數(shù)字圖像處理課程設(shè)計(jì)

1、2010222218 吳雪數(shù)字圖像處理 課 程 設(shè) 計(jì)題 目 圖像的幾何變換 系 (部) 電子與信息工程系 班 級(jí) 姓 名 學(xué) 號(hào) 指導(dǎo)教師 2013年10月31日7電子與信息工程系 數(shù)字圖像處理 課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)設(shè)計(jì)題目圖像的幾何變換已知技術(shù)參數(shù)和設(shè)計(jì)要求理解圖像幾何變換的原理，實(shí)現(xiàn)圖像縮放和旋轉(zhuǎn)，最好做成函數(shù)形式，通過(guò)函數(shù)調(diào)用實(shí)現(xiàn)相應(yīng)變換。設(shè)計(jì)中應(yīng)具有自己的設(shè)計(jì)思想、涉及體會(huì)。設(shè)計(jì)內(nèi)容與步驟算法設(shè)計(jì)與分析程序設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)、調(diào)試課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)設(shè)計(jì)工作計(jì)劃與進(jìn)度安排設(shè)計(jì)工作4學(xué)時(shí)實(shí)現(xiàn)與調(diào)試16學(xué)時(shí)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)8學(xué)時(shí)設(shè)計(jì)考核要求考勤30%課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)70%計(jì)算機(jī)教研室制圖像的幾何變換摘要：本課程

2、設(shè)計(jì)的題目是圖像的幾何變換，幾何變換是最常見(jiàn)的圖像處理手段，通過(guò)對(duì)變形的圖像進(jìn)行幾何校正，可以得出準(zhǔn)確的圖像。常用的幾何變換功能包括圖像的縮放、圖像的旋轉(zhuǎn)、圖像的縮放，圖像的鏡像。本課程設(shè)計(jì)通過(guò)matlab編程工具實(shí)現(xiàn)圖像的旋轉(zhuǎn)和圖像的放縮。 關(guān)鍵字：matlab；放縮；圖像處理；旋轉(zhuǎn)1 引言圖形圖像處理的應(yīng)用領(lǐng)域涉及人類(lèi)生活和工作的各個(gè)方面，它是從60年代以來(lái)隨計(jì)算機(jī)的技術(shù)和VLSI的發(fā)展而產(chǎn)生、發(fā)展和不斷成熟起來(lái)的一個(gè)新技術(shù)領(lǐng)域，理論上和實(shí)際應(yīng)用上都取得了巨大的成就。數(shù)字圖像處理與模擬圖像處理的根本不同在于，它不會(huì)因圖像的存儲(chǔ)、傳輸或復(fù)制等一系列變換操作而導(dǎo)致圖像質(zhì)量的退化，所以圖形圖像的

3、處理在我們的生活中有很重要的作用。2 算法分析2.1 圖像的旋轉(zhuǎn)圖像的旋轉(zhuǎn)式指以圖像中的某一點(diǎn)為原點(diǎn)以逆時(shí)針或順時(shí)針?lè)较蚍崔D(zhuǎn)一定的角度，其反轉(zhuǎn)公式如下：X1=x0*cos(a)-y0*sin(a);Y1=-x0*sin(a)+y0*cos(a);用矩陣表示為：x1 y1 1 = x0 y0 1其中，（x1,y1）是原圖像的像素點(diǎn)的坐標(biāo)；（x0,y0）是對(duì)應(yīng)像素點(diǎn)經(jīng)過(guò)反轉(zhuǎn)變換后的圖像的像素點(diǎn)的坐標(biāo)。圖像旋轉(zhuǎn)以后會(huì)出現(xiàn)空穴的現(xiàn)象，可以用列插值法來(lái)解決。所謂插值法就是在判斷為空穴的位置上填充一個(gè)估計(jì)的值。因?yàn)楣烙?jì)值的選擇不同，得到的方法的復(fù)雜度和效果也不同，在這里用的是列插值法。2.2 圖像的放縮如

