C语言课程设计--图像处理

时间：2024.3.31

序号:

学号: ********

课程设计

设计课程名称： C语言课程设计

题目：数字图像处理—几何变换1

学生姓名： ***

学院（系）： ******* 专业班级： *****

指导教师： *** 专业技术职务： *****

设计时间： **** 年 *月 ** 日 ~ **** 年 * 月 **

1、系统的意义以及主要功能............................................................................................... 2

1.1系统的意义...................................................................................................................... 2

1.2图像的功能...................................................................................................................... 2

2、整个系统的功能结构图以及调用关系.......................................................................... 2

3、各个功能实现流程图........................................................................................................ 2

3.1彩色图像变成灰度图像..................................................................................................... 2

3.2几何变换之--旋转............................................................................................................ 3

3.3几何变换之--镜像............................................................................................................ 3

4、调试运行，程序的界面以及输入数据，以及输出结果............................................ 4

4.1原图................................................................................................................................. 4

4.2彩色图像变为灰度图像..................................................................................................... 4

4.3灰度图像水平镜像............................................................................................................ 4

4.4灰度图像垂直镜像............................................................................................................ 5

4.5彩色图像水平镜像............................................................................................................ 5

4.6彩色图像垂直镜像............................................................................................................ 5

4.7灰度图像旋转(48)............................................................................................................ 6

4.8彩色图像旋转(90)............................................................................................................ 6

5、使用说明............................................................................................................................. 6

6、C语言源程序代码............................................................................................................. 7

7、心得体会........................................................................................................................... 12

8、实习日志........................................................................................................................... 13

9、参考文献........................................................................................................................... 13

~ 1 ~

1、系统的意义以及主要功能

1.1系统的意义

目前图像处理的应用越来越广泛，已经渗透到工业、航空航天、军事等各领域，在国民经济中发挥越来越大的作用

1.2图像的功能

读入一幅彩色的数字图像，完成一系列的几何运算，并输出每个运算的效果图

1.将彩色图像变为灰度图像

2.将灰度图像旋转任意角度；并对彩色图像进行相应旋转

3.将灰度图像和彩色图像进行水平镜像和垂直镜像

2、整个系统的功能结构图以及调用关系

3、各个功能实现流程图

3.1彩色图像变成灰度图像

文本框: 是

文本框: 否

文本框: ~ 2 ~

3.2几何变换之--旋转 3.3几何变换之--镜像

~ 3 ~

4、调试运行，程序的界面以及输入数据，以及输出结果

4.1原图

4.2彩色图像变为灰度图像

4.3灰度图像水平镜像

4.4灰度图像垂直镜像

4.5彩色图像水平镜像

4.6彩色图像垂直镜像

文本框: ~ 5 ~

4.7灰度图像旋转(48)

4.8彩色图像旋转(90)

5、使用说明

编译链接后出现对话框和原始图片，按任意键即可在对话框中输入，根据对话框提示输入数字完成对应功能，出现功能图像按任意键摧毁窗口，即可继续输入完成对应功能。输入0结束变换，按任意键退出对话框。

~ 6 ~

6、C语言源程序代码

#include "mydll.h"

#include <stdio.h>

#include <stdlib.h>

#include <string.h>

#include <math.h>

#define PI 3.14159265

void main()

{

double maxa(double a,double b);//最大值

void hd(int wide,int height,unsigned char*pdata,unsigned char*gray); //灰度

void spjx(int wide,int height,unsigned char*pdata,int numcolors); //水平镜像

void czjx(int wide,int height,unsigned char*pdata,int numcolors); //垂直镜像

void hdxz(int wide,int height,struct image*p1,struct image *p2,int k); //旋转

struct image img1,img2,*p2=&img2,*p1=&img1;

unsigned char *pdata,*gray;

int i,k,n=3,m;

int wide,height;

imgfiletomat("G:\\ 1.jpg", &img1); //显示原始图像

createwindow("原图");

imgshow("原图",&img1);

wait(0); //等待按键

destroywindow("原图");

height=img1.height;//像素高度

wide=img1.width; //像素宽度

for(i=0;(n!=0);i++)

{

printf("\n\n\n");

printf("\t\t----------------------------------------------------------------------\n");

printf("\t\t| 图像几何变换 |\n");

printf("\t\t----------------------------------------------------------------------\n");

printf("\t\t| [1]----灰度 |\n");

printf("\t\t| [2]----水平镜像 |\n");

printf("\t\t| [3]----垂直镜像 |\n");

printf("\t\t| [4]----旋转 |\n");

printf("\t\t| [0]----退出系统 |\n");

printf("\t\t+*·*·*·*·*·*·*·*·*·*·*·*·*·*·*·*·*·*·*·*·*·*·**·*·*·*·*|\n");

printf("\t\t----------------------------------------------------------------------\n");

printf("请输入：");

scanf("%d",&n);

switch(n)

{

case 0: break; ~ 7 ~

case 1: imgfiletomat("G:\\ 1.jpg", &img1);pdata=img1.ptr;

if(img1.numcolors==3)

