以前看了一些有关图像处理的书，对我起到了很大的帮助。所以，今天我就将我学过的知识整理出来，一方面可以给人学习，另一方面也可以请各位高手指点指点。
我要说的图像处理是针对程序方面的。所以，先做一个程序来放置图形。在这里，我使用了Delphi作为工具。因为，在我使用过的众多编译器当中，Delphi对图形的支持最好。还有，这里我并不是讲语法。所以，有些代码我就不详细说明。不便之处，敬请原谅。
注意：本文章的示例程序所用的东西不超过GDI的范围。
在图像处理中，速度是很重要的。因此，我们得重新处理一下TBitmap,得到TVczhBitmap。这只是因为GetPixels和SetPixels的速度太慢，换一个方法而已。
unit untBitmapProc;
interface
uses Graphics, SysUtils;
type
TVczhBitmap=class(TBitmap)
private
Data:PByteArray;
Line:Integer;
procedure SetFormat;
function GetBytePointer(X,Y:Integer):PByte;
procedure SetBytes(X,Y:Integer;Value:Byte);
function GetBytes(X,Y:Integer):Byte;
protected
published
constructor Create;
public
property Bytes[X,Y:Integer]:Byte read GetBytes write SetBytes;
procedure LoadFromFile(FileName:String);
procedure ToGray;
end;
implementation
procedure TVczhBitmap.SetFormat;
begin
HandleType:=bmDIB;
PixelFormat:=pf24bit;
end;
function TVczhBitmap.GetBytePointer(X,Y:Integer):PByte;
begin
if Line<>Y then
begin
Line:=Y;
Data:=ScanLine[Y];
end;
Longint(result):=Longint(Data)+X;
end;
procedure TVczhBitmap.SetBytes(X,Y:Integer;Value:Byte);
begin
GetBytePointer(X,Y)^:=Value;
end;
function TVczhBitmap.GetBytes(X,Y:Integer):Byte;
begin
result:=GetBytePointer(X,Y)^;
end;
constructor TVczhBitmap.Create;
begin
inherited Create;
SetFormat;
Line:=-1;
end;
procedure TVczhBitmap.LoadFromFile(FileName:String);
begin
inherited LoadFromFile(FileName);
SetFormat;
Line:=-1;
end;
procedure TVczhBitmap.ToGray;
var X,Y,R:Integer;
B:Byte;
begin
for Y:=0 to Height-1 do
for X:=0 to Width-1 do
begin
R:=0;
for B:=0 to 2 do
R:=R+GetBytes(X*3+B,Y);
for B:=0 to 2 do
SetBytes(X*3+B,Y,R div 3);
end;
end;
end.
此后，我们需要建立几个窗体。第一个用来显示图片，第二个用来处理图片，其他的窗体都继承自第二个窗体，包含实际的处理方法。
先看第二个窗口：
unit untProc;
interface
uses
Windows, Messages, SysUtils, Variants, Classes, Graphics, Controls, Forms,
Dialogs, ExtCtrls, untBitmapProc, StdCtrls, ComCtrls;
type
TfrmProcessor = class(TForm)
pbBar: TPaintBox;
gpProc: TGroupBox;
Button1: TButton;
procedure FormCreate(Sender: TObject);
procedure FormDestroy(Sender: TObject);
procedure FormShow(Sender: TObject);
procedure pbBarPaint(Sender: TObject);
procedure Button1Click(Sender: TObject);
private
{ Private declarations }
public
{ Public declarations }
BarData:array[0..255]of Byte;
Bar:TVczhBitmap;
procedure DrawBar;
end;
var
frmProcessor: TfrmProcessor;
implementation
{$R *.dfm}
uses untViewer;
procedure TfrmProcessor.DrawBar;
var I:Integer;
begin
Bar.Canvas.FillRect(Bar.Canvas.ClipRect);
Bar.Canvas.MoveTo(0,255-BarData[0]);
for I:=1 to 255 do
Bar.Canvas.LineTo(I,255-BarData[I]);
end;
procedure TfrmProcessor.FormCreate(Sender: TObject);
begin
Bar:=TVczhBitmap.Create;
Bar.Width:=256;
Bar.Height:=256;
Bar.Canvas.Brush.Color:=clWhite;
Bar.Canvas.Brush.Style:=bsSolid;
end;
procedure TfrmProcessor.FormDestroy(Sender: TObject);
begin
Bar.Free;
end;
procedure TfrmProcessor.FormShow(Sender: TObject);
var I:Integer;
begin
for I:=0 to 255 do
BarData[I]:=I;
DrawBar;
end;
procedure TfrmProcessor.pbBarPaint(Sender: TObject);
begin
pbBar.Canvas.Draw(0,0,Bar);
end;
procedure TfrmProcessor.Button1Click(Sender: TObject);
var X,Y:Integer;
begin
for Y:=0 to Buffer.Height-1 do
for X:=0 to Buffer.Width*3-1 do
Played.Bytes[X,Y]:=BarData[Buffer.Bytes[X,Y]];
frmViewer.FormPaint(frmViewer);
end;
end.