4、果一副圖像要放大（縮?。﹌1*k2,就是講圖像中每個(gè)像素復(fù)制到k1*k2個(gè)像素所構(gòu)成的字塊中，這些字塊再按原來(lái)的排列順序進(jìn)行排列，就可以實(shí)現(xiàn)圖像的放縮。圖象縮小是通過(guò)減少像素個(gè)數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，根據(jù)所期望縮小的尺寸數(shù)據(jù)，從原圖象中選擇合適的像素點(diǎn)，使圖象縮小之后可以盡量保持原有圖像的概貌特征不丟失。以圖象縮小為例設(shè)原圖像大小為M*N，縮小為k1M*k2N，（k1<1，k2<1）。算法步驟如下：(1)設(shè)原圖為F(i,j)，i=1,2,M；j=1,2,N.壓縮后圖像是G(x,y), x=1,2,k1M, y=1,2,k2N.其中，c1=1/k1 c2=1/k2為采樣間隔(2)G(x,y)=F

5、(c1*x,c2*y)3 詳細(xì)設(shè)計(jì)過(guò)程3.1 圖像的旋轉(zhuǎn)程序主要涉及圖像的旋轉(zhuǎn)和圖像的放縮。圖像的旋轉(zhuǎn)過(guò)程中，調(diào)用函數(shù)g=xz1(f)會(huì)自動(dòng)擴(kuò)大縮小顯示所有的像素。函數(shù)中采用列插值算法進(jìn)行插值。通過(guò)f=imread('d:picturerx.jpg');讀入一副圖像，然后調(diào)用函數(shù)g=xz1(f)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。3.2 圖像的放縮圖像的放縮通過(guò)調(diào)用自己編寫(xiě)的函數(shù)g=sxxcz(f)對(duì)讀入的圖像按寬度和高度按比例進(jìn)行放縮。4 運(yùn)行結(jié)果圖像旋轉(zhuǎn)的截圖如下：圖 4.1 輸入角度圖 4.2 原圖與旋轉(zhuǎn)后的圖像圖像放縮的截圖如下：圖4.3 輸入寬度圖 4.4 輸入高度圖4.5 原圖與放縮后的圖5

6、 結(jié)語(yǔ)在這次的數(shù)字圖像處理課程設(shè)計(jì)中，收獲很多。在平常的課程學(xué)習(xí)過(guò)程當(dāng)中，書(shū)上的知識(shí)感覺(jué)不是太難，只要自己認(rèn)真聽(tīng)講，下課后再仔細(xì)回顧回顧就能拿很快掌握，自以為什么都明白了，但在課程設(shè)計(jì)過(guò)程中卻發(fā)現(xiàn)，要將知識(shí)實(shí)際運(yùn)用起來(lái)卻是十分困難的，所以在今后的學(xué)習(xí)過(guò)程中我一定要加強(qiáng)實(shí)際運(yùn)用的能力訓(xùn)練，更好的將學(xué)到的知識(shí)轉(zhuǎn)化到解決實(shí)際問(wèn)題之中。通過(guò)此次課程設(shè)計(jì)，使我對(duì)數(shù)字圖像處理有了更深的理解，獲得了很多寶貴的經(jīng)驗(yàn)。特別是怎么樣通過(guò)理論與實(shí)踐相結(jié)合，把理論知識(shí)應(yīng)用到我們做的程序?qū)嵺`過(guò)程上去。參考文獻(xiàn)1 朱虹.計(jì)算機(jī)圖象處理基礎(chǔ)M.北京,科學(xué)出版社,20052 K.R.Castleman. 計(jì)算機(jī)圖象處理M.北

7、京,電子工業(yè)出版社,20023 章毓晉.圖像處理與分析-圖像工程M.北京,清華大學(xué),20014 何斌等編著.Visual C+計(jì)算機(jī)圖象處理M.北京,人民郵電出版社,2002 附件：1. 圖像的旋轉(zhuǎn)Test.m%圖像的旋轉(zhuǎn)clc;clear all;f=imread('d:picturerx.jpg');% figure(1);% imshow(uint8(f);g=xz1 (f);% figure(3);% imshow(uint8(g);subplot(1,2,1);imshow(f);title('原圖');subplot(1,2,2);imshow(ui

