编程实现一幅图像的平移、镜像、旋转、缩小和放大。.doc

1、课程设计任务书学生姓名： zhh 专业班级： 通信 1002 班 指导教师： 徐文君 工作单位： 信息工程学院 题 目: 通信工程应用技术综合训练与实习 初始条件：1.数字图像处理课程相关知识。2.Matlab 软件的软件编程应用与仿真。要求完成的主要任务: 任务：编程实现一幅图像的平移、镜像、旋转、缩小和放大。要求：1.给出所用算法的理论依据和必要的推导过程。2.给出原始图像和处理后的图像。时间安排：序号 设 计 内 容 所用时间1 根据设计任务确定实验方案 2天2 根据实验条件进行电路的测试，并对结果进行分析 7天3 撰写课程设计报告 1天合 计 2周指导教师签名: 年 月 日系主任签名:

2、 年 月 日武汉理工大学通信工程应用技术综合训练与实习课程设计说明书 目 录摘 要 .IAbstract.II1 图像的几何变换 .11.1 图像几何变换内容 .11.2 Matlab 仿真使用的主要函数 .12 图像的平移变换 .32.1 图像平移变换原理 .32.2 图像平移变换的 matlab 实现 .33 图像的镜像变换 .43.1 图像镜像变换原理 .53.2 图像镜像变换的 matlab 实现 .54 图像的旋转变换 .64.1 图像旋转变换原理 .74.2 图像旋转变换的 matlab 实现 .85 图像的比例变换 .95.1 图像比例变换原理 .105.2 图像比例变换的 ma

3、tlab 实现 .106 心得体会 .14参考文献 .15附录 .16武汉理工大学通信工程应用技术综合训练与实习课程设计说明书 摘 要图像是对三维实际景物的平面投影，图形图像处理主要是通过计算机对图像进行处理，从而达到预期的效果的技术。为了观测需要，常常需要进行各种不同的几何变换，主要包括图像的平移变换，图像水平、垂直镜像变换，图像旋转变换，图像比例变换。实际上，几何变换不改变像素值，而是改变像素所在的位置。在图像处理中，可以通过 Matlab 来实现图像的几何变换，此软件的语法结构简单，并且具有极强的数值计算、图形文字处理、数据分析、图形绘制及图像处理等功能。本次课程设计即是利用 Matla

4、b 软件编程实现对图像的几何变换。关键字：图像平移、图像镜像变换、图像旋转、图像比例变换、Matlab武汉理工大学通信工程应用技术综合训练与实习课程设计说明书 IAbstractImage plane projection of 3D scene is actual, graphic image processing,mainly for image processing by computer, so as to achieve the expected effect of technology. In order to observation, often require a variet

5、y of geometric transformations, including the image translation, image level, vertical image transform, image rotation, image scaling. In fact, the geometric transformation does not change the pixel value, but the change of pixel location.In image processing, can be achieved by the Matlab image geom

6、etric transformation, the grammatical structure of this software is simple, and has strong numerical calculation, graphics and text processing, data analysis,graphics rendering and image processing etc. The curriculum design is the use of Matlab software programming of geometric transformation of im

7、age.Keywords: image translation, mirror image transform, image rotation, image scaling,Matlab武汉理工大学通信工程应用技术综合训练与实习课程设计说明书 01 图像的几何变换1.1 图像几何变换内容图像几何变换又称为空间变换，是将一幅图像中的坐标位置映射到另外一幅图像中的新坐标位置。它不改变图像的像素值，只是在图像平面上进行像素的重新安排。通过几何变换，可以根据应用的需要使原图像产生大小、形状和位置等各方面的变化。也就是说，几何变换可以改变像素点所在的几何位置以及图像中各物体之间的空间位置关系，这种运算可

8、以被看成是将各物体在图像内移动，特别是图像具有一定的规律性时，一个图像可以由另一个图像通过做几何变换来产生。几何变换可以分为图像的位置变换（平移、镜像、旋转） 、形状变换（放大、缩小和剪切）以及图像的复合变换。图像几何变换的一般表达式为：（1.1）其中(x,y)表示像素点的坐标位置，f(x, y)表示图像像素点 (x, y)的灰度值。图像几何变换就是建立一幅图像与其变换后的图像中所有各点之间的映射关系。1.2 Matlab 仿真使用的主要函数本次课程设计将利用 Matlab 实现图像的几何变换，使用到的主要函数有：（1）imread用于读入图像文件，语法格式如：a=imread( F:gude

