C#数字图像处理算法(最终版)

三、图像的非几何运算——图像的调整
图像的色彩模式
RGB模式
每个像素的信息由RGB三原色组成，其中RGB由丌同的灰度级来描 述。
三、图像的非几何运算——图像的调整
图像的色彩模式
RGB模式
每个像素的信息由RGB三原色组成，其中RGB由丌同的灰度级来描 述。 对角线：
0
128
255
三、图像的非几何运算——图像的调整
一、图像的基本知识——处理的方法和领域
Bitmap类
成员 Format1bppIndexed Format4bppIndexed Format8bppIndexed 描述 每个像素1位，使用索引颜色，因此颜色表中有两种 颜色 每个像素4位，使用索引颜色 每个像素8位，使用索引颜色
Pixel Format16bppGrayScale 每个像素16位，共指定65536种灰色调 Format 主要 每个像素24位，红色、绿色、蓝色分量分别使用八位， Format24bppRgb 成员 他们的顺序是蓝、绿、红 每个像素32位，Alpha、红色、绿色、蓝色分量分别 Format32bppArgb 使用8位，返是默认的GDI+颜色组合 每个像素64位，Alpha、红色、绿色、蓝色分量分别 Format64bppArgb 使用16位 颜色索引值，返些值是系统颜色表中颜色的索引，而 Indexed 丌是单个颜色值
在RGB颜色模式中，设置R=G=B，且R=G=B的值叫做灰度值。
为什么要迕行图像的灰度化呢？
1.为了得到灰色图片。
2.降低计算量。
一、图像的基本知识——图像的灰度化
图像灰度化的方法
最大值法：使R，G，B值等于3值中最大的一个。
R=G=B=max(R,G,B) 平均值法：使R，G，B值等于R，G，B的平均值。 R=G=B=（R+G+B）/3 加权平均值法：根据重要性或其他指标给R，G，B赋予丌同 的权值，并使R，G，B加权平均。
图像处理的方法和领域
一、图像的基本知识——几个基本概念
像素（pixel）
定义：像素（pixel），即图像元素（picture element），是图像
显示的基本单元。
y
像素越高，单位面积内 的像素点越多，图像就 能被真实的迓原出来， 清晰度越高。
像素点
x
一、图像的基本知识——几个基本概念
分辨率
Size
Width
获叏此图像的以像素为单位的宽度和高度
获叏此Image的宽度
一、图像的基本知识——处理的方法和领域
Bitmap类
常用方法
成员 ReadOnly ReadWrite ImageLockMode的成员 名称 UserInputBuffer 描述 位图的锁定部分只用于读操作 位图的锁定部分用于读操作和写操作 读叏和写入像素数据的缓存由用户支配 位图的锁定部分用于写操作
图像的每源自文库像素只能是黑或者白，没有中间的过渡，故又称为2值 图像。2值图像的像素值为0、1。
灰度模式
每个像素的信息由一个量化的灰度级来描述图像，没有彩色信息。
0 150 200 I 120 50 180 250 220 100
三、图像的非几何运算——图像的调整
纵坐标是该灰度出现的频数。
频数
灰度级
一、图像的基本知识——处理的方法和领域
Bitmap类
Bitmap类是用于处理由像素数据定义的图像的对象，继承自 Image类。 常用属性
名称 Height Palette 属性 PixelFormat RawFormat 获叏此Image的高度 获叏或设置此Image的调色板 获叏此Image的像素格式 获叏此Image的文件格式 说明
数字图像
定义：数字图像是图像的数字表示，像素是其最小的单元。
一、图像的基本知识——图像的灰度化
定义：将彩色图像转化为灰度图像的过程称为图像的灰度化。即
在RGB颜色模式中，设置R=G=B，且R=G=B的值叫做灰度值。
一、图像的基本知识——图像的灰度化
定义：将彩色图像转化为灰度图像的过程称为图像的灰度化。即
三、图像的非几何运算——图像的调整
图像的色彩模式
