Matlab圖形界面圖像的旋轉(zhuǎn)平移和縮放

1、Matlab圖形界面圖像的旋轉(zhuǎn)、平移和縮放姓名： 班級(jí)： 學(xué)號(hào)： 目錄問(wèn)題描述2摘要3正文41、界面設(shè)計(jì)42、打開(kāi)圖片功能43、實(shí)現(xiàn)圖片的任意角度的旋轉(zhuǎn)54、圖像的平移85、圖像的縮放（放大與縮小）12實(shí)驗(yàn)心得16附錄：17Matlab圖形界面操作 -圖像的旋轉(zhuǎn)、平移和縮放問(wèn)題描述 期末運(yùn)用學(xué)習(xí)的matlab知識(shí)通過(guò)圖形用戶界面對(duì)圖片進(jìn)行操作，實(shí)現(xiàn)如下功能。l 能夠查找和讀取計(jì)算機(jī)中存儲(chǔ)圖像。 l 實(shí)現(xiàn)圖像的旋轉(zhuǎn)、平移、縮放等幾何變換。 l 通過(guò)matlab界面功能實(shí)現(xiàn)界面的完美布局。l 編寫代碼和回調(diào)函數(shù)實(shí)現(xiàn)上述功能。摘要本次任務(wù)旨在完成以下幾個(gè)任務(wù)：l 整體分為四大模塊：原圖、旋轉(zhuǎn)、平移和

2、縮放。l 利用數(shù)字圖像處理技術(shù)，以MATLAB為平臺(tái)，建立一個(gè)實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)主題的簡(jiǎn)易處理系統(tǒng)。 l 能顯示輸入圖像、輸出圖像。 l 程序代碼要有注釋說(shuō)明，調(diào)用MATLAB函數(shù)要清楚并理解函數(shù)的功能、使用范圍，在設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)中要寫清楚函數(shù)的功能和參數(shù)意義。 l 完成自己課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)。正文1、界面設(shè)計(jì)（1）在MATLAB命令窗口中輸入“guide”，確定后，彈出GUI窗口。（2）本次設(shè)計(jì)中，包含兩個(gè)坐標(biāo)軸（axes1、axes2），分別顯示原圖和處理后的圖像。包含六個(gè)按鈕（Push Button），分別實(shí)現(xiàn)“打開(kāi)圖片、保存處理后的圖片、旋轉(zhuǎn)、平移、放大、縮小以及退出功能”。（3）旋轉(zhuǎn)功能同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)選

3、擇0360度任意的度數(shù)，當(dāng)選擇不同的度數(shù)后，axes2位置就會(huì)顯示不同選擇角度的圖片。如果需要保存該圖片可以單擊保存按鈕進(jìn)行保存。（4）平移功能的實(shí)現(xiàn)，當(dāng)單擊平移按鈕，可以有一個(gè)默認(rèn)的平移位置。在設(shè)計(jì)中預(yù)設(shè)了幾個(gè)固定位置，可以選擇，分別是X單位Y單位方向都可以選擇。達(dá)到平移的目的。（5）放大和縮小功能類似，在界面上表現(xiàn)為選擇不同的數(shù)據(jù)，反映出來(lái)不同大小的圖片。（6）操作完成后，點(diǎn)擊退出功能，將詢問(wèn)是否退出，如果退出則點(diǎn)擊“是”，不退出點(diǎn)擊“我還要看看”。2、打開(kāi)圖片功能進(jìn)入程序界面后，要實(shí)現(xiàn)幾何操作，需要先打開(kāi)一張圖片。單擊打開(kāi)圖片按鈕，可以選擇圖片路徑，從存儲(chǔ)圖片的地址任意旋轉(zhuǎn)一張圖片，圖片

4、就會(huì)顯示在axes1的位置。效果如2-1所示： 圖 2-1如果想再打開(kāi)一張圖片進(jìn)行操作，可以再次單擊“打開(kāi)圖片”按鈕進(jìn)行操作，效果如圖2-2所示：圖2-2 3、實(shí)現(xiàn)圖片的任意角度的旋轉(zhuǎn)該功能回調(diào)函數(shù)使用的是imrotate函數(shù)，其調(diào)用格式如下所示：(1)函數(shù)說(shuō)明及參數(shù)選擇 I0=imrotate(loadImage,value);I0是處理后的圖片。loadImage是定義的全局變量，當(dāng)打開(kāi)圖片后，將新圖片的值賦予該變量。Value值是傳遞過(guò)來(lái)的度數(shù)值。(2)問(wèn)題分析如果value值是一個(gè)定值，在實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)功能時(shí)，僅能在一個(gè)位置，通過(guò)優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)任意角度旋轉(zhuǎn)。(3)運(yùn)用的函數(shù)和方法旋轉(zhuǎn)功能涉及im

