detect.cpp

《Visual C++ 数字图像处理》

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//  文件名：detect.cpp
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//  图像分析与检测API函数库：
//
//  ThresholdDIB()	- 图像阈值分割运算
//  AddMinusDIB()   - 图像加减运算
//  HprojectDIB()	- 图像水平投影
//  VprojectDIB()	- 图像垂直投影
//	TemplateDIB()	- 图像模板匹配运算
//
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#include "stdafx.h"
#include "detect.h"
#include "DIBAPI.h"

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

/*************************************************************************
 *
 * 函数名称：
 *   ThresholdDIB()
 *
 * 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               - 运算成功返回TRUE，否则返回FALSE。
 *
 * 说明:
 * 该函数用于对图像进行阈值分割运算。
 * 
/* from web,
迭代法是基于逼近的思想，其步骤如下：

1． 求出图象的最大灰度值和最小灰度值，分别记为ZMAX和ZMIN，令初始阈值T0=(ZMAX+ZMIN)/2；

2． 根据阈值TK将图象分割为前景和背景，分别求出两者的平均灰度值ZO和ZB；

3． 求出新阈值TK+1=(ZO+ZB )/2；

4． 若TK=TK+1，则所得即为阈值；否则转2，迭代计算。
C语言的实现如下：
//迭代法确定分割阈值，原创自己写的
//不过迭代法没有OTSU方法好，特别是在处理灰度边界时
int AutoThreshValue(BYTE *image_in,int xsize,int ysize)
{
long hist[256];
int i,j,n;
int ZMAX=255,ZMIN=0,TK=0,TK1=255;
long ZOALL=0,ZBALL=0,ZBCONT=0,ZOCONT=0;
for(n=0;n<256;n++) hist[n]=0;
for(j=0;j<ysize;j++) //统计直方图
   for(i=0;i<xsize;i++){
     n=*(image_in+j*xsize+i);
     hist[n]++;
   }

for(n=0;n<256;n++) //找出最大和最小灰度
{
   if(hist[n]==0 && n<ZMAX)
     ZMIN=n;
   if(hist[n]>0 && n>ZMIN)
     ZMAX=n;
}

TK=(int)(ZMAX+ZMIN)/2; //暂定分割阈值
while(TK!=TK1){ //迭代运算直至最佳阈值
  TK1=TK;
  for(n=0;n<256;n++)
  {
     if(n<=TK){
        ZBCONT+=hist[n];
        ZBALL+=n*hist[n];
    }
   else{
     ZOCONT+=hist[n];
     ZOALL+=n*hist[n];
   }
  }
TK=((ZBALL/ZBCONT)+(ZOALL/ZOCONT))/2;
}
return TK; //返回阈值
} 
///////////////////////////////walger's 
 ************************************************************************/

BOOL WINAPI ThresholdDIB(LPSTR lpDIBBits,LONG lWidth, LONG lHeight)
{
	
	// 指向源图像的指针
	LPSTR	lpSrc;
	
	// 指向缓存图像的指针
	LPSTR	lpDst;
	
	// 指向缓存DIB图像的指针
	LPSTR	lpNewDIBBits;
	HLOCAL	hNewDIBBits;

	//循环变量
	long i;
	long j;

	//像素值
	unsigned char pixel;

	//直方图数组
	long lHistogram[256];

	//阈值，最大灰度值与最小灰度值，两个区域的平均灰度值
	unsigned char iThreshold,iNewThreshold,iMaxGrayValue,iMinGrayValue,
		          iMean1GrayValue,iMean2GrayValue;

	//用于计算区域灰度平均值的中间变量
	long lP1,lP2,lS1,lS2;

	//迭代次数
	int iIterationTimes;

	// 图像每行的字节数
	LONG lLineBytes;

	// 暂时分配内存，以保存新图像
	hNewDIBBits = LocalAlloc(LHND, lWidth * lHeight);

	if (hNewDIBBits == NULL)
	{
		// 分配内存失败
		return FALSE;
	}
	
	// 锁定内存
	lpNewDIBBits = (char * )LocalLock(hNewDIBBits);

	// 初始化新分配的内存，设定初始值为255
	lpDst = (char *)lpNewDIBBits;
	memset(lpDst, (BYTE)255, lWidth * lHeight);

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

	for (i = 0; i < 256;i++)
	{
		lHistogram[i]=0;
	}

	//获得直方图
	iMaxGrayValue = 0;
	iMinGrayValue = 255;
	for (i = 0;i < lWidth ;i++)
	{
		for(j = 0;j < lHeight ;j++)
		{
			// 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;
			
			lHistogram[pixel]++;
			//修改最大，最小灰度值
			if(iMinGrayValue > pixel)
			{
				iMinGrayValue = pixel;
			}
			if(iMaxGrayValue < pixel)
			{
				iMaxGrayValue = pixel;
			}
		}
	}

