一. 程序概况
程序名称：Xin's Image Processing
现版本 ： .ver 1.72
设计环境：WIN32
程序功能：完成基本的图像处理基本功能实现
设计者 ：ZwqXin
完成用时：数不清的日夜
经历版本：
.ver 1.0 完成程序构架的设计，主窗口界面布局的设计，完成BMP文件操作类OperateBMP，实现8BIT, 16BIT, 24BIT, 32BIT图片的读入，显示与保存。
.ver 1.10 完成BMP图像处理类BMPFilter的初步设计。以此为虚基类派生各类处理函数，以此反映BMP格式图像处理操作的实质——“Filter”。
完成图像颜色类FilterColor，基于RGB重载各种操作符。
实现第一个处理功能，空间域模板处理[SpatialDomainTemplate类]，完成针对各BIT图像的平均模糊，一阶锐化，二阶锐化，和自定义3X3模板处理。
.ver 1.20 建立“点&直方图”处理模块，并完成二值化[ImageBinaryzation]，反相[ImageReverseProcess]，珈玛变换[ImageGammaProcess]，对数变换[ImageLogarithmProcess]等处理功能的实现。
完成图像直方图[ImageHistogram]的创建。
.ver 1.30 完善“点&直方图”处理模块， 完成直方图均衡化[ImageEqualization]，图像灰度切割[ImageGrayScaleCutting]等功能。
完成空间域模板处理中的中值模糊处理，至此完成“模板处理”模块。
初步涉及DIF – FFT，能初步完成灰度图像的粗略傅立叶变换。
.ver 1.40 着力于完善傅立叶变换[DifFFTProcess]。加入傅立叶变换相关的各种转换设置，加入非2幂考虑，彩色图傅立叶变换，傅立叶反变换等等操作，建立“FFT傅立叶变换”模块。
.ver 1.50 着力于继续完善复杂的傅立叶变换。包括相位谱，彩色图片基于颜色通道[ImageColorApart]的各傅立叶图像。修正了各种BUG。至此完成“FFT傅立叶变换”模块。
在“点&直方图”处理模块中，加入了图像灰度拉伸的功能实现，并完善与操作者的可视化交互。至此完成“点&直方图”模块。
.ver 1.60 着力于实现基于自定义结构参数的二值图像形态学[MorphologicProcess]处理。建立“形态学运算”模块，实现四种基本形态学运算。
伴随而实现的是BMP图片的“BIT位数转换”模块，实现高BIT向低BIT的格式转换[FormatBitConvert]。
.ver 1.68 尝试实现几种基本图像分割算法，即大津法阈值确定[ImagePartitionOtsu]，迭代法阈值确定[ImagePartitionIterator]，以及HOUGH直线检测[ImageDetectHough未成功]。
此后，完善“BIT位数转换”模块的同时，实现了RGB空间到HSL空间或HSV空间的互相转换，因而建立了“HSL/HSV空间”功能模块。
.ver 1.72 致力于客户端部分代码的重构，包括半设计模式Factory简单工厂的使用，以及代码重用性封装，一定限度解除WIN32中严重的消息处理部分的冗长和耦合。但待改善的地方还有很多很多，很多很多，很多很多很多很多很多……
[THX]
博客笔记：
[Bmp文件的结构与基本操作(逐像素印屏版)]
[认识HBITMAP与Bmp操作(整内存拷贝版)]
[基于亮度的图像二值化处理]
[图像处理里的空间域滤波]
[点与直方图处理的小结]
[形态学运算小结]
[快速傅立叶变换]
[图像色彩空间与HSL/HSV]
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二. 设计思路
首先是考虑软件程序的定位。
本程序制作的目的是为了学习和熟悉各种初级图像处理算法，同时期待加强自己的代码编写能力。它是PHOTOSHOP类型的泛型处理程序，而不是应用于实际问题解决方案的针对型处理程序。
因此，本程序应该具备以下的特点：
1. “输入”的覆盖面尽量广
程序的输入为计算机方式表示的图像（目前是微软标准BMP格式的图像），就制作目的来看，程序的输入应该力求涵盖目前世界上普遍使用的所有格式的BMP图像。
具体来说，就是从8BIT的灰度图开始，到8BIT索引图，16BIT增强色图，24BIT真彩色图，32BIT真彩色图。
在程序的各种处理中，除了某些要求必须是针对某种BIT类型而操作的处理（如HSL/HSV转换，不能为灰度图），以及某些因其处理方便性，最好是针对某种BIT类型而操作的处理（如形态学运算，最好是8BIT二值图像），一般会优先考虑其泛适性，即同一操作能应用于各BIT图像。
