数字图像处理实验报告三四五.docx

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数字图像处理实验报告三四五

实验三图像的几何变换

一.实验目的及要求

掌握图像几何变换的基本原理,熟练掌握数字图像的缩放、旋转、平移、镜像和转置的基本原理及其MATLAB编程实现方法。

二、实验内容

(一)研究以下程序,分析程序功能;输入执行各命令行,认真观察命令执行的结果。

熟悉程序中所使用函数的调用方法,改变有关参数,观察试验结果。

1.图像缩放

clearall,closeall

I=imread('cameraman.tif');

Scale=1.35;%将图像放大1.35倍

J1=imresize(I,Scale,'nearest');%usingthenearestneighborinterpolation

J2=imresize(I,Scale,'bilinear');%usingthebilinearinterpolation

imshow(I),title('OriginalImage');

figure,imshow(J1),title('ResizedImage--usingthenearestneighborinterpolation');

figure,imshow(J2),title('ResizedImage--usingthebilinearinterpolation');

%查看imresize使用帮助

helpimresize

Command窗口显示如下:

IMRESIZEResizeimage.

B=IMRESIZE(A,SCALE)returnsanimagethatisSCALEtimesthe

sizeofA,whichisagrayscale,RGB,orbinaryimage.

B=IMRESIZE(A,[NUMROWSNUMCOLS])resizestheimagesothatithas

thespecifiednumberofrowsandcolumns.EitherNUMROWSorNUMCOLS

maybeNaN,inwhichcaseIMRESIZEcomputesthenumberofrowsor

columnsautomaticallyinordertopreservetheimageaspectratio.

[Y,NEWMAP]=IMRESIZE(X,MAP,SCALE)resizesanindexedimage.

[Y,NEWMAP]=IMRESIZE(X,MAP,[NUMROWSNUMCOLS])resizesanindexed

image.

TocontroltheinterpolationmethodusedbyIMRESIZE,addaMETHOD

argumenttoanyofthesyntaxesabove,likethis:

IMRESIZE(A,SCALE,METHOD)

IMRESIZE(A,[NUMROWSNUMCOLS],METHOD),

IMRESIZE(X,MAP,M,METHOD)

IMRESIZE(X,MAP,[NUMROWSNUMCOLS],METHOD)

METHODcanbeastringnamingageneralinterpolationmethod:

'nearest'-nearest-neighborinterpolation

'bilinear'-bilinearinterpolation

'bicubic'-cubicinterpolation;thedefaultmethod

METHODcanalsobeastringnaminganinterpolationkernel:

'box'-interpolationwithabox-shapedkernel

'triangle'-interpolationwithatriangularkernel

(equivalentto'bilinear')

'cubic'-interpolationwithacubickernel

(equivalentto'bicubic')

'lanczos2'-interpolationwithaLanczos-2kernel

'lanczos3'-interpolationwithaLanczos-3kernel

Finally,METHODcanbeatwo-elementcellarrayoftheform{f,w},

wherefisthefunctionhandleforacustominterpolationkernel,and

wisthecustomkernel'swidth.f(x)mustbezerooutsidethe

interval-w/2<=x

scalaroravectorinput.

YoucanachieveadditionalcontroloverIMRESIZEbyusing

parameter/valuepairsfollowinganyofthesyntaxesabove.For

example:

B=IMRESIZE(A,SCALE,PARAM1,VALUE1,PARAM2,VALUE2,...)

Parametersinclude:

'Antialiasing'-trueorfalse;specifieswhethertoperform

antialiasingwhenshrinkinganimage.The

defaultvaluedependsontheinterpolation

methodyouchoose.Forthe'nearest'method,

thedefaultisfalse;forallothermethods,

thedefaultistrue.

'Colormap'-(onlyrelevantforindexedimages)'original'

or'optimized';if'original',thenthe

outputnewmapisthesameastheinputmap.

Ifitis'optimized',thenanewoptimized

colormapiscreated.Thedefaultvalueis

'optimized'.

'Dither'-(onlyforindexedimages)trueorfalse;

specifieswhethertoperformcolor

dithering.Thedefaultvalueistrue.

'Method'-Asdescribedabove

'OutputSize'-Atwo-elementvector,[MROWSNCOLS],

specifyingtheoutputsize.Oneelementmay

beNaN,inwhichcasetheothervalueis

computedautomaticallytopreservetheaspect

ratiooftheimage.

'Scale'-Ascalarortwo-elementvectorspecifyingthe

resizescalefactors.Ifitisascalar,the

samescalefactorisappliedtoeach

dimension.Ifitisavector,itcontains

thescalefactorsfortherowandcolumn

dimensions,respectively.