{

img1.numcolors=1;img1.ptr=gray=(unsignedchar*)malloc(wide*height);

hd(wide,height,pdata,gray);

createwindow("灰度图");

imgshow("灰度图",&img1);

wait(0); //等待按键

mattoimgfile("G:\\ c1.jpg",&img1);

free(gray);

gray=NULL;

destroywindow("灰度图");

}

else

{

printf("\t\t+***************************************|\n");

printf(" 请换彩色图 \n");

printf("\t\t+**************************************|\n");

}

break;

case 2: printf("\t\t+***************************************|\n");

printf("\t\t [1]----彩色水平镜像 \n");

printf("\t\t [2]----灰度水平镜像 \n");

printf("\t\t+***************************************|\n");

printf("请输入：");

scanf("%d",&m);

if(m==1)

{imgfiletomat("G:\\ 1.jpg", &img1);pdata=img1.ptr;}

else

{imgfiletomat("G:\\ c1.jpg", &img1);pdata=img1.ptr;}

spjx(wide,height,pdata,img1.numcolors);

createwindow("水平镜像图");

imgshow("水平镜像图",&img1);

wait(0); //等待按键

destroywindow("水平镜像图");

break;

case 3: printf("\t\t+***************************************|\n");

printf("\t\t [1]----彩色垂直镜像 \n");

printf("\t\t [2]----灰度垂直镜像 \n");

printf("\t\t+***************************************|\n");

printf("请输入：");

scanf("%d",&m);

if(m==1) ~ 8 ~

{imgfiletomat("G:\\ 1.jpg", &img1);pdata=img1.ptr;}

else

{imgfiletomat("G:\\ c1.jpg", &img1);pdata=img1.ptr;}

czjx(wide,height,pdata,img1.numcolors);

createwindow("垂直镜像图");

imgshow("垂直镜像图",&img1);

wait(0); //等待按键

destroywindow("垂直镜像图");

break;

case 4: printf("\t\t+***************************************|\n");

printf("\t\t [1]----彩色旋转镜像 \n");

printf("\t\t [2]----灰度旋转镜像 \n");

printf("\t\t+***************************************|\n");

printf("请输入：");

scanf("%d",&m);

if(m==1)

{imgfiletomat("G:\\ 1.jpg", &img1);pdata=img1.ptr;}

else

{imgfiletomat("G:\\ c1.jpg", &img1);pdata=img1.ptr;}

printf("输入旋转角度:\t");

scanf("%d",&k);

hdxz(wide,height,p1,p2,k);

createwindow("旋转");

imgshow("旋转",&img2);

wait(0); //等待按键

destroywindow("旋转");

break;

default:

printf("\t\t+***************************************|\n");

printf(" 输入错误 \n");

printf("\t\t+***************************************|\n");

}

destroyallwindows();

}

double maxa(double a,double b)

{

return (a>b?a:b);

}

//灰度

void hd(int wide,int height,unsigned char*pdata,unsigned char*gray)

{

int i,j,k=0;

for(i=0;i<height;i++)//进行遍历元素 ~ 9 ~

for(j=0;j<wide;j++)

{//将原图RGB的值根据公式赋给新开辟的空间

*(gray++)=(*(pdata+k)*11+*(pdata+k+1)*59+*(pdata+k+2)*30)/100;

k+=3;

}

//水平镜像

void spjx(int wide,int height,unsigned char*pdata,int numcolors)

{

unsigned char*temp,*ogray,*ngray,*p=pdata;

int i,j,k,n=numcolors,m;

temp=(unsigned char*)malloc(wide*height*numcolors); //开辟一个空间用以存放数据

for(i=0;i<height;i++)//对元素进行遍历

{

k=wide*n-1;

for(j=0;j<wide;j++)

{

for(m=numcolors;m>0;m--)//灰度与彩色的转换

{

ogray=pdata++;//遍历原图每一个值

ngray=temp+wide*i+k-j*numcolors-(m-1);//对应新开辟空间的地址

*ngray=*ogray;//把数据存放在新开辟的空间里

}

if(numcolors==3)

n+=2;

}

memcpy(p,temp,wide*height*numcolors);//数据拷贝

free(temp);//释放开辟的空间

temp=NULL;//防止野指针

}

//垂直镜像

void czjx(int wide,int height,unsigned char*pdata,int numcolors)

{

unsigned char*temp,*lpdst,*lpsrc;

int i,j;

temp=(unsigned char*)malloc(wide*height*numcolors);//开辟一个空间用以存放数据

for(i=0;i<wide*numcolors;i++)//遍历数据并把数据存放在新开辟的空间里

for(j=0;j<height;j++)

{

lpsrc=pdata+wide*numcolors*j+i;//数据地址

lpdst=temp+wide*numcolors*(height-1-j)+i;//相应新开辟的空间的地址

*lpdst=*lpsrc;//把数据存放在新开辟的空间里

} ~ 10 ~

memcpy(pdata,temp,wide*height*numcolors);//数据拷贝

free(temp);//释放开辟的空间

temp=NULL;//防止野指针

}

//灰度图旋转

void hdxz(int wide,int height,struct image*p1,struct image *p2,int k)

