視頻課程數(shù)字圖像處理

1、第第3章章 圖像的幾何變換圖像的幾何變換 楊淑瑩楊淑瑩 教授教授天津理工大學(xué)天津理工大學(xué) 計算機(jī)與通信工程學(xué)院計算機(jī)與通信工程學(xué)院本章要點：本章要點： 圖像的平移圖像的平移 圖像的鏡像變換圖像的鏡像變換 圖像的縮放圖像的縮放 圖像的轉(zhuǎn)置圖像的轉(zhuǎn)置 圖像的旋轉(zhuǎn)圖像的旋轉(zhuǎn)3.1 3.1 圖像的平移圖像的平移1. 理論基礎(chǔ)理論基礎(chǔ) 圖像平移（Translation）是將圖像中所有的點都按照指定的平移量,進(jìn)行水平、垂直移動。 設(shè)初始坐標(biāo)為（x0,y0）的點 經(jīng)過平移（tx,ty）后 坐標(biāo)變?yōu)?x1,y1)。 1. 1. 理論基礎(chǔ)理論基礎(chǔ) tx 坐標(biāo)原點 (x0,y0) ty (x1,y1) 圖3-1

2、像素平移示意圖 顯然（x0,y0）和（x1,y1）的關(guān)系如下： x1=x0+tx y1=y0+ty2. 2. 理論驗證理論驗證xyy(0,0)(0,0)xy(0,0)3. 流程設(shè)計流程設(shè)計 (1) 取得原圖的數(shù)據(jù)區(qū)指針。(2) 通過對話框輸入偏移量tx,ty。(3) 開辟一個同樣大小的緩沖區(qū)。(4) 對原圖依次循環(huán)每個像素，每讀入一個像素點(x0,y0)，根據(jù)它的坐標(biāo),找到目標(biāo)圖像的位置（x1=x0-tx,y1=y0-ty），將像素（x0,y0）處的顏色值賦給新圖中的（x1,y1）。4. 4. 編程實現(xiàn)編程實現(xiàn) for( i = 0; i wide; i+) for(int j = 0; j

3、= 0) & (i0 = 0) & (j0 height) lpDst = (LPBYTE)temp + lLineBytes *(height - 1 - j0) + i0; *lpDst = *lpSrc; else* (unsigned char*)lpDst) = 255; /3.2 圖像的鏡像變換圖像的鏡像變換1 理論基礎(chǔ)理論基礎(chǔ) 圖像的鏡像變換分為兩種：一種是水平鏡像,另一種是垂直鏡像。 圖像的水平鏡像操作是以原圖像的垂直中軸線為中心，將圖像分為左右兩部分進(jìn)行對稱變換； 圖像的垂直鏡像操作是以原圖像的水平中軸線為中心，將圖像分為上下兩部分進(jìn)行對稱變換。 鏡像變換后圖的高和寬都不變。

4、 1.1.理論基礎(chǔ)理論基礎(chǔ)-水平鏡像水平鏡像 設(shè)圖像高度為Height，寬度為Width， 原圖中的(x0,y0)經(jīng)過水平鏡像后， 坐標(biāo)將變成（Width-x0,y0）。即： x1=Width-x0 y1=y01.1.理論基礎(chǔ)理論基礎(chǔ)-垂直垂直鏡像鏡像 點（x0,y0）經(jīng)過垂直鏡像后， 坐標(biāo)將變成為（x0,Height-y0），即： x1=x0 y1=Height-y02 2理論驗證理論驗證 (a)原圖 (b)水平鏡像處理效果圖 (c)垂直鏡像處理效果圖 圖3-2 鏡像處理3. 3. 流程設(shè)計流程設(shè)計 (1) 取得原圖的數(shù)據(jù)區(qū)指針。(2) 開辟一個同樣大小的緩沖區(qū)。(3) 每個像素依次循環(huán)。

5、在水平鏡像中，將原圖中的像素點的水平坐標(biāo)變成鏡像后的坐標(biāo)(用圖像的寬度減去坐標(biāo)值)在顯示到圖像上。 垂直鏡像中，則對垂直坐標(biāo)做相應(yīng)的處理。4.4.編程實現(xiàn)編程實現(xiàn)-水平鏡像水平鏡像for(j = 0; j height; j+) for(i = 0; i wide;i+) lpSrc = (LPBYTE)p_data +wide *j + i; lpDst = (LPBYTE)temp + wide* j+ wide - i; *lpDst = *lpSrc; 4.4.編程實現(xiàn)編程實現(xiàn)-垂直鏡像垂直鏡像for(i = 0; i wide;i+) for(j = 0; j 1且ky1時，原圖像被