Examples

--------

Shrinkbyfactoroftwousingthedefaultsofbicubicinterpolation

andantialiasing.

I=imread('rice.png');

J=imresize(I,0.5);

figure,imshow(I),figure,imshow(J)

Shrinkbyfactoroftwousingnearest-neighborinterpolation.

(Thisisthefastestmethod,butithasthelowestquality.)

J2=imresize(I,0.5,'nearest');

Resizeanindexedimage.

[X,map]=imread('trees.tif');

[Y,newmap]=imresize(X,map,0.5);

imshow(Y,newmap)

ResizeanRGBimagetohave64rows.Thenumberofcolumnsis

computedautomatically.

RGB=imread('peppers.png');

RGB2=imresize(RGB,[64NaN]);

Note

----

ThefunctionIMRESIZEinpreviousversionsoftheImageProcessing

Toolboxusedasomewhatdifferentalgorithmbydefault.Ifyouneed

thesameresultsproducedbythepreviousimplementation,callthe

functionIMRESIZE_OLD.

ClassSupport

-------------

TheinputimageAcanbenumericorlogicalanditmustbenonsparse.

Theoutputimageisofthesameclassastheinputimage.Theinput

indexedimageXcanbeuint8,uint16,ordouble.

Seealsoimresize_old,imrotate,imtransform,tformarray.

ReferencepageinHelpbrowser

docimresize

执行程序所得结果如下:

改变参数Scale=0.5得到图形结果如下:

对以上实验结果,分析如下:

通过查看命令窗口查看imresize函数的使用方法。

本实验中利用了形式B=imresize(A,m,method)。

实验中method采用了,'nearest'(默认值)最近邻插值‘方法和'bilinear'双线性插值方法,由图片显示结果可以看出,双线性插值方法要好于最近邻插值方法。

这是由于最近邻插值方法仅是取离其最近的一个像素的像素值,而双线性插值方法采用了其周围的像素值参与计算,所以更能适应图像的局部特征。

m为放大倍数,由上面实验结果可以明显看出,放大1.35倍和0.5倍的效果差异。

2.图像旋转

clearall,closeall

I=imread('cameraman.tif');

Theta=45;%将图像逆时针旋转45。

J1=imrotate(I,Theta,'nearest');%usingthenearestneighborinterpolation

%andenlargetheoutputimage

Theta=-45;%将图像顺时针旋转45。

J2=imrotate(I,Theta,'bilinear','crop');%usingthebilinearinterpolation

%andcropstheoutputimage

imshow(I),title('OriginalImage');

figure,imshow(J1),title('RotatedImage--usingthenearestneighborinterpolation');

figure,imshow(J2),title('RotatedImage--usingthebilinearinterpolation');

%查看imrotate使用帮助

helpimrotate

Command窗口显示如下:

IMROTATERotateimage.

B=IMROTATE(A,ANGLE)rotatesimageAbyANGLEdegreesina

counterclockwisedirectionarounditscenterpoint.Torotatetheimage

clockwise,specifyanegativevalueforANGLE.IMROTATEmakestheoutput

imageBlargeenoughtocontaintheentirerotatedimage.IMROTATEuses

nearestneighborinterpolation,settingthevaluesofpixelsinBthat

areoutsidetherotatedimageto0(zero).

B=IMROTATE(A,ANGLE,METHOD)rotatesimageA,usingtheinterpolation

methodspecifiedbyMETHOD.METHODisastringthatcanhaveoneofthe

followingvalues.Thedefaultvalueisenclosedinbraces({}).

{'nearest'}Nearestneighborinterpolation

'bilinear'Bilinearinterpolation

'bicubic'Bicubicinterpolation.Note:

Thisinterpolation

methodcanproducepixelvaluesoutsidetheoriginal

range.

B=IMROTATE(A,ANGLE,METHOD,BBOX)rotatesimageA,whereBBOXspecifies

thesizeoftheoutputimageB.BBOXisatextstringthatcanhave

eitherofthefollowingvalues.Thedefaultvalueisenclosedinbraces

({}).

{'loose'}MakeoutputimageBlargeenoughtocontainthe

entirerotatedimage.BisgenerallylargerthanA.

'crop'MakeoutputimageBthesamesizeastheinputimage

A,croppingtherotatedimagetofit.

ClassSupport

-------------

Theinputimagecanbenumericorlogical.Theoutputimageisofthe

sameclassastheinputimage.