{

unsigned char*temp,*pdata;

double offx1,offy1,offx2,offy2;//原图四个角的坐标

double offx3,offy3,offx4,offy4;

double nffx1,nffy1,nffx2,nffy2;//新图四个角的坐标

double nffx3,nffy3,nffx4,nffy4;

double cosa,sina,a,b;

int x0,y0,x1,y1,nwide,nheight,n=0,m=0;

pdata=p1->ptr;

cosa=cos(PI*k/180.0); //角度变弧度

sina=sin(PI*k/180.0);

offx1 = -0.5 * wide;//以中心为原点计算原图四个角的坐标

offy1 = 0.5 * height;

offx2 = 0.5 * wide;

offy2 = 0.5 * height;

offx3 = -0.5 * wide;

offy3 = -0.5 * height;

offx4 = 0.5 * wide;

offy4 = -0.5 * height;

nffx1 = cosa * offx1 + sina * offy1;//旋转后新图四个角的坐标

nffy1 = -sina * offx1 + cosa * offy1;

nffx2 = cosa * offx2 + sina * offy2;

nffy2 = -sina * offx2 + cosa * offy2;

nffx3 = cosa * offx3 + sina * offy3;

nffy3 = -sina * offx3 + cosa * offy3;

nffx4 = cosa * offx4 + sina * offy4;

nffy4 = -sina * offx4 + cosa * offy4;

nwide=(int)(maxa(fabs(nffx4-nffx1),fabs(nffx3-nffx2))+0.5);//新图的宽和高

nheight=(int)(maxa(fabs(nffy4-nffy1),fabs(nffy3-nffy2))+0.5);

p2->width=nwide;//给img2赋值

p2->height=nheight;//给img2赋值

p2->numcolors=p1->numcolors;//给img2赋值

//开辟一个空间用以存放数据

p2->ptr=temp=(unsigned char *)malloc(nwide*nheight*(p2->numcolors));

a = - 0.5 * nwide * cosa - 0.5 * nheight * sina + 0.5 * wide;//旋转常值

b = 0.5 * nwide * sina - 0.5 * nheight * cosa + 0.5 * height;//旋转常值

if(p2->numcolors==3)//判断灰度图，彩色图

{ ~ 11 ~

for(y1=0;y1<nheight;y1++)//进行彩色图元素遍历

{

for(x1=0;x1<nwide;x1++)

{

x0=(int)(x1*cosa+y1*sina+a);//算出新坐标对应的原图坐标

y0=(int)(-x1*sina+y1*cosa+b);

//判断是否超过原图，超过赋255

if((x0<wide)&&(x0>=0)&&(y0<height)&&(y0>=0))

{ //将原图RGB值赋予新开辟空间对应的位置

*(temp++)=*(pdata+y0*wide*p2->numcolors+m);

*(temp++)=*(pdata+y0*wide*p2->numcolors+m+1);

*(temp++)=*(pdata+y0*wide*p2->numcolors+m+2);

}

else

{

*(temp++)=255;//将没有对应点的值赋255，使其变白色

*(temp++)=255;

}

m+=3;

}

else

{ //进行灰度图元素遍历

for(y1=0;y1<nheight;y1++)

for(x1=0;x1<nwide;x1++)

{

x0=(int)(x1*cosa+y1*sina+a);//算出新坐标对应的原图坐标

y0=(int)(-x1*sina+y1*cosa+b);

//判断是否超过原图，超过赋255

if((x0<wide)&&(x0>=0)&&(y0<height)&&(y0>=0))

*(temp++)=*(pdata+y0*wide+x0);//将原图的值赋予新开辟空间对应的位置

else

*(temp++)=255;//将没有对应点的值赋255，使其变白色

}

7、心得体会

刚开始并不了解图像如何用vc来进行几何变换，后来经过初步认识，了解到各门

~ 12 ~

学科的联系，c语言中用到了很多算法和数学有着紧密的联系，感受到数组与指针的强

大，编程需要注意细节，不然犯错了在去找问题所在很难找出问题错在哪里。基础知识要熟练掌握，多上机，发现问题解决问题，才能在今后编程中少犯错误。

8、实习日志

6月17日

安排：学习图像基本知识，完成彩色图像变灰度图像

进度：完成了图像灰度，但并没有真正灰度（numcolors=3）

6月19日

安排：解决上次问题，完成水平镜像（彩色和灰度图像）

进度：解决了上次问题，完成灰度图像的水平镜像，彩色图像水平镜像出现问题

遇到的问题：彩色图像水平镜像后颜色改变（RGB值赋错）

解决办法：调整指针指向（使RGB值赋对）

6月24日

安排：解决上次问题，完成垂直镜像（彩色和灰度图像）

进度：完成良好

6月26日

安排：完成旋转（彩色和灰度图像）

进度：只完成特殊值得旋转

遇到问题：地址访问错误

解决办法：调试逐句查看，查看哪里地址访问错误

6月27日

安排：完成界面设计，彩色图像旋转

进度：界面设计完成良好，彩色图像仍存在问题

9、参考文献

《VC++数字图像处理》何斌人民邮电出版社

~ 13 ~

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