C语言实现bmp图像对比度扩展

假设有一幅图，由于成象时光照不足，使得整幅图偏暗(例如，灰度范围从0到63)；或者成象时光照过强，使得整幅图偏亮(例如，灰度范围从200到255)，我们称这些情况为低对比度，即灰度都挤在一起，没有拉开。灰度扩展的意思就是把你所感性趣的灰度范围拉开，使得该范围内的象素，亮的越亮，暗的越暗，从而达到了增强对比度的目的。

我们可以用下图来说明对比度扩展(contrast stretching)的原理：

图中的横坐标gold表示原图的灰度值，纵坐标gnew表示gold经过对比度扩展后得到了新的灰度值。a,b,c为三段直线的斜率，因为是对比度扩展，所以斜率b>1。g1old和g2old表示原图中要进行对比度扩展的范围，g1new和g2new表示对应的新值。用公式表示为：

实现代码：

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<string.h>
#pragma pack(1)   //全紧凑模式typedef struct {unsigned char bfType[2];unsigned int bfSize;unsigned short bfReserved1;unsigned short bfReserved2;unsigned int bfOffBits;
}bitmapFileHeader;typedef struct {unsigned int biSize;unsigned int biWidth;unsigned int biHeight;unsigned short biPlanes;unsigned short biBitCount;unsigned int biCompression;unsigned int biSizeImage;unsigned int biXPixPerMeter;unsigned int biYPixPerMeter;unsigned int biClrUsed;unsigned int biClrImportant;
}bitmapInfoHeader;typedef struct{unsigned char rgbBlue;unsigned char rgbGreen;unsigned char rgbRed;unsigned char rgbReserved;}rgbQUAD;typedef struct{bitmapFileHeader bfHeader;bitmapInfoHeader biHeader;rgbQUAD palette[256];unsigned char *imgData;
}bmp;int main(){FILE *fp;if((fp=fopen("d:\Temp\\test_gray.bmp","rb"))==NULL){perror("can not open file!");return -1;}//读入彩色bmp图像文件头，信息头和图像数据bitmapFileHeader bfHeader;fread(&bfHeader,14,1,fp);bitmapInfoHeader biHeader;fread(&biHeader,40,1,fp);int imSize=biHeader.biSizeImage;int width=biHeader.biWidth;int height=biHeader.biHeight;int bitCount=biHeader.biBitCount;int lineBytes=(width*bitCount+31)/32*4;fseek(fp,bfHeader.bfOffBits,SEEK_SET);unsigned char*imageData=(unsigned char*)malloc(imSize*sizeof(unsigned char));fread(imageData,imSize*sizeof(unsigned char),1,fp); fclose(fp);bmp b;memcpy(&(b.bfHeader),&bfHeader,sizeof(bfHeader));memcpy(&(b.biHeader),&biHeader,sizeof(biHeader));b.imgData=(unsigned char*)malloc(sizeof(unsigned char)*imSize);memset(b.imgData,0,sizeof(unsigned char)*imSize);for(int i=0;i<256;i++){b.palette[i].rgbBlue=i;b.palette[i].rgbGreen=i;b.palette[i].rgbRed=i;}int i,j,temp;double m=1.5,g1=100.0,g2=200.0; //m在这里对应斜率b，因为“b”这个符号被bmp图像结构名占了double a=(255.0-m*(g2-g1))/(255.0-(g2-g1));for(i=0;i<height;i++){for(j=0;j<width;j++){temp=imageData[lineBytes*i+j];if(temp<g1)b.imgData[lineBytes*i+j]=(unsigned char)(a*temp);else if(temp<g2)b.imgData[lineBytes*i+j]=(unsigned char)(g1+m*(temp-g1));else b.imgData[lineBytes*i+j]=(unsigned char)(g2+a*(temp-g2));}}char savePath[]="D:\Temp\\save_test.bmp";FILE *f_save=fopen(savePath,"wb");if(f_save==NULL){perror("can not open file!");return -2;}fwrite(&b.bfHeader,sizeof(bitmapFileHeader),1,f_save);fwrite(&b.biHeader,sizeof(bitmapInfoHeader),1,f_save);fwrite(&b.palette,1024,1,f_save);fwrite(b.imgData,sizeof(unsigned char)*b.biHeader.biSizeImage,1,f_save);fclose(f_save);free(imageData);free(b.imgData);getchar();return 0;
}

代码效果：

原图像：

灰度（100-200）扩展图像：

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