Example

-------

%ThisexamplebringsimageIintohorizontalalignmentby

%rotatingtheimageby-1degree.

I=fitsread('solarspectra.fts');

I=mat2gray(I);

J=imrotate(I,-1,'bilinear','crop');

figure,imshow(I),figure,imshow(J)

Seealsoimcrop,imresize,imtransform,tformarray.

ReferencepageinHelpbrowser

docimrotate

执行程序所得结果如下:

改变参数,Theta=135和-135时,所得结果如下:

实验结果分析如下:

通过查看命令窗口了解imrotate函数的使用。

本实验中采用了函数的两种形式,B=imrotate(A,angle,method)和B=imrotate(A,angle,method,bbox)。

实验中,method的设置及其原理同上个实验。

实验中,bbox设置为了“crop”,其作用是为了使输出图像和输入图像大小相同,可以看出当设置了该参数是,图像明显被裁减了,这是因为图像旋转后面积变大了,而该参数的设置使图像须保持原来的大小i,因而图像被裁减了,未设置该参数时默认大小可以显示整个旋转后的图像。

Angle为旋转角度,分别设置为了45和-45、135和-135,由上面两组图可以看出明显的效果和差异

3.图像水平镜象

clearall,closeall

I=imread('cameraman.tif');

I1=flipdim(I,2);

I2=flipdim(I,1);

figure

(1),subplot(1,2,1),imshow(I);

subplot(1,2,2),imshow(I1);

figure

(2),subplot(2,1,1),imshow(I);

subplot(2,1,2),imshow(I2);

执行程序,所得结果如下:

对实验结果分析如下:

flipdim函数的使用方法如下。

B=flipdim(A,dim) 沿指定的维翻转矩阵。

当dim=1时,行翻转,等同于flipud,当dim=2时,列翻转,等同于fliplr。

由上图可以看出翻转的效果。

(二)用MATLAB编程实现以下图像几何变换

1.图像平移

程序代码如下:

clc,clearall;

I=imread('cameraman.tif');

rows=size(I,1);

cols=size(I,2);

movx=50;movy=50;

fori=1:

rows

forj=1:

cols

Q(i+movx,j+movy)=I(i,j);

end

end

figure

(1);

subplot(121);imshow(I);title('originepicture');

subplot(122);imshow(Q);title('modifiedpicture');

执行程序结果如下:

实验分析如下:

实验中,每个像素值以及其对应的坐标x和y都被平移了50,表现在整个图像上,即向右下角平移sqrt(50*50+50*50),显示结果如上图所示。

2.图像转置

图像的转置是将给定图像像素的x坐标和y坐标互换的几何变换,设点P0(x0,y0)转置后的对应点为P(x,y),转置变换可表述为:

,对应的逆变换为:

转置后图像的宽、高发生改变,即输出图像的高度为原始图像的宽度,输出图像的宽度为原始图像的高度。

程序代码如下:

clc,clearall;

I=imread('cameraman.tif');

rows=size(I,1);

cols=size(I,2);

fori=1:

rows

forj=1:

cols

Q(j,i)=I(i,j);

end

end

size(I),size(Q)

figure

(1);

subplot(121);imshow(I);title('originepicture');

subplot(122);imshow(Q);title('modifiedpicture');

执行程序,所得结果如下:

实验分析如下:

设图像中某个像素为p(j,i),则其值为被p(i,j)被代替,其中p为整个图像的像素矩阵。

对图像中的所有像素.逐列、逐行的进行此计算,即可实现转置。

实验结果如上图所示,明显看出,转置后图像的宽、高发生改变,即输出图像的高度为原始图像的宽度,输出图像的宽度为原始图像的高度,整个图像被“转置”了。

三、实验设备

1.PIII以上微机;

2.MATLAB6.5;

四、实验心得与体会

 

实验四图像形态学处理

一.实验目的及要求

1.利用MATLAB研究二值形态学图像处理常用算法;

2.掌握MATLAB形态学图像处理基本操作函数的使用方法;

3.了了解形态学的基本应用。

二、实验内容

(一)研究以下程序,分析程序功能;输入执行各命令行,认真观察命令执行的结果。

熟悉程序中所使用函数的调用方法,改变有关参数,观察试验结果。

1.膨胀与腐蚀(DilationandErosion)

(1)对简单二值图像进行膨胀与腐蚀

clearall,closeall

BW=zeros(9,10);

BW(4:

6,4:

7)=1;

BW;

SE=strel('square',3)

BW1=imdilate(BW,SE)

BW2

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