成睿睿綜合設(shè)計性實驗

1、綜合型設(shè)計實驗基于MATLAB的圖像處理技術(shù) 姓 名： 成 睿 睿 學 號： 200807211156 班 級： 電本0803班 指導老師： 劉 明 君 2011.11.1摘要 圖像的幾何變換是圖像處理和圖像分析的基礎(chǔ)內(nèi)容之一，它不僅提供了產(chǎn)生某些圖像的可能，而且還可以使圖像處理和分析的程序簡單化，特別是圖像具有一定的規(guī)律性時，一個圖像可以由另一個圖像通過幾何變換來實現(xiàn)。本實驗主要利用了MATLAB的圖像處理工具包來編寫程序，MATLAB圖像處理工具包是由一系列支持圖像處理操作的函數(shù)組成，通過調(diào)用MATLAB圖像處理工具箱中的函數(shù)來實現(xiàn)圖像的縮放，圖像的旋轉(zhuǎn)，圖像的剪取。關(guān)鍵詞：圖象幾何變換

2、MATLAB 圖像處理操作函數(shù) 一 設(shè)計內(nèi)容用MATLAB的圖像處理工具包實現(xiàn)圖像的縮放、旋轉(zhuǎn)和剪取。二 設(shè)計說明a. 利用matlab對圖像進行處理。b. 對圖像進行翻轉(zhuǎn)、放大、縮小、剪裁。c. 實現(xiàn)圖像的銳化、模糊、黑白等效果。d. 利用matlab進行仿真。三 報告要求a. 設(shè)計思路b. 設(shè)計過程c. 測試步驟d. 測試程序e. 圖像轉(zhuǎn)化結(jié)果f. 結(jié)果分析四 實驗?zāi)康?1 了解數(shù)字圖像處理2 掌握MATLAB圖像處理工具的使用五 實驗內(nèi)容及測試結(jié)果數(shù)字圖像處理概述用計算機進行圖像處理的前提是圖像必須以數(shù)字格式存儲，我們把以數(shù)字格式存放的圖像稱之為數(shù)字圖像。在計算機中，圖像被分割成如下所示

3、的像素（Pixel），各像素的灰度值用整數(shù)表示。一幅個像素的數(shù)字圖像，其像素灰度值可以用行、列的矩陣表示：數(shù)字計算機最擅長的莫過于處理各種數(shù)據(jù)，數(shù)字化的圖像可以看成是存儲在計算機中的有序數(shù)據(jù)，當然可以通過計算機對數(shù)字圖像進行處理。我們把利用計算機對圖像進行去除噪聲、增強、復(fù)原、分割、提取特征等的理論、方法、和技術(shù)稱為數(shù)字圖像處理（Digital Image Processing）。一般，圖像處理是用計算機和實時硬件實現(xiàn)的，因此也稱為計算機圖像處理（Computer Digital Image Processing）。我們在處理圖像時往往會遇到需要對圖像進行幾何變換的一些問題。圖像的幾何變換時圖

4、像處理和圖像分析的基礎(chǔ)內(nèi)容之一，它不僅提供了產(chǎn)生某些圖像的可能，而且還可以使圖像處理和分析的程序簡單化，特別是圖像具有一定的規(guī)律性時，一個圖像可以由另一個圖像通過幾何變換來實現(xiàn)。所以，為了提高圖像處理和分析程序設(shè)計的速度和質(zhì)量，開拓圖像程序應(yīng)用范圍的新領(lǐng)域，對圖像進行幾何變換是十分必要的。圖像的幾何變換不改變圖像的像素值，而是改變像素所在的幾何位置。從變換的性質(zhì)分，圖像的幾何變換有圖像的位置變換（平移、鏡像、旋轉(zhuǎn)）、圖像的形狀變換（放大、縮小、錯切）等基本變換以及圖像的復(fù)合變換等。MATLAB全稱是Matrix Laboratory（矩陣實驗室），一開始它是一種專門用于矩陣數(shù)值計算的軟件，從這

5、一點上也可以看出，它在矩陣運算上有自己獨特的特點。這一特點也就決定了MATLAB在處理數(shù)字圖像上的獨特優(yōu)勢。理論上講，圖像是一種二維的連續(xù)函數(shù)，然而在計算機上對圖像進行數(shù)字處理的時候，首先必須對其在空間和亮度上進行數(shù)字化，這就是圖像的采樣和量化的過程。二維圖像進行均勻采樣，就可以得到一幅離散化成M×N樣本的數(shù)字圖像，該數(shù)字圖像是一個整數(shù)陣列，因而用矩陣來描述該數(shù)字圖像是最直觀最簡便的了。而MATLAB的長處就是處理矩陣運算，因此用MATLAB處理數(shù)字圖像非常的方便。在本文中我們用MATLAB的圖像處理工具包實現(xiàn)了圖像的縮放、旋轉(zhuǎn)和剪取。實驗具體內(nèi)容一 實現(xiàn)圖像的縮放1.imresiz

6、e函數(shù)MATLAB圖像處理工具箱中的函數(shù)imresize可以用上述3種方法對圖像進行插值縮放，如果不指定插值方法，則默認使用最近鄰插值法。imresize函數(shù)的語法格式為：B=imresize(A,m,method)B=imresize(A,mrows ncols,method)B=imresize(,method,n)B=imresize(,method,h)這里參數(shù)method用于指定插值的方法，可選的值為nearest(最近鄰法)，bilinear(雙線性插值)及bicubic(雙三次插值)，默認值為nearest。B=imresize(A,m,method)返回原圖A的m倍放大圖像(小