6、放大。 放大圖像時，產(chǎn)生了新的像素，可通過插值算法來近似處理。 例如：當(dāng)kx=ky=2時，圖像放大2倍， 原圖中的某一個像素，對應(yīng)新圖的4個像素。 （a）原圖中的某一個像素 （b）對應(yīng)新圖的4個像素 圖3-3 圖像放大示意圖1 1縮小圖像理論基礎(chǔ)縮小圖像理論基礎(chǔ) 當(dāng)kx1且ky1時，原圖像被縮小。 例如，當(dāng)kx=ky=0.5時，圖像被縮到一半大小，原圖中4個像素對應(yīng)新圖中的一個像素。此時縮小后的圖像中的（0，0）像素對應(yīng)于原圖中的（0，0）、（0，1）、（1，0）、（1，1）像素一個； 以此類推。在原圖基礎(chǔ)上，每行隔一個像素取一點，每割一行進(jìn)行操作。如下圖3-4所示。 （a）原圖中的某4個像素

7、 （b）對應(yīng)新圖的1個像素 圖3-4 圖像縮小示意圖 從上可見，放大與縮小的原理不同。2.2. 理論驗證理論驗證 (c）長寬各放大2倍的效果圖 （a）原圖 （b）長寬縮小0.5倍的效果圖 3.3.流程設(shè)計流程設(shè)計 (1) 取得原圖的數(shù)據(jù)區(qū)指針。(2) 通過對話框獲得放大整數(shù)比例：kx,ky。更改圖象的寬度和高度。(3) 每個像素依次循環(huán)。計算該象素在原圖象中的坐標(biāo)，將原圖的象素值賦給目標(biāo)象素相應(yīng)位置kx*ky個值。4.4.編程實現(xiàn)編程實現(xiàn)-放大圖像放大圖像 / for(j = 0; j height-1; j+) for(i = 0; i wide-1; i+) lpSrc = (LPBYTE

8、)p_data + wide * j + i;for(int n=0;nk1;n+)for(int m=0;mk2;m+) lpDst = (LPBYTE)temp + newwide *(j*k1+ n) + i*k2+m; *lpDst = *lpSrc;4 4編程實現(xiàn)編程實現(xiàn)-縮小圖像縮小圖像for(j = 0; j newheight-1; j+) for(i = 0; i = 0) & (i0 = 0) & (j0 height) lpSrc = (LPBYTE)p_data + wide * j0 + i0;*lpDst = *lpSrc; else *lpDst = 255; 小

9、結(jié) 本章主要介紹了圖象的預(yù)處理中最基本的幾何變換處理，包括圖像的平移、圖像的鏡像變換、圖像的縮放、圖像的轉(zhuǎn)置、圖像的旋轉(zhuǎn)。這些是進(jìn)行圖象幾何校正的基本方法。第三章第三章 圖像的幾何變換圖像的幾何變換 （第二講）（第二講）本章編程關(guān)鍵點本章編程關(guān)鍵點n開辟新的目標(biāo)圖像內(nèi)存空間。開辟新的目標(biāo)圖像內(nèi)存空間。n計算目標(biāo)圖像或原圖像的位置。計算目標(biāo)圖像或原圖像的位置。n將原圖像的像素值賦給目標(biāo)區(qū)將原圖像的像素值賦給目標(biāo)區(qū)域的位置。域的位置。3.3 3.3 圖像的鏡像變換圖像的鏡像變換水平鏡像：水平鏡像：垂直中軸線為中心，將圖像分為垂直中軸線為中心，將圖像分為左右兩部分；左右兩部分；垂直鏡像：垂直鏡像：水

10、平中軸線為中心，將圖像分為水平中軸線為中心，將圖像分為上下兩部分。上下兩部分。 鏡像變換后圖的鏡像變換后圖的高和寬都不變高和寬都不變。 x1=Width-x0 x1=Width-x0y1=y0y1=y0圖像水平鏡像變換圖像水平鏡像變換110001001100yxfWidthyx x1=x0 x1=x0 y1=Height-y0y1=Height-y0110010001100yxfHeightyx圖像垂直鏡像變換圖像垂直鏡像變換(1)(1)取得原圖的數(shù)據(jù)區(qū)指針。取得原圖的數(shù)據(jù)區(qū)指針。(2)(2)開辟一個同樣大小的緩沖區(qū)。開辟一個同樣大小的緩沖區(qū)。(3)(3)每個像素依次循環(huán)：每個像素依次循環(huán)：水

11、平鏡像：用圖像的寬度減去原像素的坐標(biāo)值。水平鏡像：用圖像的寬度減去原像素的坐標(biāo)值。垂直鏡像：用圖像的高度減去原像素的坐標(biāo)值。垂直鏡像：用圖像的高度減去原像素的坐標(biāo)值。將像素（將像素（x0,y0 x0,y0）處的顏色值賦給新圖中的）處的顏色值賦給新圖中的（x1,y1x1,y1）實現(xiàn)步驟實現(xiàn)步驟for(j = 0; j height; j+) for(i = 0; i wide;i+) lpSrc = (LPBYTE)p_data +wide *j + i;lpDst = (LPBYTE)temp + wide* j+ wide - i; *lpDst = *lpSrc; 水平鏡像程序代碼水平鏡像