	//迭代求最佳阈值
	iNewThreshold = (iMinGrayValue + iMaxGrayValue)/2;
	iThreshold = 0;
	
	for(iIterationTimes = 0; iThreshold != iNewThreshold && iIterationTimes < 100;iIterationTimes ++)
	{
		iThreshold = iNewThreshold;
		lP1 =0;
		lP2 =0;
		lS1 = 0;
		lS2 = 0;
		//求两个区域的灰度平均值
		for (i = iMinGrayValue;i < iThreshold;i++)
		{
			lP1 += lHistogram[i]*i;
			lS1 += lHistogram[i];
		}
		iMean1GrayValue = (unsigned char)(lP1 / lS1);
		for (i = iThreshold+1;i < iMaxGrayValue;i++)
		{
			lP2 += lHistogram[i]*i;
			lS2 += lHistogram[i];
		}
		iMean2GrayValue = (unsigned char)(lP2 / lS2);
		iNewThreshold =  (iMean1GrayValue + iMean2GrayValue)/2;
	}

	//根据阈值将图像二值化
	for (i = 0;i < lWidth ;i++)
	{
		for(j = 0;j < lHeight ;j++)
		{
			// 指向源图像倒数第j行，第i个象素的指针			
			lpSrc = (char *)lpDIBBits + lLineBytes * j + i;
	
			// 指向目标图像倒数第j行，第i个象素的指针			
			lpDst = (char *)lpNewDIBBits + lLineBytes * j + i;

			pixel = (unsigned char)*lpSrc;
			
			if(pixel <= iThreshold)
			{
				*lpDst = (unsigned char)0;
			}
			else
			{
				*lpDst = (unsigned char)255;
			}
		}
	}

	// 复制图像
	memcpy(lpDIBBits, lpNewDIBBits, lWidth * lHeight);

	// 释放内存
	LocalUnlock(hNewDIBBits);
	LocalFree(hNewDIBBits);

	// 返回
	return TRUE;
}

/*************************************************************************
 *
 * 函数名称：
 *   AddMinusDIB()
 *
 * 参数:
 *   LPSTR lpDIBBits    - 指向源DIB图像指针
 *   LPSTR lpDIBBitsBK  - 指向背景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）
 *	 bool  bAddMinus	- 为true时执行加运算，否则执行减运算。
 *
 * 返回值:
 *   BOOL               - 运算成功返回TRUE，否则返回FALSE。
 *
 * 说明:
 * 该函数用于对两幅图像进行加减运算。
 * 
 * 要求目标图像为255个灰度值的灰度图像。
 ************************************************************************/

BOOL WINAPI AddMinusDIB(LPSTR lpDIBBits, LPSTR lpDIBBitsBK, LONG lWidth, LONG lHeight ,bool bAddMinus)
{
	
	// 指向源图像的指针
	LPSTR	lpSrc,lpSrcBK;
	
	// 指向缓存图像的指针
	LPSTR	lpDst;
	
	// 指向缓存DIB图像的指针
	LPSTR	lpNewDIBBits;
	HLOCAL	hNewDIBBits;

	//循环变量
	long i;
	long j;

	//像素值
	unsigned char pixel,pixelBK;

	// 图像每行的字节数
	LONG lLineBytes;

	// 暂时分配内存，以保存新图像
	hNewDIBBits = LocalAlloc(LHND, lWidth * lHeight);

	if (hNewDIBBits == NULL)
	{
		// 分配内存失败
		return FALSE;
	}
	
	// 锁定内存
	lpNewDIBBits = (char * )LocalLock(hNewDIBBits);

	// 初始化新分配的内存，设定初始值为255
	lpDst = (char *)lpNewDIBBits;
	memset(lpDst, (BYTE)255, lWidth * lHeight);

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

	for (j = 0;j < lHeight ;j++)
	{
		for(i = 0;i < lWidth ;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;
			lpSrcBK = (char *)lpDIBBitsBK + lLineBytes * j + i;
	
			// 指向目标图像倒数第j行，第i个象素的指针			
			lpDst = (char *)lpNewDIBBits + lLineBytes * j + i;

			pixel = (unsigned char)*lpSrc;
			pixelBK = (unsigned char)*lpSrcBK;
			if(bAddMinus)
				*lpDst = pixel + pixelBK > 255 ? 255 : pixel + pixelBK;
			else
				*lpDst = pixel - pixelBK < 0 ? 0 : pixel - pixelBK;


		}
	}

			
	// 复制腐蚀后的图像
	memcpy(lpDIBBits, lpNewDIBBits, lWidth * lHeight);

	// 释放内存
	LocalUnlock(hNewDIBBits);
	LocalFree(hNewDIBBits);

	// 返回
	return TRUE;
}

/*************************************************************************
 *
 * 函数名称：
 *   HprojectDIB()
 *
 * 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               - 运算成功返回TRUE，否则返回FALSE。
 *
 * 说明:
 * 该函数用于对两幅图像进行水平投影运算。