MFC對話框繪製灰度直方圖

本文主要講述基於VC++6.0 MFC圖像處理的應用知識，主要結合自己大三所學課程《數字圖像處理》及課件進行回憶講解，主要通過MFC單文檔視圖實現點擊彈出對話框繪製BMP圖片的灰度直方圖，再獲取平均灰度、中指灰度和標準差等值。文章比較詳細基礎，希望該篇文章對你有所幫助~
【數字圖像處理】一.MFC詳解顯示BMP格式圖片
 【數字圖像處理】二.MFC單文檔分割窗口顯示圖片
 【數字圖像處理】三.MFC實現圖像灰度、採樣和量化功能詳解
免費資源下載地址：
http://download.csdn.net/detail/eastmount/8757243

一. 程序運行結果

該篇文章主要是在上一篇文章基礎上進行的講解，其中當打開一張BMP圖像後，點擊”直方圖“-》”顯示原圖直方圖“如下。

二. 灰度直方圖原理

什麼是灰度直方圖？
灰度直方圖（histogram）是灰度級的函數，描述的是圖像中每種灰度級像素的個數，反映圖像中每種灰度出現的頻率。橫座標是灰度級，縱座標是灰度級出現的頻率。

對於連續圖像，平滑地從中心的高灰度級變化到邊緣的低灰度級。直方圖定義爲：

  其中A(D)爲閾值面積函數：爲一幅連續圖像中被具有灰度級D的所有輪廓線所包圍的面積。對於離散函數，固定ΔD爲1，則：H(D)=A(D)-A(D+1)
  色彩直方圖是高維直方圖的特例，它統計色彩的出現頻率，即色彩概率分佈信息。
  通常這需要一定的量化過程，將色彩分成若干互不重疊的種類。一般不直接在RGB色彩空間中統計，而是在將亮度分離出來後，對代表色彩部分的信息進行統計，如在HSI空間的HS子空間、YUV空間的UV子空間，以及其它反映人類視覺特點的彩色空間表示中進行。
其中直方圖的計算方法如下：
  依據定義，若圖像具有L（通常L=256,即8位灰度級）級灰度，則大小爲MxN的灰度圖像f(x,y)的灰度直方圖hist[0…L-1]可用如下計算獲得。
    1、初始化 hist[k]=0; k=0,…,L-1
2、統計 hist[f(x,y)]++; x=0,…,M-1, y =0,…,N-1
3、歸一化 hist[f(x,y)]/=M*N
那麼說了這麼多，直方圖究竟有什麼作用呢？
在使用輪廓線確定物體邊界時，通過直方圖更好的選擇邊界閾值，進行閾值化處理；對物體與背景有較強對比的景物的分割特別有用；簡單物體的面積和綜合光密度IOD可以通過圖像的直方圖求得。

三. 程序實現

1.建立直方圖對話框

第一步：創建Dialog
將視圖切換到ResourceView界面，選中Dialog右鍵鼠標新建一個Dialog，並新建一個名爲IDD_DIALOG_ZFT，設置成下圖對話框。

右鍵添加屬性如下:
對話框-原始直方圖-IDD_DIALOG_ZFT
組框-RGB-IDC_STATIC_RGB
圖像-框架-IDC_STATIC_KJ-蝕刻(重點:有它才能添加直方圖在此處，注意GetDlgItem()函數中是IDC而不是IDD對話框)
添加蝕刻線(圖像蝕刻形成的直線)形如圖中的3個矩形框，並添加靜態文本：Red、Green、Blue、紅、綠、藍、像素、平均灰度、中值灰度、標準差；這些靜態文本都是IDC_STATIC且爲默認屬性
添加紅色4個值(Static)、綠色4個值、藍色4個值，分別爲：
IDC_STATIC_XS_RED(GREEN BLUE)對應像素XS
IDC_STATIC_PJHD_RED(GREEN BLUE)對應平均灰度PJHD
IDC_STATIC_ZZHD_RED(GREED BLUE)對應中值灰度ZZHD
IDC_STATIC_BZC_RED(GREEN BLUE)對應標準差BZC

第二步：建立類嚮導MFC ClassWizard
(1) 在對話框資源模板空白區雙擊鼠標(Ctrl+W)，創建一個新類，命名爲CImageZFTDlg會自動生成它的.h和.cpp文件。在類嚮導中選中類名CImageZFTDlg，IDs爲CImageZFTDlg，WM_INITDIALOG建立這個函數用於初始化。
(2) 打開類嚮導，選擇Member Variables頁面，添加如下變量，類型均爲CString。
像素 m_redXS、m_greenXS、m_blueXS
標準差 m_redBZC、m_greeenBZC、m_blueBZC
平均灰度 m_redPJHD、m_greenPJHD、m_bluePJHD
中值灰度 m_redZZHD、m_greenZZHD、m_blueZZHD