8、nt8(g);title('旋轉(zhuǎn)后的圖像');xz1.mfunction g=xz1(f)R=f(:,:,1);G=f(:,:,2);B=f(:,:,3);M,N,K=size(f);angle=str2double(inputdlg('please input ','input angle',1,'30');angle=angle*pi/180;xmin=10000;xmax=-10000;ymax=-10000;ymin=10000;for i=1:M for j=1:N x(i,j)=round(i*cos(angle)-j

9、*sin(angle); if(x(i,j)>xmax) xmax=x(i,j); end if(x(i,j)<xmin) xmin=x(i,j); end y(i,j)=round(i*sin(angle)+j*cos(angle); if(y(i,j)>ymax) ymax=y(i,j); end if(y(i,j)<ymin) ymin=y(i,j); end endendif xmin<0 d1=1-xmin;else d1=0;endif ymin<0 d2=1-ymin;else d2=0;endm=xmax+d1;n=ymax+d2;g=zer

10、os(m,n,K);RR=zeros(m,n);GG=zeros(m,n);BB=zeros(m,n); for i=1:M for j=1:N RR(x(i,j)+d1,y(i,j)+d2)=R(i,j); GG(x(i,j)+d1,y(i,j)+d2)=G(i,j); BB(x(i,j)+d1,y(i,j)+d2)=B(i,j); end end g(:,:,1)=RR;g(:,:,2)=GG;g(:,:,3)=BB; for i=1:m for j=1:n if(g(i,j)=0) k1(i)=j; break end endendfor i=1:m for j=n:-1:1 if(g(

11、i,j)=0) k2(i)=j; break end endendk1,k2for i=1:m for j=k1(i):k2(i) if(g(i,j)=0) RR(i,j)=RR(i,j-1); GG(i,j)=GG(i,j-1); BB(i,j)=BB(i,j-1); end endend g(:,:,1)=RR;g(:,:,2)=GG;g(:,:,3)=BB;2. 圖像的放縮test1.mclc;clear all;f=imread('d:picturerx.jpg');f=im2double(f);% figure(1);% imshow(f);g=sxxcz(f);%

12、figure(3);% imshow(g);subplot(1,2,1);imshow(f);title('原圖');subplot(1,2,2);imshow(g);title('放縮后的圖像');sxxcz.mfunction g=sxxcz(f)R=f(:,:,1);G=f(:,:,2);B=f(:,:,3);nrows,ncols,ncoms=size(f);k1=str2double(inputdlg('please input width scale','scale width factor',1,'2'

13、;);k2=str2double(inputdlg('please input height scale','scale height factor',1,'2');width=round(k1*nrows);height=round(k2*ncols);g=zeros(width,height,ncoms);RR=zeros(width,height);GG=zeros(width,height);BB=zeros(width,height);widthscale=1/k1;heightscale=1/k2;for x=round(k1)+1:

14、width-round(k1) for y=round(k2)+1:height-round(k2) xx=x*widthscale; yy=y*heightscale; if xx<1 xx=1; end if xx>=nrows xx=nrows-1; end if yy<1 yy=1; end if yy>=ncols yy=ncols-1; end if xx/double(fix(xx)=1.0 & yy/double(fix(yy)=1.0 RR(x,y)=R(fix(xx),fix(yy); GG(x,y)=G(fix(xx),fix(yy); BB(x,y)=B(fix(xx),fix(yy); else a=fix(xx); b=fix(yy); u=xx-a; v=yy-b; RR(x,y)=(1-u)*(1-v)*R(a,b)+(1-u)*v*R(a,b+1)+u*(1-v)*R(a+1,b)+u*v*R(a+1,b+1);GG(x,y)=(1-u)*(1-v)*G(a,b)+(1-u)*v*G(a,b+1)+u*(1-v)*G(