7、于1時效果是縮 小)。B=imresize(A,mrows ncols,method)返回一個mrows行，ncols列的圖像，若 mrows和ncols定義的長寬比與原圖不同，則圖像會產(chǎn)生畸變。在使用bilinear和bicubic方法縮小圖像時，為消除引入的高頻成分，imresize使用一個前端平滑濾波器，默認的濾波器尺寸為11*11。也可通過參數(shù)n指定濾波器的尺寸，即B=imresize(,method,n)。對于nearest插值方法，imresize不使用前端濾波器，除非函數(shù)明確指定。B=imresize(,method,h)使用用戶設(shè)計的插值核h進行插值，h可以看作一個 二維FIR

8、濾波器。2.圖像縮放實現(xiàn)結(jié)果首先，我們用最近鄰插法將圖像按原比例放大1.5倍，語句如下：i=imread('qb.jpg');a=1.5j=imresize(i,a);imshow(i),title(1)figure,imshow(j),title(2) 其運行結(jié)果如下：(圖1為原圖)下面我們分別用雙線性插值法和將雙三次插值法將圖像按原比例放大1.5倍，并與采用最近鄰插法放大的圖像做比較，語句如下：i=imread('qb.jpg');a=1.5j=imresize(i,a);k=imresize(i,a, 'bilinear');l=imres

9、ize(i,a, 'bicubic');imshow(j),title(1)figure,imshow(k),title(2) figure,imshow(l),title(3) 下面我們用雙線性插值法將圖像按原比例縮小為0.5倍，語句如下：i=imread('qb.jpg');a=0.5j=imresize(i,a ,'bilinear');imshow(i),title(1)figure,imshow(j),title(2) 其運行結(jié)果為：（圖1為原圖）二 實現(xiàn)圖像的旋轉(zhuǎn)1 imrotate函數(shù)在對數(shù)字圖像進行旋轉(zhuǎn)的時候，各像素的坐標將會發(fā)生

10、變化，使得旋轉(zhuǎn)之后不能正好落在整數(shù)坐標處，需要進行插值。在工具箱中的函數(shù)imrotate可用3種方法對圖像進行插值旋轉(zhuǎn)，默認的插值方法也是最近鄰插值法。函數(shù)imrotate的語法格式為：B=imrotate(A,angle,method)B=imrotate(A,angle,method,'crop')函數(shù)imrotate對圖像進行旋轉(zhuǎn)，參數(shù)method用于指定插值的方法，可選的值為nearest(最近鄰法)，bilinear(雙線形插值)及bicubic(雙三次插值)，默認值為 nearest。一般來說，旋轉(zhuǎn)后的圖像會比原圖大，超出原圖像的部分值為0。用戶也可以指定crop參

11、數(shù)對旋轉(zhuǎn)后的圖像進行剪切(取圖像的中間部分)，使返回的圖像與原圖大小相同。2 圖象旋轉(zhuǎn)實現(xiàn)結(jié)果首先，我們用雙線性插值法將原圖像旋轉(zhuǎn)-40度，不裁去超出原圖的部分，語句如下：i=imread('qb.jpg');a= -40j=imrotate(i,a,'bilinear');imshow(i),title(1)figure,imshow(j),title(2)其運行結(jié)果為：（圖1為原圖）三 實現(xiàn)圖像的剪取1 imcrop函數(shù)有時只需要處理圖像中的一部分，或者需要將某一部分取出，這樣就要對圖像進行剪取。圖形的裁剪處理可使用imcrop函數(shù)實現(xiàn)。函數(shù)imcrop用于

12、剪取圖像中的一個矩形子圖，用戶可以通過參數(shù)指定這個矩形頂點的坐標，也可以用鼠標指針選取這個矩形。其語法規(guī)則如下：I2=imcrop(I)X2=imcrop(X,map)RGB2=imcrop(RGB)I2=imcrop(I,rect)X2=imcrop(X,map,rect)RGB2=imcrop(RGB,rect)=imcrop(x,y,)A,rect=imcrop()x,y,A,rect=imcrop()其中I2=imcrop(I)，X2=imcrop(x，map)和RGB2=imcrop(RGB)為交互式地對灰度圖像，索引圖像和真彩色圖像進行剪切。I2=imcrop(I,rect)，X2

13、=imcrop(X,map,rect)和RGB2=imcrop(RGB,rect)按指定的矩形框rect剪切圖像，rect是一個四元向量xmin ymin width height，分別表示矩形左上角的坐標和長度及寬度。=imcrop(x,y,)在指定坐標系統(tǒng)(x，y)中剪取圖像。A,rect=imcrop()和x,y,A,rect=imcrop()在用戶交互剪取圖像的同時返回剪取框的參數(shù)rect。2 圖象縮放實現(xiàn)結(jié)果 首先，我們從坐標（200，3）開始，從原圖上剪取一個長度為300，寬度為100的矩形部分，語句如下：i=imread('qb.jpg');j=imcrop(i,200 3 300 100);imshow(i),title(1)figure,imshow(j),title(2)其運行結(jié)果為：（圖1為原圖）六 結(jié)果分析 實驗結(jié)果直觀了然，本實驗符合設(shè)計要求，達到了預(yù)期要求的效果。 七 心得體會 MATLAB全稱是Matrix Laboratory（矩陣實驗室），它是一種專門用于矩