(3) 在View.cpp中添加直方圖的頭文件 #include "ImageZFTDlg.h"

第三步：設置菜單欄調用直方圖對話框
(1) 將視圖切換到ResourceView界面，選中Menu，在IDR_MAINFRAM中添加菜單項“直方圖”，菜單屬性中選擇“彈出”，在“直方圖”中添加子菜單“顯示原圖直方圖”。
(2) 設置其屬性爲ID_ZFT_YT(顯示直方圖原圖)，同時建立類嚮導，選擇ID_ZFT_YT(IDs)，通過COMMAND建立顯示直方圖函數OnZftYt()。

第四步：添加代碼及計算4個值
在ImageProcessingView.cpp中添加如下代碼，註釋中有如何求平均灰度、中值灰度和標準差的消息算法過程。

//引用顯示直方圖頭文件
#include "ImageZFTDlg.h"
#include "math.h"
/*全局變量在TestZFTDlg.cpp中引用用extern*/
int Red[256],Green[256],Blue[256];
/**************************************************/
/* 添加直方圖顯示功能，並在直方圖下方顯示相關信息
/* 如平均灰度、中值灰度、標準差和像素總數
/* ID_ZFT_YT:直方圖原圖顯示
/**************************************************/
void CImageProcessingView::OnZftYt()
{
if(numPicture==0) {
AfxMessageBox("載入圖片後才能顯示原圖直方圖!",MB_OK,0);
return;
}
AfxMessageBox("顯示原圖直方圖!",MB_OK,0);
CImageZFTDlg dlg;
//打開臨時的圖片
FILE *fpo = fopen(BmpName,"rb");
fread(&bfh,sizeof(BITMAPFILEHEADER),1,fpo);
fread(&bih,sizeof(BITMAPINFOHEADER),1,fpo);
int i,j;
for(j=0;j<256;j++) { //定義數組並清零
Red[j]=0;
Green[j]=0;
Blue[j]=0;
}
//計算4個數據
unsigned char red,green,blue;
int IntRed,IntGreen,IntBlue; //強制轉換
double sumRedHD=0,sumGreenHD=0,sumBlueHD=0; //記錄像素總的灰度值和
for(i=0; i<m_nImage/3; i++ )
{
fread(&red,sizeof(char),1,fpo);
IntRed=int(red);
sumRedHD=sumRedHD+IntRed;
if( IntRed>=0 && IntRed<256 ) Red[IntRed]++; //像素0-255之間
fread(&green,sizeof(char),1,fpo);
IntGreen=int(green);
sumGreenHD=sumGreenHD+IntGreen;
if( IntGreen>=0 && IntGreen<256 ) Green[IntGreen]++;
fread(&blue,sizeof(char),1,fpo);
IntBlue=int(blue);
sumBlueHD=sumBlueHD+IntBlue;
if( IntBlue>=0 && IntBlue<256 ) Blue[IntBlue]++;
}
fclose(fpo);
//像素:int型轉換爲CString型
dlg.m_redXS.Format("%d",m_nImage);
dlg.m_greenXS.Format("%d",m_nImage);
dlg.m_blueXS.Format("%d",m_nImage);
//平均灰度值:計算24位bmp圖片的灰度值,我是記錄RGB中的所有平均值
float pinRedHD,pinGreenHD,pinBlueHD;
pinRedHD=sumRedHD*3/m_nImage;
pinGreenHD=sumGreenHD*3/m_nImage; //平均灰度=總灰度/總像素
pinBlueHD=sumBlueHD*3/m_nImage;
dlg.m_redPJHD.Format("%.2f",pinRedHD);
dlg.m_greenPJHD.Format("%.2f",pinGreenHD);
dlg.m_bluePJHD.Format("%.2f",pinBlueHD);
/****************************************************************/
/* 中值灰度:算法重點(黃凱大神提供)
/* 中值灰度:所有像素中的中位數,應該所有像素排序找到中間的灰度值
/* 算法:num[256]記錄各灰度出現次數,sum+=num[i],找到sum=總像素/2
/****************************************************************/
int sumRedZZHD=0,sumGreenZZHD=0,sumBlueZZHD=0;
int redZZHD,greenZZHD,blueZZHD;
for(i=0;i<256;i++)
{
sumRedZZHD=sumRedZZHD+Red[i];
if(sumRedZZHD>=m_nImage/6) //m_nImage被分成3份RGB並且sum=總像素/2
{
redZZHD=i;
break;
}
}
for(i=0;i<256;i++)
{
sumGreenZZHD=sumGreenZZHD+Green[i];
if(sumGreenZZHD>=m_nImage/6) //m_nImage被分成3份RGB並且sum=總像素/2
{
greenZZHD=i;
break;
}
}
for(i=0;i<256;i++)
{
sumBlueZZHD=sumBlueZZHD+Blue[i];
if(sumBlueZZHD>=m_nImage/6) //m_nImage被分成3份RGB並且sum=總像素/2
{
blueZZHD=i;
break;
}
}
dlg.m_redZZHD.Format("%d",redZZHD);
dlg.m_greenZZHD.Format("%d",greenZZHD);
dlg.m_blueZZHD.Format("%d",blueZZHD);
/******************************************************************/
/*標準差:標準差=方差的算術平方根
/* 方差s^2=[(x1-x)^2+(x2-x)^2+......(xn-x)^2]/n
/* 算法:不用開m_nImage數組進行計算用num[256]中數進行
/* 方差=(平均灰度-i)*(平均灰度-i)*Red[i] 有Red[i]個灰度值爲i的數
/******************************************************************/
float redBZC,greenBZC,blueBZC; //標準差
double redFC=0,greenFC=0,blueFC=0; //方差
for(i=0;i<256;i++)
{
redFC=redFC+(pinRedHD-i)*(pinRedHD-i)*Red[i]; //有Red[i]個像素i
greenFC=greenFC+(pinGreenHD-i)*(pinGreenHD-i)*Green[i];
blueFC=blueFC+(pinBlueHD-i)*(pinBlueHD-i)*Blue[i];
}
redBZC=sqrt(redFC*3/m_nImage);
greenBZC=sqrt(greenFC*3/m_nImage);
blueBZC=sqrt(blueFC*3/m_nImage);
dlg.m_redBZC.Format("%.2lf",redBZC);
dlg.m_greenBZC.Format("%.2lf",greenBZC);
dlg.m_blueBZC.Format("%.2lf",blueBZC);
//重點必須添加該語句才能彈出對話框
if(dlg.DoModal()==IDOK)
{
}
}

