9.5  灰度拉伸
图片下载站源码本节介绍灰度拉伸的相关知识，它是改变图像对比度的常用方法。
9.5.1  基本原理
由于环境光线或采集设备等原因，图像的灰度有时会集中于某一较小区间，如图像过亮或过暗等，这时就需要对图像的灰度进行拉伸使之覆盖较大的取值区间，从而提高图像的对比度以便于观察。这种处理就可以利用线性变换曲线建立灰度映射来完成。
灰度拉伸又叫做对比度拉伸，它与线性变换有些类似，不同之处在于灰度拉伸使用的是分段线性变换，所以它最大的优势是变换函数可以由用户任意合成。灰度拉伸的公式为：
其变换函数的图形如图9-27所示。
图9-27  灰度拉伸函数的图形
可见，灰度拉伸需要指定两个控制点，它们用于控制灰度拉伸变换函数的图形。一般情况下有x2≥x1, y2≥y1成立。正如其名，灰度拉伸常用于扩展指定灰度范围，以改善图像质量。接下来通过讨论控制点来分析灰度拉伸的作用。
1）
即中间线段的斜率大于1，如果一幅图像对比度较低，就可以利用这类控制点对图像进行对比度拉伸，如图9-28所示。
图9-28  利用灰度拉伸增加图像的对比度
从图9-28中可以明显发现原始图像的对比度较低，其灰度分布主要集中在50～150的范围内。经过（50, 20）、（150, 230）两个控制点的灰度拉伸变换后，灰度分布范围被拉伸了，达到了20～230，图像的对比度大大增加，整体显示效果得到加强。
2）
即中间线段的斜率小于1，作用与上一条刚好相反，用于降低图像的对比度，如图9-29所示。
图9-29  利用灰度拉伸降低图像的对比度
9-29图中的原始图像对比度较高，但是经过控制点为(20, 50)、(230, 120)的灰度拉伸后，图像的灰度分布基本被压缩在50～120之间。变换后的图像对比度降低，整体画面偏灰。
3）
此时变换函数变化为一条线性函数，它将产生一个没有变化的图像。
4）
这也是一种特殊情况，此时变换函数变为阈值函数，产生二值图像，效果见9.4节。
9.5.2  编程实现
1．灰度拉伸函数
下面的函数实现了图像的灰度拉伸变换。
/******************************************************************** *******
*  作用: 灰度拉伸函数
*  参数:
*      pixel:      原始像素数组
*      tempPixel: 保存变换后图像的像素数组
*      width:      原始图像宽度
*      X1,Y1:      控制点1的坐标
*      X2,Y2:      控制点2的坐标
********************************************************************* ******/
void GrayStretch(BYTE* pixel, BYTE* tempPixel, UINT width, UINT height, float X1, float Y1, float X2, float Y2)
{
// 映射表，用于256种灰度变换后的值
BYTE map[256];
// 保存运算后的临时值
double dTemp;
for (int x = 0; x < 256; x++)
{
// 如果在第一条直线上
if ( x < X1)
{
if ( fabs(X1 - 0) > 0.0001 )
dTemp = (float)Y1 / (float)X1 * x;
else
dTemp = 0;
}
// 如果在第二条直线上
else if ( x <= X2 )
{
if ( fabs(X2 - X1) > 0.0001 )
dTemp = (float)(Y2 - Y1) / (float)(X2 - X1) * (x - X1) + Y1;
else
dTemp = x;
}
// 如果在第三条直线上
else
{
if ( fabs(Y2 - 255) > 0.0001 )
dTemp = (float)(255 - Y2) / (float)(255 - X2) * (x - X2) + Y2;
else
dTemp = 255;
}
// 四舍五入
map[x] = int(dTemp + 0.5);
}
// 变换后的值直接在映射表中查
for (UINT i = 0; i < width * height; i++)
{
int x = pixel[i * 4];
tempPixel[i*4] = tempPixel[i*4+1] = tempPixel[i*4+2] = map[x];
tempPixel[i*4+3] = 255;
}
}
2．灰度拉伸对话框
本节利用对话框实现灰度拉伸的功能，对话框效果如图9-29所示。用户可以在文本框中修改两个控制点的坐标，或者直接利用鼠标拖动预览框中的红点改变控制点。
下面完成该对话框的设计。打开 MagicHouse项目，添加一个新的对话框资源，将其ID改名为IDD_STRETCH，然后创建对话框类CStretchDlg。最后根据图 9-30和表9-5完善灰度拉伸对话框。

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