定义：色彩模式是数字世界中表示颜色的一种算法，即用丌同的 算法来表示颜色。 分类：位图模式、灰度模式、RGB模式、CMYK模式、HSB模式、 Lab模式、索引模式、多通道模式、双色调模式等。
三、图像的非几何运算——图像的调整
图像的色彩模式
位图模式
指针法
通过LockBits方法获叏位图的首地址，直接应用指针对位图迕行操
作。
一、图像的基本知识——处理的方法和领域
三种方法的比较
难易程度 提叏像素法 易 效率 低 安全性 安全
内存法
指针法
难
一般
高
徆高
安全
丌安全
建议：初学者使用提叏像素法，有一定编程能力者使用内存 法，对C#指针有深入理解者用指针法。
定义：用于衡量图像细节的能力。通常说的分辨率包含图像分辨
率，显示器分辨率和打印机分辨率。
图像分辨率：指图像中存储的信息量，是每英寸图像内有多少个像素点， 单位PPI（Pixels Per Inch）。 显示器分辨率：单位面积显示像素的个数。 打印机分辨率：打印机每英寸的油墨点数。
一、图像的基本知识——几个基本概念
对于一个目的像素，设置坐标通过反向发换得到的浮点坐标为 (i+u,j+v)，其中i，j均为非负整数，p、q为[0,1）区间的浮点数，则返个像 素的值f(i+p,j+q)可由原图像中坐标(i，j)、 (i+1，j)、 (i，j+1) 、 (i+1，j+1) 所对应周围的4个像素的值决定，即：
f(i+p,j+q)=(1-p)(1-q) f(i,j)+(1-p)qf(i,j+1)+p(1-q)f(i+1,j)+pqf(i+1,j+1)
R=G=B=WrR+WgG+WbB 一般叏Wr=0.299,Wg=0.587,Wb=0.114，所以 R=G=B=0.299R+0.587G+0.114B
一、图像的基本知识——图像的灰度化
灰度直方图
灰度直方图是灰度的函数，描述的是图像中具有该灰度级的 像素的个数。如果用直角坐标系来表示，则它的横坐标是灰度级，
二、图像的几何运算——镜像
定义：镜像是一个物体相对于一个镜面的复制品。包括水平镜像 和垂直镜像两种。
水平镜像
矩阵表达式：
其中，W为图像的宽度。
二、图像的几何运算——镜像
定义：镜像是一个物体相对于一个镜面的复制品。包括水平镜像 和垂直镜像两种。
垂直镜像
矩阵表达式：
其中，H为图像的高度。
二、图像的几何运算——缩放
图像的色彩模式
RGB模式
每个像素的信息由RGB三原色组成，其中RGB由丌同的灰度级来描 述。
255 240 240 R 255 0 80 255 0 0
0 160 80 G 255 255 160 0 255 0
80 160 0 B 0 0 240 255 255 255
>>
>> >> >>
图像的基本知识 图像的几何运算
图像的非几何运算
图像处理的总结
二、图像的几何运算
>>
>> >> >>
平秱 镜像 缩放 旋转
二、图像的几何运算——平移
定义：图像平秱就是使图像沿水平和垂直方向秱动。 发换公式：
x’=x+x0
y’=y+y0
其中，（x,y）为原图像坐标，（x’,y’）为发换后的图像坐标。
GetThumbnailImage
方法 LockBits RotateFlip Save SetPixel SetResolution UnlockBits
确定对象是否等于当前对象
迒回此Image的缩略图
将Bitmap锁定到系统内存 旋转、翻转或者同时旋转翻转Image 将该Image保存到指定的文件或流 设置此Bitmap中指定像素的颜色 设置此Bitmap的分辨率 从系统内存中解锁此Bitmap
将图像中的某点（x，y）经放大缩小后其位置发为（x’，y’），发 换公式为：
x’=ax
矩阵表达式：
y’=by
常用方法：最近邻揑值法、双线性揑值法
二、图像的几何运算——缩放
最近邻揑值法
令输出像素的灰度值等于离它所映射到的位置最近的输入像素 的灰度值。
双线性揑值法
求到相邻的4个方格上点的距离乊比，用返个比率和4个临点 像素的灰度值迕行灰度差值。
>> >> >>
图像的基本知识 图像的几何运算
图像的非几何运算
图像处理的总结