第五步：此時運行結果如下圖所示，打開圖片可以顯示參數。

2.建立對話框與View聯繫並繪製直方圖

  重點（極其重要*）
  (1) 如何在MFC中(View中)實現對子對話框的畫圖或直方圖響應?
解決方法:在子對話框中.cpp文件中實現畫圖響應，不要再View.cpp中實現，否則圖像會以menu背景爲座標，而在ImageZFTDlg.cpp中建立OnPaint函數實現畫圖，它默認會以子對話框爲標準。
  (2) 如何把View.cpp中的圖片像素直方圖信息傳遞給子對話框ImageZFTDlg.cpp呢?
解決方法:如果自定義ImageStruct.h中建立全局變量，每個.cpp中引用該頭文件調用總是報錯(未知)，所以我在View.h中建立一個全局變量int Red[256];再在子文件.cpp中函數裏調用該全局變量即可extern int Red[256]，這是非常重要的一個C語言知識。
  (3) 畫圖函數OnPaint()參考源代碼中詳細註釋。
如何繪製座標軸、文字、圖像，其實自己繪製而沒調用第三方庫還是挺有意思的。

  第一步：建立畫直方圖函數OnPaint
打開類嚮導(Ctrl+W)，類名選擇CImageZFTDlg，IDs選擇CImageZFTDlg，在Message函數中建立WM_PAINT映射，默認函數名爲OnPaint建立函數void CImageZFTDlg::OnPaint()

  第二步：繪製直方圖大致思想如下
(1) 重點：獲取要繪製直方圖的位置和圖像資源的對應號ID(IDC_STATIC_KJ 框架)，我當時認爲繪製直方圖只能繪製到”圖像“控件IDC中，不能是對話框IDD。
  CWnd *pWnd = GetDlgItem(IDC_STATIC_KJ);
CDC *pDC = pWnd->GetDC();
(2) 獲取對話框矩形的長和寬
  CRect rectpic;
GetDlgItem(IDC_STATIC_KJ)->GetWindowRect(&rectpic);
(3) 創建畫筆對象並對畫筆進行顏色設置
  CPen *RedPen = new CPen();
RedPen->CreatePen(PS_SOLID,1RGB(255,0,0));
(4) 選中當前畫筆並保存以前畫筆
  CGdiObject *RedOlderPen = pDC->SelectObject(RedPen);
(5) 繪製直方圖(圖像座標自己算)
  矩形 pDC->Rectangle(9,327,312,468);
移動 pDC->MoveTo(15,331);
直線 pDC->LineTo(15,488);
文字 pDC->TextOut(15+48*i,450,str);
(6) 恢復以前畫筆
  pDC->SelectObject(RedOlderPen);
delete RedPen;
ReleaseDC(pDC);