（注：程序中如果发现哪种操作对某种BIT的图像不起作用，一可能是本身此操作不可能应用于该类BMP，二可能是我还没研究出怎么把该操作作用于它之上。）
我的目的是把图像位数属性抽离出来，仅仅以颜色为对象。当然微软设计BMP格式的时候也没多考虑面向对象的设计方式，因此编程者也不能完全把它们抽象化。但应该更靠近这种程序设计思路，做好必要的封装。
这种“泛式”应该在第一步考虑输入图像的时候就考虑到，例如输入8位图[带调色板]和输入8位以上位图[不带调色板]的方式就不一样，需要在得到位图信息头里的位数数据决定哪种调入方式。而在程序函数结构方面，就有必要把两种方式都放入同一函数内，以if类语句选择，以保证封装性。最后封入OperateBMP类。
2. “操作”的种类尽量广
除上所说把同一操作应用多种BMP格式外，还应就“操作”来说，尽量包含更多的图像处理操作。也因为面向的是初级图像处理，操作中不会有高级的图像处理技法，但一般来说，简单的操作应该尽量包含（除非自己不认识或不懂算法或实在没时间了），同类的操作应该尽量包含（除非同类的两者中一者明显优于另一者）。
在程序中总共建立了七个功能模块，分别对应“点与直方图”模块，“模板处理”模块，“快速傅立叶”模块，“形态学运算”模块，“图像分割”模块，“位图格式转换”模块和“HSL/HSV空间”模块。其中除了“图像分割”“位图格式转换”模块直接用菜单作为载体（因为基本没参数可调）外，其余都成立了基于对话框的操作载体，实现用户的界面交互。
在具体功能中，可能“图像分割”这块缺得多一点，考虑到提交限期问题。其中除了迭代法求阈值外，其余两者感觉都有算法问题，得不到正确结果，不可不说是本程序的遗憾。
3. 基于“基础图像处理”之本质的架构
高端的算法不懂，所以不妄下断语。但是就目前来看，这类简单图像处理的本质应该是：
Filter 可以泛指操作。也就是原始图像与图像之间的变换函数，在模板处理它是模板，在点处理里它是点映射函数，在形态学处理里它是结构元素和逻辑运算，而在傅立叶变换里，它也就那个FFT算法了。
既然如此，就考虑统一所有的操作。按传统的方法，建立一个虚基类BMPFilter，其他处理类都派生自它。而在客户端，只需要用这个虚基类定义的指针，就可以统治所有处理类了啊。好处是：
1） 分离共性与个性，不混乱而方便管理。
基于相似性而建立的这套规则，能够挖出各种处理中共同的、实质的东西放在基类中，而把特有的部分放在各具体类中。因而代码的修改无论何时都很直接很便捷。在调试中也方便设置断点和找出错误的源头。代码也不冗余。
2） 统一的API，巨大的编码约束力
客户端只要知道各种处理类的名称就够了，实际的要用的函数都是BMPFilter里面定义的那几个函数。各处理类或者直接使用这些函数或者重载它们（实际上无论怎样也得重载其中一个函数）。
这样，整个程序就有统一的API，或者说，统一的命名规范。具体的处理类里没有独特的供外界使用的API，事实上即使有我也可以用RTTI识别，但是我不想这么做而打破这层规范，在编码过程中接受这个规范的约束对整个程序是有利的。
3） 算法设计思路的畅通
具体要实现的功能，设计怎样的算法，这些本来可能让人无从下手的东西，有了这个统一的框架后，思维就容易打通了。该在什么地方放什么东西，理所当然般就知道了。
4. 布满学习的痕迹
由于采用的是WIN32的设计环境，没有MFC那些条条框框，一切都能比较自主。从WIN32主体函数，到资源文件，再到程序任何一个角落的代码，全由自己操办。结合在另一程序中[永远伴随本程序的空工程YRE]设计控件的布局再转入，这种自给自足的编程过程对自己来说是一种尝试和挑战。比起MFC下的编程，这种方式更累，效率更低，用的时间精力更多，但是同时收获的也很多很多。
同样是WIN32环境，因为之前都没怎么接触过。所以学习图像处理的过程中自己也是在学习怎么编写WIN32的程序，例如怎样处理消息、哪种控件应该能发出什么消息怎样设置，如何在子控件上运用GUI画图。甚至自己觉得完成这个程序的一半工夫在图像处理算法的学习上，一半工夫在WIN32的学习上。MFC是WIN32的包装，因此要了解微软编程中底层的东西，如消息处理等，WIN32才是最适合的。
在类关系设计上，在后期更是加入了一种半设计模式：简单工厂FilterFactory类
作用：有效地把WIN32消息响应中的关于BMPFilter的众多类似函数抽离出来，并按需要进行创建。譬如，原来进行一次标准BMP的某种处理，是这样的：
filter = new 具体类类名;