5、rotate以及imshow函數(shù)，詳細(xì)方法參考源代碼。(4)實(shí)驗(yàn)結(jié)果點(diǎn)擊旋轉(zhuǎn)按鈕，默認(rèn)值為180度，效果如圖3-1所示：圖3-1（旋轉(zhuǎn)180度）拖動(dòng)滑動(dòng)條，選擇其他角度，實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)功能。旋轉(zhuǎn)72度效果如圖3-2所示：圖3-2（旋轉(zhuǎn)72度）旋轉(zhuǎn)0度即不進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，效果如圖3-3所示：圖3-3（旋轉(zhuǎn)0度）通過(guò)驗(yàn)證，隨意拖動(dòng)滑動(dòng)條，均可以正常顯示，如圖4-4所示：圖3-4更換其他圖片實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)功能，效果圖3-5所示：圖3-5(5)結(jié)果分析：一般圖像的旋轉(zhuǎn)是以圖像的中心為原點(diǎn)，旋轉(zhuǎn)一定的角度，也就是將圖像上的所有像素都旋轉(zhuǎn)一個(gè)相同的角度。旋轉(zhuǎn)后圖像的大小一般會(huì)改變，即可以把轉(zhuǎn)出顯示區(qū)域的圖像截去，或者擴(kuò)大圖

6、像范圍來(lái)顯示所有的圖像。圖像的旋轉(zhuǎn)變換也可以用矩陣變換來(lái)表示。4、圖像的平移 (1)問(wèn)題分析： 圖像平移是將一幅圖像中所有的點(diǎn)都按照指定的平移量在水平、垂直方向移動(dòng)，平移后的圖像與原圖像相同。平移后的圖像上的每一點(diǎn)都可以在原圖像中找到。(2)實(shí)驗(yàn)方法：設(shè)（x0，y0）為原圖像上的一點(diǎn)，圖像水平平移量X，垂直平移量為Y，則平移后點(diǎn)（x0,y0）的坐標(biāo)變?yōu)椋▁1，y1）。（x0，y0）與（x1，y1）之間的關(guān)系為： x1=x0+x； y1=y0+y。該功能可以通過(guò)函數(shù)translate函數(shù)實(shí)現(xiàn)。關(guān)鍵代碼se=translate(strel(1),100 -100); strel(1)表示圖像不變，

7、進(jìn)行Y X方向的平移,se是設(shè)置的圖像平移的距離。平移變量的旋轉(zhuǎn)通過(guò)switch來(lái)判斷并進(jìn)行傳遞。(3)實(shí)驗(yàn)結(jié)果：平移量為（-100，-100）時(shí)，效果如圖4-1所示：圖4-1平移量為（-50，-100）時(shí)，效果如圖4-2所示：圖4-2平移量為（0，-100）時(shí)，效果如圖4-3所示：圖4-3平移量為（-50，-100）時(shí)，效果如圖4-4所示：圖4-4平移量為（100，0）時(shí)，效果如圖4-5所示：圖4-5平移量為（100，100）時(shí)，效果如圖4-6所示：圖4-6更換其他圖片進(jìn)行平移操作，效果如圖4-7：圖4-7(4)結(jié)果分析：在設(shè)置的平移變量選項(xiàng)中，負(fù)數(shù)在X方向上代表向左平移，在Y軸上代表向上平

8、移。選擇不同的平移變量，圖片將平移結(jié)果顯示在對(duì)應(yīng)的地方。超出顯示區(qū)域的地方自動(dòng)截取數(shù)據(jù)。5、圖像的縮放（放大與縮?。?1)問(wèn)題分析：圖像的放大和縮小是用同一個(gè)函數(shù)實(shí)現(xiàn)的，根據(jù)圖像比例變換的原理及相應(yīng)算法可得到。(2)實(shí)驗(yàn)方法：圖像的放大和縮小的函數(shù)是imresize，核心代碼如下：I0=imresize(loadImage,value2);其中的value值代表放縮的倍數(shù)。(3)實(shí)驗(yàn)結(jié)果：點(diǎn)擊放大按鈕，默認(rèn)的放大倍數(shù)15倍，如圖5-1所示。圖5-1（放大15倍）拖動(dòng)滑動(dòng)條，得到新的大小的圖片，如圖5-2所示：圖5-2放大1倍的效果如圖5-3所示：圖5-3（放大1倍即原圖大?。┛s小效果圖，圖5-