  第三步：源代碼與詳細註釋思想
在ImageZFTDlg.cpp中修改OnPaint函數：

//****************繪製原圖直方圖*********************//
void CImageZFTDlg::OnPaint()
{
CPaintDC dc(this); // device context for painting
// TODO: Add your message handler code here
/********************************************************************************/
/* 重點知識:(百度)
/* 如何在View.cpp中把一個變量的值傳給其它對話框
/*
/* 錯誤一:在View.h中定義的pubic變量只能在View.cpp中用
/* 錯誤二:定義一個Struct.h中存全局變量,在2個函數中分別調用#include "Struct.h"
/*
/* 解決方法一: (CSDN 不會)參數用 A& a 兩個對話框裏都可以訪問a
/* 解決方法二: (CSDN 不會)重載
/*
/* 解決:在View.cpp中定義全局變量 void CBmpDrawView::OnZftYt() 前面並函數中操作
/* 在dialog的cpp中即void CTestZFTDlg::OnPaint()中在定義一個extern int a
/********************************************************************************/
extern int Red[256],Green[256],Blue[256];
/*寫在該空間中可以省略Invalidate()語句*/
/*獲取控件的CDC指針*/
CRect rectpic;
GetDlgItem(IDC_STATIC_KJ)->GetWindowRect(&rectpic);
int x,y;
x=rectpic.Width();
y=rectpic.Height();
CWnd *pWnd=GetDlgItem(IDC_STATIC_KJ);
CDC *pDC=pWnd->GetDC();
/***********************/
/*重點:畫直方圖紅色
/**********************/
CPen *RedPen=new CPen(); //創建畫筆對象
RedPen->CreatePen(PS_SOLID,1,RGB(255,0,0)); //紅色畫筆
CGdiObject *RedOlderPen=pDC->SelectObject(RedPen); //選中當前紅色畫筆並保存以前的畫筆
/*畫圖*/
pDC->Rectangle(9,16,312,147); //畫一個矩形框
pDC->MoveTo(15,20); //繪製座標軸
pDC->LineTo(15,128); //Y豎軸
pDC->LineTo(305,128); //X橫軸
pDC->MoveTo(305,128); //繪製X箭頭
pDC->LineTo(300,123); //繪製上邊箭頭
pDC->MoveTo(305,128);
pDC->LineTo(300,133); //繪製下邊箭頭
pDC->MoveTo(15,20); //繪製Y箭頭
pDC->LineTo(10,25); //繪製左邊箭頭
pDC->MoveTo(15,20);
pDC->LineTo(20,25); //繪製右邊箭頭
/**********************************************************************/
/* TextOut函數功能:
/* 該函數用當前選擇的字體、背景顏色和正文顏色將一個字符串寫到指定位置
/* BOOL TextOut(HDC hdc,int x,int y,LPCTSTR str,int numStr)
/* 表示:x起始座標,y起始座標,字符串,字符串中字符個數
/*
/* SetTextColor函數功能:
/* 設置指定設備環境(HDC)的字體顏色
/* SetTextColor (HDC, COLORREF) 如:SetTextColor(HDC,RGB(255,0,0));
/**********************************************************************/
CString str;
int i;
for(i=0;i<=5;i++) //寫X軸刻度線
{
str.Format("%d",i*50); //0-255之間添加6個刻度值
pDC->SetTextColor(RGB(255,0,255)); //設置字體顏色
pDC->TextOut(15+48*i,130,str); //輸出字體
pDC->MoveTo(15+48*i,128); //繪製X軸刻度
pDC->LineTo(15+48*i,125);
}
for(i=0;i<=5;i++) //寫Y軸刻度線
{
pDC->MoveTo(15,128-20*i); //繪製Y軸刻度
pDC->LineTo(18,128-20*i);
}
/*繪製直方圖主要的代碼*/
for(i=1;i<256;i++)
{
pDC->MoveTo(15+i,128);
if( (128-16) > (Red[i]/40) )
pDC->LineTo(15+i,128-(Red[i]/40));
else
pDC->LineTo(15+i,16); //超過矩形的畫矩形高
}
/**********************/