9、si.jpg)（2）imwrite用于写入图像文件，语法格式如：imwrite(a,F:gudesi.jpg )（3）imshow用于图像文件的显示，语法格式如：imshow(i)三种函数的联合应用如下：i=imread(F:gudesi.jpg);imshow(i);%显示图像title(原始 图像)%加上图 像标题运行结果为：武汉理工大学通信工程应用技术综合训练与实习课程设计说明书 1图1.1 原始图像显示（4）fliplr/flipud用于实现矩阵的左右/上下翻转，语法格式为：fliplr(X) %使矩阵 X 沿垂直轴左右翻转；flipud(X) %使矩阵 X 沿垂直轴上下翻转。（5）i

10、mrotate用于对图像进行旋转操作，语法格式为：I = imrotate(A,angle) %将图像 A（图像的数据矩阵）绕图像的中心点旋转 angle 度， 正数表示逆时针旋转，负数表示顺时针旋转，返回旋转后的图像矩阵。以这种格式调用该函数，该函数默认采用最近邻线性插值（Nearest-neighbor interpolation） ，旋转后的图像超出的部分填充 0（黑色） 。（6）imresize用于改变图像的大小缩放，语法格式为：B = imresize(A,m,method) %返回原图 A 的 m 倍放大的图像（m 小于 1 时效果是缩小） ，这里参数 method 用于指定插值的

11、算法，可选用的值为 nearest（最邻近法） ，bilinear（双线性插值算法） ，bicubic（双三次插值算法） ，默认为 nearest（最邻近法） 。武汉理工大学通信工程应用技术综合训练与实习课程设计说明书 22 图像的平移变换2.1 图像平移变换原理图像平移是将一幅图像中所有的点都按照指定的平移量在水平、垂直方向移动，平移后的图像与原图像相同。平移后的图像上的每一点都可以在原图像中找到。设（x0，y0）为原图像上的一点，图像水平平移量 tx，垂直平移量为 ty，则平移后点（x0，y0）的坐标变为（x1，y1） 。（x0，y0）与（x1，y1）之间的关系为：x1=x0+tx； （2

12、.1）y1=y0+ty； （2.2）以矩阵的形式表示为： (2.3)101yxtyx它的逆变化：(2.4)101yxtyx即：tyyxx（2.5）这样，平移后的图像上的每一点都可以在原图像中找到对应的点。例如，对于新图中的（0，0）像素，代入上面的方程组，可以求出对应原图中的像素（-tx，-ty ） 。如果 tx或 ty 大于 0，则（- tx，- ty）不在原图中。对于不在原图中的点，可以直接将它的像素值统一设置为 0 或则 255（对于灰度图就是黑色或白色） 。同样，若有点不在原图中，也就说明原图中有点被移出显示区域。如果不想丢失被移出的部分图像，可以将新生成的图像宽度扩大|tx |，高度

13、扩大| ty |。武汉理工大学通信工程应用技术综合训练与实习课程设计说明书 32.2 图像平移变换的 matlab 实现根据图像平移变换原理可知程序实现比较简单，利用matlab实现图像的平移变换的程序如下:%平移变换I=imread(F:gudesi.jpg);figure(1);subplot(2,2,1);imshow(I); title(a) 原始图像 )%在原来的结构元素上 进行y和x的平移，平移量分别为100，-100%左下平移se1=translate(strel(1),100 -100);%形态学膨 胀后 J就是平移的 结果J1=imdilate(I,se1);subplot(

14、2,2,2);imshow(uint8(J1); title(b)左下平移 )%右下平移se2=translate(strel(1),100 100);J2=imdilate(I,se2);subplot(2,2,3);imshow(uint8(J2); title(b)右下平移 )%右上平移se3=translate(strel(1),-100 100);J3=imdilate(I,se3);subplot(2,2,4);imshow(uint8(J3); title(b)右上平移 )结果为：图 2.1 图像的平移实现武汉理工大学通信工程应用技术综合训练与实习课程设计说明书 4可以看到程序代

15、码成功实现了图像向不同方向的平移。武汉理工大学通信工程应用技术综合训练与实习课程设计说明书 53 图像的镜像变换3.1 图像镜像变换原理图像的镜像变换分为两种：一种是水平镜像，另外一种是垂直镜像。图像的水平镜像操作是将图像的左半部分和右半部分以图像垂直中轴线为中心镜像进行对换；图像的垂直镜像操作是将图像上半部分和下半部分以图像水平中轴线为中心镜像进行对换。设图像高度为 Height，宽度为 Width，原图中的（ ， ）经过水平镜像后坐标将变0xy为（Width- ， ） ，其矩阵表达式为：0xy(3.1)1001xyWidthyx逆运算矩阵表达式为：(3.2) 101yxidthyx即 (3.3)yxWitx同样， （ ， ）经过垂直镜像后坐标将变为（ ，Height- ） ，其矩阵表达式为：0xy 00y(3.4)101xHeightyx逆运算矩阵表达式为：(3.5) 101yxeightyx即(3.6)yHeightyx