9、4所示:圖5-4（原圖0.5倍）隨意拉動(dòng)拖動(dòng)條，得到縮小效果圖，圖5-6所示:圖5-6 當(dāng)縮小時(shí)的value值調(diào)為0時(shí)，出現(xiàn)錯(cuò)誤，說(shuō)明，在縮小時(shí)，value值設(shè)置為0是不合適的，效果如圖5-7所示。圖5-7更換圖片，改變縮小的變量數(shù)值，得到大小不一的圖片，如圖5-8所示：圖5-8(4)結(jié)果分析：在放大圖片時(shí)，當(dāng)按比例將原圖像放大K倍，如果按照最近鄰域法則需要將一個(gè)像素值添加在新圖像的k×k的子塊中。顯然，如果放大倍數(shù)太大，按照這種方法處理會(huì)出現(xiàn)馬賽克效應(yīng)。最簡(jiǎn)單的比例縮小時(shí)當(dāng)fx=fy=0.5時(shí)，即圖像被縮到一半大小，此時(shí)縮小后圖像中的(0,0)像素對(duì)應(yīng)于原圖像中的(0,0)像素；(

10、0,1)像素對(duì)應(yīng)于原圖像中的(0,2)像素；(1,0)像素對(duì)應(yīng)于原圖像中的(2,0)像素，以此類推。圖像縮小之后，因?yàn)槌休d的數(shù)據(jù)量小了，所以畫布可相應(yīng)縮小。此時(shí)，只需在原圖像基礎(chǔ)上，每行隔一個(gè)像素取一點(diǎn)，每隔一行進(jìn)行操作，即取原圖的偶奇數(shù)行和偶奇數(shù)列構(gòu)成新的圖像。如果圖像按任意比例縮小則需要計(jì)算選擇的行和列。實(shí)驗(yàn)心得本次課程設(shè)計(jì)使我更深的了解了MATLAB的程序設(shè)計(jì)及圖像處理的內(nèi)容，復(fù)習(xí)了有關(guān)于圖像處理方面的知識(shí)，同時(shí)也對(duì)于MATLAB這一功能強(qiáng)大的軟件的使用更加的熟練，也學(xué)習(xí)到了很多新的知識(shí)，積累了一些經(jīng)驗(yàn)，歸結(jié)如下： 更全面的認(rèn)識(shí)了MATLAB這個(gè)軟件，并且能夠熟練的使用MATLAB的基本

11、功能，掌握了MATLAB的程序設(shè)計(jì)的基本方式方法和步驟。 學(xué)習(xí)了圖像的處理的各項(xiàng)基本函數(shù)的使用，特別對(duì)MATLAB的幫助功能有了很深刻的了解，能夠獨(dú)立的完成函數(shù)的編寫及功能的實(shí)現(xiàn)，再也不是什么函數(shù)都需要使用網(wǎng)絡(luò)來(lái)詢問(wèn)，學(xué)習(xí)了圖像噪聲的使用，讓我對(duì)專業(yè)知識(shí)有了更深的了解，對(duì)我以后的學(xué)習(xí)很有方向性。我對(duì)圖像幾何變換的原理，包括圖像的平移變換，圖像的旋轉(zhuǎn)，圖像的旋轉(zhuǎn)及圖像的放大與縮小等原理都有了更清楚的認(rèn)識(shí)，也明白了它們的實(shí)現(xiàn)機(jī)制。對(duì)于使用MATLAB去實(shí)現(xiàn)數(shù)字圖像的處理也有了更好的認(rèn)識(shí)。 通過(guò)這次的課程設(shè)計(jì)，使我意識(shí)到所有的知識(shí)都是需要用實(shí)踐去幫著理解的，所謂理論指導(dǎo)實(shí)踐，很好的實(shí)踐能幫助我們更好

12、地去理解知識(shí)，對(duì)于知識(shí)的掌握更加牢靠。同時(shí)在復(fù)習(xí)以前所學(xué)知識(shí)的同時(shí)其實(shí)也實(shí)現(xiàn)了溫故知新，對(duì)于舊知識(shí)有了新的理解。對(duì)于工程實(shí)踐，要想實(shí)現(xiàn)預(yù)期的效果，必須明白它實(shí)現(xiàn)的機(jī)制和相應(yīng)的算法，只有通過(guò)相應(yīng)的理論來(lái)指導(dǎo)，我們才能有所創(chuàng)新，有所突破。附錄：1、參考文獻(xiàn)：【1】賀興華等. MATLAB7.x圖像處理. 北京：人民郵電出版社，2006 【2】陳杰. MATLAB寶典. 北京：電子工業(yè)出版社，2007.【3】張德豐. MATLAB數(shù)值分析與應(yīng)用. 北京：國(guó)防工業(yè)出版社，2009【4】美岡薩雷斯.溫茨著. 數(shù)字圖像處理.2版. 北京：電子工業(yè)出版社，2002 【5】汪曉銀，鄒庭榮. 數(shù)學(xué)軟件與數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)