/*重點:畫直方圖綠色
/**********************/
CPen *GreenPen=new CPen(); //創建畫筆對象
GreenPen->CreatePen(PS_SOLID,1,RGB(0,255,0)); //綠色畫筆
CGdiObject *GreenOlderPen=pDC->SelectObject(GreenPen);
pDC->Rectangle(9,167,312,308); //畫一個矩形框
pDC->MoveTo(15,171); //繪製座標軸
pDC->LineTo(15,288); //Y豎軸
pDC->LineTo(305,288); //X橫軸
pDC->MoveTo(305,288); //繪製X箭頭
pDC->LineTo(300,283); //繪製上邊箭頭
pDC->MoveTo(305,288);
pDC->LineTo(300,293); //繪製下邊箭頭
pDC->MoveTo(15,171); //繪製Y箭頭
pDC->LineTo(10,176); //繪製左邊箭頭
pDC->MoveTo(15,171);
pDC->LineTo(20,176); //繪製右邊箭頭
for(i=0;i<=5;i++) //寫X軸刻度線
{
str.Format("%d",i*50); //0-255之間添加6個刻度值
pDC->SetTextColor(RGB(255,0,255)); //設置字體顏色
pDC->TextOut(15+48*i,290,str); //輸出字體
pDC->MoveTo(15+48*i,288); //繪製X軸刻度
pDC->LineTo(15+48*i,285);
}
for(i=0;i<=5;i++) //寫Y軸刻度線
{
pDC->MoveTo(15,288-20*i); //繪製Y軸刻度
pDC->LineTo(18,288-20*i);
}
/*繪製直方圖主要的代碼*/
for(i=1;i<256;i++)
{
pDC->MoveTo(15+i,288);
if( (288-167) > (Green[i]/40) )
pDC->LineTo(15+i,288-(Green[i]/40));
else
pDC->LineTo(15+i,167); //超過矩形的畫矩形高
}
/**********************/
/*重點:畫直方圖藍色
/***************((*****/
CPen *BluePen=new CPen(); //創建畫筆對象
BluePen->CreatePen(PS_SOLID,1,RGB(0,0,255)); //藍色畫筆
CGdiObject *BlueOlderPen=pDC->SelectObject(BluePen);
pDC->Rectangle(9,327,312,468); //畫一個矩形框
pDC->MoveTo(15,331); //繪製座標軸
pDC->LineTo(15,448); //Y豎軸
pDC->LineTo(305,448); //X橫軸
pDC->MoveTo(305,448); //繪製X箭頭
pDC->LineTo(300,443); //繪製上邊箭頭
pDC->MoveTo(305,448);
pDC->LineTo(300,453); //繪製下邊箭頭
pDC->MoveTo(15,331); //繪製Y箭頭
pDC->LineTo(10,336); //繪製左邊箭頭
pDC->MoveTo(15,331);
pDC->LineTo(20,336); //繪製右邊箭頭
for(i=0;i<=5;i++) //寫X軸刻度線
{
str.Format("%d",i*50); //0-255之間添加6個刻度值
pDC->SetTextColor(RGB(255,0,255)); //設置字體顏色
pDC->TextOut(15+48*i,450,str); //輸出字體
pDC->MoveTo(15+48*i,448); //繪製X軸刻度
pDC->LineTo(15+48*i,445);
}
for(i=0;i<=5;i++) //寫Y軸刻度線
{
pDC->MoveTo(15,448-20*i); //繪製Y軸刻度
pDC->LineTo(18,448-20*i);
}
/*繪製直方圖主要的代碼*/
for(i=1;i<256;i++)
{
pDC->MoveTo(15+i,448);
if( (448-327) > (Blue[i]/40) )
pDC->LineTo(15+i,448-(Blue[i]/40));
else
pDC->LineTo(15+i,327); //超過矩形的畫矩形高
}
//恢復以前的畫筆
pDC->SelectObject(RedOlderPen);
pDC->SelectObject(GreenOlderPen);
pDC->SelectObject(BlueOlderPen);
delete RedPen;
delete GreenPen;
delete BluePen;
ReleaseDC(pDC);
return;
// Do not call CDialog::OnPaint() for painting messages
}

//////////////////////////////////////////////////////////////////

轉載：https://blog.csdn.net/eastmount/article/details/46237463

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