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《数字图像处理》课程的实验系统
摘 要：数字图像处理这门课程的实践性很强,在教学过程中,不仅做到各种图像处理算法的详细讲解,而且还要结合实验系统进一步帮助学生形象、直观的理解相关知识.这种教学内容,提高了学生的学习兴趣,而且把理论的学习融入到实际的问题解决中,极大的调动了学生的主动性和积极性.本文结合VC++语言,设计了一个实验系统,并经过各种算法的自行设计,得以证明,系统达到预期的功能.
关键词：数字图像处理；软件设计；实验教学
中图分类号：G434 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2018）50-0277-02
一、引言
图像处理是一门多交叉学科,它涉及了计算机、数学知识、信号处理等方面的课程,该课程要求学生掌握基本的图像处理理论和算法.在授课过程中,常常需要结合特定的物理学、仿生学理论进行数学理论的推导,但是如果一味地讲解相关理论和算法,就会导致授课过程乏味,而且给学生学习该门课程带来很大的困难,更不要说把所学得知识和实际的应用联系起来.
鉴于图像处理这门课程较强的实践性,如果在教学过程中,结合计算机程序设计来验证各种算法的有效性,不仅使学生较直观地领会了各种算法,而且激发了学生的学习兴趣和参与热情,为培养学生动手实践能力奠定了一定的基础.
二、图像处理系统的实现
图像处理所涉及的内容：图像基本处理、几何变换、图像频域处理、图像增强、图像分割和边缘检测、图像复原等内容.
1.软件开发工具的选择.图像处理实现的手段比较多,比如Matlab、C++等开发环境,但是考虑C++语言具有良好的开发环境支持,以及VC++开发的产品与Windows操作系统具有很好的“亲和力”,所以它在开发数字图像处理方面占据着极其重要的地位.
数字图像处理作为一门实践性较强的课程,学生通过编程实践来理解和领会图像处理的各种算法.
2.图像软件设计中的技巧.虽然MFC提供了可视化的编程界面元素,但是在图像处理方面,由于没有提供支持DIB位图的类,所以为了使用方便,采用了面向对象技术,定义了一个与设备无关的类CImage,在该类中封装了DIB位图处理所需的基本成员变量和成员函数.（1）系统背景设置.本系统是建立在多文档基础上,那么对于多文档应用程序的背景设置,需要经过下面的步骤：
1）用ClassWizard生成一个CWnd类的派生类CClientWnd；
2）添加消息WM_ERASEBKGND,并在其关联的函数中OnEraseBkgnd（）添加代码：
BOOLCClientWnd：：OnEraseBkgnd（CDC* pDC）
{ //定义位图对象
//加载位图资源,并把位图选入内存环境中
//位图屏幕显示}
3）添加WM_SIZE消息,在其关联函数中完成窗口
的重绘；
4）自定义重载的虚函数用来返回函数指针：
WNDPROC *CClientWnd：：GetSuperWndProcAddr
（）
{static WNDPROC NEAR pfnSuper 等于 NULL；
return &pfnSuper；}
5）在CMainFrame类中定义一个CClientWnd 类的成员变量m_wndClient,并在CMainFrame 的OnCreate函数中把m_wndClient子类化为主框架窗口的客户窗口.
代码如下：
if （！m_wndClient.SubclassWindow（m_hWndMDIClient））
{
TRACE（"Fail to subclass MDI client window＼n"）；
return -1；}
（2）软件操作的设计.在软件设计过程中,采用菜单操作的方式达到各功能的实现.为了代码设计结构的简单和清晰,图像处理中对同类型的菜单,使用了一个函数响应多个选项的方法.比如在图像特效显示中,采用函数OnShowEffect（）来处理自上而下扫描显示、自左向右扫描显示、栅格交错显示、百叶窗显示、马赛克显示.具体实现的方法是：
1）在视图类的头文件中定义特效显示的消息处理函数：
afx_msg void OnShowEffect（UINT nID）；
2） 在视图类的实现文件的开头处,即BEGIN_
MESSAGE_MAP……END_MESSAGE_MAP宏之
间添加消息映射：
ON_COMMAND_RANGE（菜单选项ID,菜单选项
ID,菜单响应函数）.
例如：ON_COMMAND_RANGE（ID_DOWN,
ID_MASAIK,OnShowEffect）
3）在视图类的末端手动加入函数OnShowEffect（）
的定义：
void CImagProView：：OnShowEffect（UINT nID）
{ ……
switch（nID）
{ case ID_UPDOWN：//上到下显示
……
break；
case ID_LEFTRIGHT：//左到右显示
……
break；
case ID_GRIDCROSS：//栅格交错显示
……
break；
……}
这种方法,减少了代码的冗余,另外也可以达到代码结构的清晰.在软件设计中,该方法贯彻到始终,比如用OnGeometricPro（）函数来完成图像几何处理,OnFrequencyPro（）函数完成图像的频域处理；OnEnhancePro（）函数完成图像的增强处理；OnSepEdgePro（）函数完成图像的分割和边缘检测；OnRestorationPro（）函数完成图像复原.
（3）图像处理中各算法的设计安排.该软件设计的是由《数字图像处理》这门课程的实验需求而启发,为了避免课程学习过于枯燥,学生可以在该系统的框架中添加各算法的实现代码,从而达到对其深刻地理解.
软件已完成图像处理总体框架的搭建,用户可通过菜单选项调用各算能.但须注意,图像处理的各种算法需要用户自行编写代码.为了方便期间,要求把算法实现代码放入到function.h的头文件中,以供需要时反复调用.function.h头文件结构：
void FFT_2D（）//二维傅立叶变换
void IFFT_2D（）//二维傅立叶逆变换
BOOL CosTran（）//离散余弦变换
……
三、总结
在数字图像教学中,将实验内容和理论教学的有机结合,通过实验改革,让学生积极参与到实验教学中,一方面融会贯通课堂教学内容,另一方面通过实践使学生对抽象的理论有了进一步的理解.通过课题的实践,调动了学生学习的主动性和积极性,同时也培养了他们程序设计思想和动手等方面的能力.
图像处理论文范文结:
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