13、. 武漢：華中農(nóng)業(yè)大學(xué)教務(wù)處，2007【6】Rafael C.Gonzalez.數(shù)字圖像處理（第三版）.電子工業(yè)出版社，2011【7】楊丹，趙海濱，龍哲.MATLAB圖像處理實(shí)例詳解.清華大學(xué)出版社，20132、源代碼：（1）打開(kāi)圖片try isLoad=getappdata(handles.figure1,'isLoad'); if isLoad=0, fileName,filePath,filterIndex=uigetfile(. '*.*','All files',. '選擇圖像文件','MultiSelect&#

14、39;,'off'); if isequal(fileName,0) | isequal(filePath,0), return; else setappdata(handles.figure1,'fileName',fileName); setappdata(handles.figure1,'filePath',filePath); setappdata(handles.figure1,'isLoad',1); file=fullfile(filePath,fileName); axes(handles.axes1); I=im

15、read(file); sizeI=size(I); if length(sizeI)=3, I=rgb2gray(I); elseif length(sizeI)=2, I=I; else errordlg('Error Happened.','Error'); end setappdata(handles.figure1,'loadImage',I); imshow(I); end else btnName=questdlg('您已經(jīng)打開(kāi)一個(gè)文件，確定打開(kāi)另一個(gè)？將覆蓋當(dāng)前的文件？','提示',. 'O

16、K','Cancel','Cancel'); switch btnName, case 'OK', setappdata(handles.figure1,'isLoad',0); feval(pushbutton1_Callback,handles.pushbutton1,eventdata,handles); case 'Cancel', return; end endcatch errordlg('You must open a BMP file.','Error');e

17、nd（1）旋轉(zhuǎn)：value=get(handles.slider1,'Value');loadImage=getappdata(handles.figure1,'loadImage');axes(handles.axes2);I0=imrotate(loadImage,value);imshow(I0);（2）平移：try x=get(handles.popupmenu3,'Value'); y=get(handles.popupmenu4,'Value'); loadImage=getappdata(handles.figure

18、1,'loadImage'); switch x, case 1, switch y, case 1, se=translate(strel(1),-100 -100); saveImage=imdilate(loadImage,se); case 2, se=translate(strel(1),-50 -100); saveImage=imdilate(loadImage,se); case 3, se=translate(strel(1),0 -100); saveImage=imdilate(loadImage,se); case 4, se=translate(str

19、el(1),50 -100); saveImage=imdilate(loadImage,se); case 5, se=translate(strel(1),100 -100); saveImage=imdilate(loadImage,se); end case 2, switch y, case 1, se=translate(strel(1),-100 -50); saveImage=imdilate(loadImage,se); case 2, se=translate(strel(1),-50 -50); saveImage=imdilate(loadImage,se); case

20、 3, se=translate(strel(1),0 -50); saveImage=imdilate(loadImage,se); case 4, se=translate(strel(1),50 -50); saveImage=imdilate(loadImage,se); case 5, se=translate(strel(1),100 -50); saveImage=imdilate(loadImage,se); end case 3, switch y, case 1, se=translate(strel(1),-100 0); saveImage=imdilate(loadI

21、mage,se); case 2, se=translate(strel(1),-50 0); saveImage=imdilate(loadImage,se); case 3, se=translate(strel(1),0 0); saveImage=imdilate(loadImage,se); case 4, se=translate(strel(1),50 0); saveImage=imdilate(loadImage,se); case 5, se=translate(strel(1),100 0); saveImage=imdilate(loadImage,se); end c

22、ase 4,%LoG switch y, case 1, se=translate(strel(1),-100 50); saveImage=imdilate(loadImage,se); case 2,%vertical se=translate(strel(1),-50 50); saveImage=imdilate(loadImage,se); case 3,%Both se=translate(strel(1),0 50); saveImage=imdilate(loadImage,se); case 4,%Both se=translate(strel(1),50 50); save

23、Image=imdilate(loadImage,se); case 5,%Both se=translate(strel(1),100 50); saveImage=imdilate(loadImage,se); end case 5,%Zerocross switch y, case 1, se=translate(strel(1),-100 100); saveImage=imdilate(loadImage,se); case 2,%vertical se=translate(strel(1),-50 100); saveImage=imdilate(loadImage,se); case 3,%Both se=translate(strel(1),0 10