
 *   LPSTR lpDIBBits    - 指向源DIB图像指针
 *   LONG  lWidth       - 源图像宽度（象素数）
 *   LONG  lHeight      - 源图像高度（象素数）
 *
 * 返回值:
 *   BOOL               - 模糊加噪操作成功返回TRUE，否则返回FALSE。
 *
 * 说明:
 *   该函数用来对DIB图像进行模糊加噪操作。
 *
 ************************************************************************/

BOOL WINAPI NoiseBlurDIB (LPSTR lpDIBBits, LONG lWidth, LONG lHeight)
{
	// 指向源图像的指针
	LPSTR	lpSrc;
	
	//循环变量
	long i;
	long j;

	//像素值
	unsigned char pixel;

	// 图像每行的字节数
	LONG lLineBytes;

	//用于做FFT的数组
	double *fftSrc,*fftKernel;
	//二维FFT的长度和宽度
	unsigned long nn[3];
	//图像归一化因子
	double MaxNum;

	// 计算图像每行的字节数
	lLineBytes = WIDTHBYTES(lWidth * 8);

	double dPower = log((double)lLineBytes)/log(2.0);
	if(dPower != (int) dPower)
	{
		return false;
	}
	dPower = log((double)lHeight)/log(2.0);
	if(dPower != (int) dPower)
	{
		return false;
	}

	fftSrc = new double [lHeight*lLineBytes*2+1];
	fftKernel = new double [lHeight*lLineBytes*2+1];

	nn[1] = lHeight;
	nn[2] = lLineBytes;

	for (j = 0;j < lHeight ;j++)
	{
		for(i = 0;i < lLineBytes ;i++)
		{
			// 指向源图像倒数第j行，第i个象素的指针			
			lpSrc = (char *)lpDIBBits + lLineBytes * j + i;
	
			pixel = (unsigned char)*lpSrc;

			fftSrc[(2*lLineBytes)*j + 2*i + 1] = (double)pixel;
			fftSrc[(2*lLineBytes)*j + 2*i + 2] = 0.0;
	
			if(i < 5 && j == 0)
			{
				fftKernel[(2*lLineBytes)*j + 2*i + 1] = 1/5.0;
			}
			else
			{
				fftKernel[(2*lLineBytes)*j + 2*i + 1] = 0.0;
			}
			fftKernel[(2*lLineBytes)*j + 2*i + 2] = 0.0;
		}
	}

	//对源图像进行FFT
	fourn(fftSrc,nn,2,1);
	//对卷积核图像进行FFT
	fourn(fftKernel,nn,2,1);

	//频域相乘
	for (i = 1;i <lHeight*lLineBytes*2;i+=2)
	{
		fftSrc[i] = fftSrc[i] * fftKernel[i] - fftSrc[i+1] * fftKernel[i+1];
		fftSrc[i+1] = fftSrc[i] * fftKernel[i+1] + fftSrc[i+1] * fftKernel[i];
	}