filter->SetGraphicEnviroment(NULL, mGHWnd, mGHdc);
filter->SetFilterType(filterType);
filter->SendParams(params, paramsNum);
filter->ConvertImage(bitmap);
if(filter) delete filter;
当这样的代码增多时，就有了代码重复的臭味了。因此使用简单工厂，用一个工厂函数替换。它不仅包括常规的创建，而且包括了上述标准实现步骤。
void FilterFactory::ApplyBMPFilter(FILTER tilter, OperateBMP &bitmap, int filterType,
bool enGraphic, float *params, int paramsNum)
{
BMPFilter *filter = NULL;
CreateFilter(filter, tilter);
if(enGraphic)
filter->SetGraphicEnviroment(NULL, mGHWnd, mGHdc);
filter->SetFilterType(filterType);
if(params)
filter->SendParams(params, paramsNum);
filter->ConvertImage(bitmap);
if(filter) delete filter;
}
其中，CreateFilter函数根据具体类类名的别名tilter，创建(new)一个对象出来。
程序简单UML – 类结构图
注：最顶端结构是客户端，包括所有类的出口WINMAIN，以及响应程序一切操作的消息处理函数，以及其余辅助函数等等。
主窗口以及对话框都有各自的消息处理函数，对话框中，“点&直方图”模块的对话框和“形态学运算”模块的对话框都有GDI显示区域，也拥有其自身的子类化的消息处理函数。其层次关系是：
WindowProc
↓
（FILTER， FILTERSET， HISTOGRAM， FOURIER， MORPHOLOGIC ，HSLHSV）
↓
（SUBGPROC， SUBMOPROC）
CLIENT下来有两路。
1）其下的结构是处理类工厂FilterFactory，担当饭堂窗口的打菜阿姨的职责。
再其下的结构是抽象处理类BMPFilter，是所有饭菜的总称，即“饭菜” - -。
再其下的结构是各种具体的处理类，是各种各样的名为XX的菜式。
2）客户端同时需要的，就是OperateBMP类喇，它维护着整张图片和相关行为操作，它也就是“我们”——打菜要饭的饿孩。
客户端让FilterFactory拿BMPFilter来服务OperateBMP，构成整个买饭过程（My程序）。
三. 功能描述
1. 主界面
2. 各模块对话框设计
1） 模板处理[fILTER]
2） 点.直方图[hIstoGram]
3） 快速傅立叶[foUrier]
4） 形态学运算[mOrphOlOgic]
5） HSL/HSV空间[hSL]
[文档以下部分从略]
3.7 对数变换[ImageLogarithmProcess]
3.8 直方图均衡化[ImageEqualization]
3.9 灰度切割[ImageGrayScaleCutting]
3.10灰度拉伸[ImageGrayStretching]
3.11模板处理[SpatialDomainTemplate]
3.14图像分割-迭代法求阈值[ImagePartitionIterator]
3.15 图像分割-大津法求阈值[ImagePartitionOtsu]
3.16图像分割- HOUGH取长直线[ImageDetectHough]
3.17 BIT格式转换 [FormatBitConvert]
3.18 HSL/HSV空间 [FormatHSLConvert & FormatHSVConvert]
3.19辅助处理类 – 分量分割[ImageColorApart]
3.20辅助处理类 – 直方图[ImageHistogram]
附：程序Read Me文档：
1) 程序执行文件，不需经得责任人同意即可随意传播；
2) 程序代码，谢绝用于一切 学习用途 和 商业用途。
[完. 截自我的图像处理课程设计.文档]
Xin's Image Processing .ver 1.72
Release：ImageProcess.BYZwqXin.rar
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