在前两部文章介绍了几种边缘检测算法，和位图的内存结构。如果对前两篇文章已经理解透彻
了，那么本文将带你进入数字图像处理的世界。
本文通过C代码实现基本的sobel边缘检测，包括8个方向和垂直方向:
代码参考之前一篇--一个实例弄清楚位图的存储结构。
同样，代码中附有详细解释，于是我不再对代码作过多讲解：
头文件TestBmp.h如下：
typedef unsigned char BYTE;
typedef unsigned short WORD;
typedef unsigned int DWORD;
typedef long LONG; //位图文件头定义;
//其中不包含文件类型信息（由于结构体的内存结构决定，
//要是加了的话将不能正确读取文件信息）
typedef struct tagBITMAPFILEHEADER{
//WORD bfType;//文件类型，必须是0x424D，即字符“BM”
DWORD bfSize;//文件大小
WORD bfReserved1;//保留字
WORD bfReserved2;//保留字
DWORD bfOffBits;//从文件头到实际位图数据的偏移字节数
}BITMAPFILEHEADER; typedef struct tagBITMAPINFOHEADER{
DWORD biSize;//信息头大小
LONG biWidth;//图像宽度
LONG biHeight;//图像高度
WORD biPlanes;//位平面数，必须为1
WORD biBitCount;//每像素位数
DWORD biCompression; //压缩类型
DWORD biSizeImage; //压缩图像大小字节数
LONG biXPelsPerMeter; //水平分辨率
LONG biYPelsPerMeter; //垂直分辨率
DWORD biClrUsed; //位图实际用到的色彩数
DWORD biClrImportant; //本位图中重要的色彩数
}BITMAPINFOHEADER; //位图信息头定义 typedef struct tagRGBQUAD{
BYTE rgbBlue; //该颜色的蓝色分量
BYTE rgbGreen; //该颜色的绿色分量
BYTE rgbRed; //该颜色的红色分量
BYTE rgbReserved; //保留值
}RGBQUAD;//调色板定义
源文件TestBmp.cpp如下：
#include<math.h>
#include <iomanip.h>
#include <stdlib.h>
#include <windows.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <fstream.h> /************************************************************************/ /*以下该模块是完成BMP图像(彩色图像是24bit RGB各8bit)的像素获取， 并存在文件名为xiang_su_zhi.txt中
*/
/************************************************************************/ //用到的全局变量 unsigned char *pBmpBuf;//读入图像数据的指针 int bmpWidth;//图像的宽 int bmpHeight;//图像的高 RGBQUAD *pColorTable;//颜色表指针 int biBitCount;//图像类型，每像素位数 /*static s[8][9]={
{-1,-2,-1,0,0,0,1,2,1},
{0,-1,-2,1,0,-1,2,1,0},
{1,0,-1,2,0,-2,1,0,-1},
{2,1,0,1,0,-1,0,-1,-2},
{1,2,1,0,0,0,-1,-2,-1},
{0,1,2,-1,0,1,-2,-1,0},
{-1,0,1,-2,0,2,-1,0,1},
{-2,-1,0,-1,0,1,0,1,2}
};*/ static s[]={-,,,-,,,-,,}; /************************************************************************/ /* 读图像的位图数据、宽、高、颜色表及 每像素位数等数据进内存，存放在相应的全局变量中
*/
/************************************************************************/ bool readBmp(char *bmpName)
{ FILE *fp=fopen(bmpName,"rb");//二进制只读方式打开指定的图像文件 if(fp==) //判断文件是否正确打开
return ; //跳过位图文件头结构BITMAPFILEHEADER,使得文件指针指向信息头的开始
fseek(fp, sizeof(BITMAPFILEHEADER),); //定义位图信息头结构变量，读取位图信息头进内存，存放在变量head中,为了获取图像的宽,高,每像素所占位数
BITMAPINFOHEADER head;
fread(&head, sizeof(BITMAPINFOHEADER), ,fp); //获取图像宽、高、每像素所占位数等信息
bmpWidth = head.biWidth;
bmpHeight = head.biHeight;
biBitCount = head.biBitCount; //定义变量，计算图像每行像素所占的字节数（必须是4的倍数）
int lineByte=(bmpWidth * biBitCount/+)/*; //灰度图像有颜色表(调色板)，且颜色表表项为256
if(biBitCount==)
{
//申请颜色表所需要的空间，读颜色表进内存
pColorTable=new RGBQUAD[]; //申请256种颜色表大小的内存
fread(pColorTable,sizeof(RGBQUAD),,fp); //读取概灰度图的颜色表到pColorTable所指向的内存中
} //申请位图数据所需要的空间，读位图数据进pBmpBuf指向的内存
pBmpBuf=new unsigned char[lineByte * bmpHeight];
fread(pBmpBuf,,lineByte * bmpHeight,fp); fclose(fp);//关闭文件
return ;//读取文件成功 } /************************************************************************/ /* 给定一个图像位图数据、宽、高、颜色表指针及 每像素所占的位数等信息,将其写到指定文件中
*/
/************************************************************************/ bool saveBmp(char *bmpName, unsigned char *imgBuf, int width, int height, int biBitCount, RGBQUAD *pColorTable)
{
//如果位图数据指针为0，则没有数据传入，函数返回
if(!imgBuf)
return ; //颜色表大小，以字节为单位，灰度图像颜色表为1024字节，彩色图像颜色表大小为0
int colorTablesize=; if(biBitCount==)
colorTablesize=;//一个RGBQUAD(颜色)结构占四个字节,对于8位的灰度图而言,一共有256*4=1024个字节大小的颜色表 //待存储图像数据每行字节数为4的倍数
int lineByte=(width * biBitCount/+)/*; //以二进制写的方式打开文件
FILE *fp=fopen(bmpName,"wb");
if(fp==)