12、程序代碼 for(i = 0; i wide;i+)for(j = 0; j height; j+)lpSrc = (LPBYTE)p_data + wide * j+i;lpDst = (LPBYTE)temp + wide * (height - j - 1)+i;*lpDst = *lpSrc;垂直鏡像程序代碼垂直鏡像程序代碼效果對比圖效果對比圖3.4 3.4 圖像的轉(zhuǎn)置圖像的轉(zhuǎn)置 將圖像像素的將圖像像素的x x坐標(biāo)和坐標(biāo)和y y坐標(biāo)坐標(biāo)互換互換。將。將改變改變圖像的高度和寬圖像的高度和寬度，轉(zhuǎn)置后圖像的度，轉(zhuǎn)置后圖像的高度和寬度高度和寬度將互換將互換。 x1=y0 x1=y0 y1=x

13、0y1=x0lpSrc = (LPBYTE)p_data+ lpSrc = (LPBYTE)p_data+ lLineBytes lLineBytes * * j + i; j + i;lpDst = (LPBYTE)temp + lpDst = (LPBYTE)temp + lNewLineBytes lNewLineBytes* * i+ j; i+ j;程序代碼程序代碼圖像轉(zhuǎn)置圖像轉(zhuǎn)置效果對比圖效果對比圖3.5 圖像的旋轉(zhuǎn) 必須指明圖像繞著什么旋必須指明圖像繞著什么旋轉(zhuǎn)。一般圖像的旋轉(zhuǎn)是以圖轉(zhuǎn)。一般圖像的旋轉(zhuǎn)是以圖像的像的中心為原點中心為原點，旋轉(zhuǎn)一定，旋轉(zhuǎn)一定的的角度角度。 旋轉(zhuǎn)后，一

14、般會旋轉(zhuǎn)后，一般會改變改變圖像圖像的大小。的大小。 11000cossin0sincos100yxyx旋轉(zhuǎn)后：旋轉(zhuǎn)后： x1=x0cos( )+y0sin() y1=-x0sin()+y0cos()圖像旋轉(zhuǎn)圖像旋轉(zhuǎn)for(y1=0;y1Hnew;y1+)for(x1=0;x1=0) & (x0=0) & (y01kx1且且ky1ky1時，原圖像被放大，面時，原圖像被放大，面積增加。積增加。 由于放大圖像時產(chǎn)生了新的像素，由于放大圖像時產(chǎn)生了新的像素，可通過插值算法來近似處理?？赏ㄟ^插值算法來近似處理。 當(dāng)當(dāng)kx=ky=2kx=ky=2時，圖像放大時，圖像放大2 2倍，原圖倍，原圖中的某一個像素

15、，對應(yīng)新圖的中的某一個像素，對應(yīng)新圖的4 4個像素。個像素。 圖像放大圖像放大 表表3.11 2 3 42 3 4 05 6 7 76 6 3 3 表表3.21 1 2 2 3 3 4 41 1 2 2 3 3 4 42 2 3 3 4 4 0 02 2 3 3 4 4 0 05 5 6 6 7 7 7 75 5 6 6 7 7 7 76 6 6 6 3 3 3 36 6 6 6 3 3 3 3圖像放大圖像放大 當(dāng)當(dāng)kx1kx1且且ky1ky newimagei*kx+mj*ky+n 放大實現(xiàn)步驟放大實現(xiàn)步驟for(j = 0; j height-1; j+)for(i = 0; i wide

16、-1; i+) lpSrc = (LPBYTE)p_data + wide * j + i;for(int n=0;nk1;n+) for(int m=0;mk2;m+)lpDst = (LPBYTE)temp + newwide *(j*k1+ n) + i*k2+m;*lpDst = *lpSrc;放大程序代碼放大程序代碼n依次循環(huán)每個像素。依次循環(huán)每個像素。n計算該象素在原圖象中的坐標(biāo)，計算該象素在原圖象中的坐標(biāo)，將原圖的象素值賦給目標(biāo)象素將原圖的象素值賦給目標(biāo)象素相應(yīng)位置。相應(yīng)位置。 newimageij=imagei/yj/y縮小實現(xiàn)步驟縮小實現(xiàn)步驟for(j = 0; j newheight-1; j+)for(i = 0; i = 0) & (i0 = 0) & (j0 height) lpSrc = (LPBYTE)p_data + wide * j0 + i0;*lpDst = *lpSrc; / 復(fù)制象素復(fù)