实验二-图像几何变换

实验报告课程名称：数字图像处理实验名称：图像几何变换实验地点：明向校区D001机房专业班级：测控1401班学号：学生姓名：郭佳鑫指导教师：刘帆2017年4月14日2014001796《数字图像处理》实验报告2一、实验目的1.结合实例学习如何在视频显示程序中增加图像处理算法。2.理解和掌握图像的平移、垂直镜像变换、水平镜像变换、缩放和旋转的原理和应用。二、实验原理1.初始坐标为（x,y）的点经过平移（0x，0y），坐标变为（'x，'y），两点之间的关系为：00''yyyxxx，以矩阵形式表示为：1100y10011''00yxxyx2.图像的镜像变换是以图象垂直中轴线或水平中轴线交换图像的变换，分为垂直镜像变换和水平镜像变换，两者的矩阵形式分别为：11000100011''yxyx110001-00011''yxyx3.图像缩小和放大变换矩阵相同：110000001''yxyxSSyx当1,1yxSS时，图像缩小；1,1yxSS时，图像放大。4.图像旋转定义为以图像中某一点为原点以逆时针或顺时针方向旋转一定角度。其变换矩阵为：11000cossin0sincos1''yxyx该变换矩阵是绕坐标轴原点进行的，如果是绕一个指定点（ba,）旋转，则现要将坐标系平移到该点，进行旋转，然后再平移回到新的坐标原点。三、实验仪器1.计算机。2.MATLAB程序。3.记录用的笔、纸。《数字图像处理》实验报告3四、实验步骤与内容1、简单图像的affine变换程序代码：f=checkerboard(24);figure(1);imshow(f);s=0.7;theta=pi/6;T=[s*cos(theta)s*sin(theta)0;-s*sin(theta)s*cos(theta)0;001];tform=maketform('affine',T);g1=imtransform(f,tform,'nearest');figure(2);imshow(g1);g2=imtransform(f,tform);figure(3);imshow(g2);g3=imtransform(f,tform,'FillValue',0.5);figure(4);imshow(g3);实验图像及结果：从原理上分析，最近邻插值是直接将最近邻像素的灰度值赋予目标像素，这其实是不稳定、不可靠的，而双线性插值变换通过4个最近邻来计算目标像素的灰度值，则能够一定程度上减小瑕疵、提高精确度。实验结果也可以看出，Figure3中的双线性插值变换，相较于Figure2中的最近邻插值变换，其黑白格子的边缘更加平滑，没有最近邻插值的锯齿那么明显，带来的直观结果就是更加清晰。《数字图像处理》实验报告42、利用连接点实施图像配准复原程序代码：f=imread('jihe.bmp');figure(1);imshow(f);g=imread('jiheshizhen.bmp');figure(2);imshow(g);cpselect(g,f)Variableshavebeencreatedinthebaseworkspace.tform=cp2tform(movingPoints,fixedPoints,'projective');gp=imtransform(g,tform,'XData',[1,256],'YData',[1,256]);figure(3);imshow(gp);后增加了两行：gp2=imtransform(g,tform,'XData',[1,230],'YData',[1,230]);figure(4);imshow(gp2);实验图像及结果：由于这组几何失真图像仅仅为梯形失真，故只需选取四个顶点为连接点即可。选取完毕后将连接点的坐标数据传输到Workspace中，即可调用。《数字图像处理》实验报告5上图中存在一个小问题——我找到的图片并非256*256像素，而是大约230*230像素，因此最后输出到一个256*256像素的图片中会有一个L型黑边（如Figure3），于是我又增加了两行代码（上述代码最后两行），多输出了一幅图像，将输出范围降低到230*230像素，如Figure4中的图像，将黑边去掉了。五、思考题1.改变水平和垂直的偏移量，观察显示？答：图像会在水平和竖直方向产生平移，会导致产生黑边，并且超出范围的图像数据会丢失。2.改变缩放比例，看看效果如何？答：在固定的图像分辨率下，图像放大的越多，所需要计算填充的像素点数也就越多，从而导致图像本身数据所占的比例变小，或许一些细节会变得容易看到，但图像整体会变得模糊。如果缩小图片，例如长和宽都缩小到原来的一般，那么图像会变为原来四分之一的大小，这样或许一些边缘会变的更锐利，整体观感或许会加强，但这意味着它丢失了四分之三的数据。如果再用相反的步骤放大回原大小，那么就像上面所说的，原图像的数据只占了整张图的四分之一，整张图就会变得模糊不堪。3.改变旋转角度，显示效果会怎么样？答：旋转图像是以原图像中心为原点进行旋转。不同的旋转角度会得到不同角度的图片。旋转后的结果图大小会根据旋转角的变化而变化，但结果图中间的原图大小不会改变。《数字图像处理》实验报告6六、实验总结我想先陈述一个事实：做完了这两个实验后，结合我本人的一些经历，我深刻的意识到数字图像处理这门学科，或许在学校学习的课时并不算多，但它在学校外、在社会上所能起到的影响是深远的。在各个网站中关注了十几个科技媒体的我是一个不折不扣的电子硬件爱好者，我关注的领域里自然有智能手机这一项，而拍照成为了智能手机众多基本功能中重要的一环。在以往我观看过的手机评测视频中，无论这个手机是华丽、是平庸，是奢侈、是廉价，拍照测试的环节总是不可或缺。人们既希望在廉价手机上看到高质量的拍摄样张，以证明廉价手机的高性价比；又希望在高端机型上看到“媲美单反”的成像效果，以符合其高端机的定位。而手机的整个拍摄模块体积与性能普遍受限，可想而知，在这样的情况下要想调校出出色的成像效果，所需要掌握的数字图像处理的知识必须达到一定境界。两个国际大厂——苹果手机在800万像素级别沉淀了四年来积累经验，始终领跑业界；三星奋起直追在GalaxyS6上完成反超，与苹果一同称霸手机拍照领域。可其他公司呢，就连国外索尼、LG以及曾经的HTC等大厂，在拍照领域也仅仅是某个机型昙花一现；而国内无数的公司，花大价钱从国外买镜头模组、SOC，用着不输于别人的硬件，却连个昙花一现的机型都未曾出现。但我确确实实不想说出“恨铁不成钢”这样的话，因为这两个实验确实让我感受到数字图像处理是一门深奥的学科，研究它需要花大量的时间，并不是需要推理出什么样的公式、定理，而是通过无数次的实验，获得无数次的结果，从而主观上积累大量的数字图像处理的经验。所以我对国内手机厂商抱有支持和鼓励的态度。从现实上讲，实验1的图像增强技术在民用级拍照领域应用广泛，而实验2的几何变换则在军事、医学上能够起到重要的作用。坦诚地讲，在课堂学习时我有些许的放松和懈怠，但经历了这两次实验，我觉得我没有理由不学好数字图像处理。世界的进步永不停歇，而我更不应停下奋斗的脚步。