return ; //申请位图文件头结构变量，填写文件头信息
BITMAPFILEHEADER fileHead;
fileHead.bfType = 0x4D42;//bmp类型 //bfSize是图像文件4个组成部分之和
fileHead.bfSize= sizeof(BITMAPFILEHEADER) + sizeof(BITMAPINFOHEADER) + colorTablesize + lineByte*height;
fileHead.bfReserved1 = ;
fileHead.bfReserved2 = ; //bfOffBits是图像文件前3个部分所需空间之和
fileHead.bfOffBits=+colorTablesize; //写文件头进文件
fwrite(&fileHead, sizeof(BITMAPFILEHEADER),, fp); //申请位图信息头结构变量，填写信息头信息
BITMAPINFOHEADER head;
head.biBitCount=biBitCount;
head.biClrImportant=;
head.biClrUsed=;
head.biCompression=;
head.biHeight=height;
head.biPlanes=;
head.biSize=;
head.biSizeImage=lineByte*height;
head.biWidth=width;
head.biXPelsPerMeter=;
head.biYPelsPerMeter=; //写位图信息头进内存
fwrite(&head, sizeof(BITMAPINFOHEADER),, fp); //如果灰度图像，有颜色表，写入文件
if(biBitCount==)
fwrite(pColorTable, sizeof(RGBQUAD),, fp); //写位图数据进文件
fwrite(imgBuf, height*lineByte, , fp); //关闭文件
fclose(fp);
return ;
} void sobel()
{
//读入指定BMP文件进内存
char readPath[]="line.bmp"; //读取图像信息
readBmp(readPath); //输出图像的信息 宽度（单位像素） 高度(单位像素) 每个像素的位数
cout<<"width="<<bmpWidth<<" height="<<bmpHeight<<" biBitCount="<<biBitCount<<endl; //每行字节数(图像数据真正的宽度)
int RealWidth=(bmpWidth*biBitCount/+)/*; BYTE *pBmpSobel=new BYTE[RealWidth*bmpHeight];
memset(pBmpSobel,,RealWidth*bmpHeight); //////////////////////////////////////////////////////////////////////////
//八个方向的Sobel边缘检测
////////////////////////////////////////////////////////////////////////// /* int d,max; for(int y=1;y<bmpHeight-1;y++)
{
for(int x=1;x<RealWidth-1;x++)
{
max=0;
//////////////////////////////////////////////////////////////////////////
//分别从八个方向进行Sobel边缘化，上 下 左 右，左上，左下，右上，右下
//////////////////////////////////////////////////////////////////////////
for(int i=0;i<8;i++)
{
d=0;
//////////////////////////////////////////////////////////////////////////
//一个sobel算子和一个3*3的像素矩阵相乘得到一个边缘图像像素值
//////////////////////////////////////////////////////////////////////////
for(int y2=0;y2<3;y2++)
for(int x2=0;x2<3;x2++)
{
d+=s[i][x2+y2*3]*pBmpBuf[(y-1+y2)*RealWidth+x-1+x2];
}
////////////////////////////////////////////////////////////////////////// if(d>max)max=d; //取出八个方向上的最大值保存在max中，作为灰度图某像素点的边缘像素值
}
if(max>255)max=255; //将边缘像素值大于255的像素点 像素值置为255（白色）
pBmpSobel[y*RealWidth+x]=(BYTE)max;
}
}*/ //////////////////////////////////////////////////////////////////////////
//一个方向的Sobel边缘检测(垂直方向)
////////////////////////////////////////////////////////////////////////// int d; for(int y=;y<bmpHeight-;y++)
{
for(int x=;x<RealWidth-;x++)
{
d=;
//////////////////////////////////////////////////////////////////////////
//一个sobel算子和一个3*3的像素矩阵相乘得到一个边缘图像像素值
//////////////////////////////////////////////////////////////////////////
for(int y2=;y2<;y2++)
for(int x2=;x2<;x2++)
{
d+=s[x2+y2*]*pBmpBuf[(y-+y2)*RealWidth+x-+x2];
}
////////////////////////////////////////////////////////////////////////// if(d>)d=; //将边缘像素值大于255的像素点 像素值置为255（白色）
if(d<)d=; //将边缘像素值大于255的像素点 像素值置为255（黑色）
pBmpSobel[y*RealWidth+x]=(BYTE)d;
}
} //将图像数据存盘 char writePath[]="f.bmp"; //图片处理后再存储
saveBmp(writePath, pBmpSobel, bmpWidth, bmpHeight, biBitCount, pColorTable); //清除缓冲区，pBmpBuf和pColorTable是全局变量，在文件读入时申请的空间
delete []pBmpBuf;
delete []pBmpSobel; if(biBitCount==)
delete []pColorTable;
} /************************************************************************/ /* 主函数 */ /************************************************************************/ void main()
{
sobel();
}
灰度原图line.bmp（垂直方向上）：
垂直方向的sobel图为f.bmp：
八个方向的灰度原图test.bmp:
八个方向的sobel边缘结果图f.bmp:
对该灰度原图的垂直sobel：