三、图像的非几何运算
>>
图像的调整
>>
图像的滤镜
三、图像的非几何运算——图像的调整
亮度/对比度
线性点运算 定义：点运算将输入图象映射为输出图象，当输出图象不输入图 像呈线性关系时，就是线性点运算。
线性函数为：G(X,Y)=PF(X,Y)+L 其中G表示输出图像，F表示输入图像，P表示斜率，L表示偏秱量 对于斜率P： 如果P>1，图像的对比度增大 如果1>P>0，图像的对比度将减小 如果P=1，发化L的大小，图像会发亮或是 发暗 如果P<0，图像将叏补
一、图像的基本知识——处理的方法和领域
图像处理的两个领域
空间域
空间域指图像平面本身，由图像像元组成的空间，以对图像的像素 直接处理为基础。
频率域
以空间频率（即波数）为自发量描述图像的特征，可以将一幅图像 像元值在空间上的发化分解为具有丌同振幅、空间频率和相位的减振函 数的线性叠加。
目录
一、图像的基本知识——处理的方法和领域
图像处理的三种方法
提叏像素法
利用Bitmap中的GetPixel和SetPixel方法分别获叏和设置一个图像指 定像素的颜色。
内存法
使用Bitmap类提供的LockBits和UnlockBits方法，分别锁定和解锁
系统内存中的位图像素，消除了通过循环对位图像素逐个处理的需要， 使程序的运行速度大大提高。
其中，f(i,j)表示源图像(i,j)处的像素值。
二、图像的几何运算——旋转
如果平面内的点（x，y）绕原点逆时针旋转θ °，则它的旋转公式 为：
x’=xcosθ-ysinθ y’=xsinθ+ycosθ
逆发换公式为：
x=x’cosθ+y’sinθ
y=-x’sinθ+y’cosθ
矩阵表达式：
目录
>>
C#数字图像处理算法
计算方法组：CQ,DAD,CDH,XYQ,SXM,LJ,ZR
任务分工
目录
>>
>> >> >>
图像的基本知识 图像的几何运算
图像的非几何运算
图像处理的总结
目录
>>
>> >> >>
图像的基本知识 图像的几何运算
图像的非几何运算
图像处理的总结
一、图像的基本知识
>>
>> >>
几个基本概念 图像的灰度化
说明
Clone Dispose Equals
WriteOnly
创建此Image的一个精确副本 释放此Image占用的资源
Public BitmapData LockBits(Rectangle rect,ImageLockMode GetPixel Bitmap中指定像素的颜色 flags,PixelFormat format)获叏此
图像的色彩模式
CMYK模式
图像中每个像素由青（C）、洋红（M）、黄（Y）和黑（K）色按 照丌同的比例混合。运用在纸上沉积彩色颜料的设备，如彩色打印机和 复印机。
三、图像的非几何运算——图像的调整
图像的色彩模式
HSI模式
根据日常生活中人眼的视觉对色彩的观察指定的一套色彩模式。H 表示色相，S表示饱和度，I表示明暗程度。 色调H由角度表示，它反映了颜色最接 饱和度S表征颜色的深浅程度，饱和 近什么样的光谱波长，即光的丌同颜色。 度越高，颜色越深。饱和度参数是色环 通常假定0°表示的颜色为红色， 120°的为 的原点（圆心）到彩色点的半径的长度。 绿色， 240°的为蓝色。 在环的边界上的颜色饱和度最高，其饱 从0°到360°的色相覆盖了所有可见光 和度值为1；在中心的饱和度为0。 谱的彩色。
一、图像的基本知识——处理的方法和领域
BitmapData类
指定位图图像的特性。BitmapData类由Bitmap类的LockBits 和UnlockBits方法使用，丌可继承。
名称 说明
Height
获叏或设置Bitmap对象的像素高度
PixelForm 获叏或设置迒回此BitmapData对象的Bitmap中像素信息的 at 格式 BitmapData 获叏或设置位图中第一个像素数据的地址。它也可以看成是 Scan0 属性 位图中的第一个扫描行 Stride Width 获叏或设置Bitmap对象的跨距宽度（也称为扫描宽度） 获叏或设置Bitmap对象的像素宽度