之后，做一个窗口继承自它，则调整BarData[]后，按Apply即可看到结果。
现在开始将图像处理。具体效果见示例程序。
一、颜色反转。
灰度图像的颜色都是从0~255，所以，为了使颜色反转，我们可以用255减去该颜色值以得到反转后的颜色。
var I:Integer;
begin
inherited;
for I:=0 to 255 do
BarData[I]:=255-I;//用255减去该颜色值
DrawBar;
pbBarPaint(pbBar);
end;
二、缩小颜色范围以增强或减弱亮度
颜色本来是从0~255的。如果调节它的范围，例如从0~16，则会是图像明显变暗。我们可以把起始值设为a，把终止值设为b，则新的颜色值New=a+(b-1)*Old/255。这样做的话可以改变亮度，并且不会破坏原先颜色的顺序。代码如下
var I:Integer;
begin
for I:=0 to 255 do
BarData[I]:=(255-sbMin.Position)+Round((sbMin.Position-sbMax.Position)/255*I);
DrawBar;
pbBarPaint(pbBar);
Button1Click(Button1);
end;
这里的sbMin.Position和sbMaxPosition都是反转过的。所以使用时要用255去减
三、增加某个范围内的颜色范围
如果图像本身的颜色范围很小的画，你可以通过这种方法来加大图像的对比度，有利于对图像的分析。具体做法：
选取一个值a做为起始值，选取一个值b做为终止值，然后按以下公式变形：
| 0 (X<=a)
f(X)= | 255/(b-a)*(X-a)
| 255(X>=b)
var I:Integer;
begin
for I:=0 to 255 do
begin
if I<=sbMin.Position then
BarData[I]:=0
else if I>=sbMax.Position then
BarData[I]:=255
else
BarData[I]:=Round(255/(sbMax.Position-sbMin.Position)*(I-sbMin.Position));
end;
DrawBar;
pbBarPaint(pbBar);
Button1Click(Button1);
end;
四、变为黑白图片
在使用第三个功能的时候，你会发现当b<=a时，图像上的颜色除了黑色就是白色。这样操作的好处是不能直接显示出来的。这只要到了比较高级的图像处理如边缘检测等，才有作用。本例可以拿第三种方法的公式再变形，因此不作详细阐述。
五、指数级亮度调整
我们假设这个图的定义域是[0,1]，值域也是[0,1]。那么，定义函数f(x)=x^c，则f(x)的图像有一段如上图。我们再用鼠标操作时，可以在上面取一点P(a,b)，然后使f(x)通过点P，则c=ln(b)/ln(a)。有了c之后，我们就可以对颜色进行操作了：
New=(Old/255)^c*255=exp(ln(old/255)*c)*255
var ea,eb,ec:Extended;
I:Integer;
begin
ea:=A/255;
eb:=B/255;
ec:=Ln(eb)/Ln(ea);
for I:=1 to 255 do
BarData[I]:=Round(Exp(Ln((I/255))*ec)*255);
DrawBar;
pbBarPaint(pbBar);
Button1Click(Button1);
end;
这样做可以调节图像的亮度。
先到这里，在下一篇文章中，我会向大家整理出彩色图像亮度调整的方法。
示例程序：http://vczh.cstc.net.cn/vczh/Article/A_Files/Gray256.rar 打开后按右键弹菜单
