【实践】数字图像处理DIP课程课业打卡实验2 图像几何变换

逃离我推掉我的手 2023-02-16 05:49 31阅读 0赞

### 【实践】数字图像处理DIP课程课业打卡实验2 图像几何变换 ###

*  一、实验目的
 *  二、实验内容
 *   *  1、实现图像水平镜像的代码
     *  2、实现直角坐标系中的图像缩小算法

***叮嘟！这里是小啊呜的学习课程资料整理。好记性不如烂笔头，今天也是努力进步的一天。一起加油进阶吧！***  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQzNTQzNzg5_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center]

# 一、实验目的 #

1、通过编程实现图像缩放算法、镜像算法，加深对于该算法的原理和工作过程的理解；  
2、理解图像仿射变换的工作原理。了解各种不同形式的仿射变换矩阵。  
3、通过编程实现图像旋转、仿射变换。

# 二、实验内容 #

![在这里插入图片描述][20200608154835904.png_pic_center]

## 1、实现图像水平镜像的代码 ##

参考测试代码：

I  =imread('..\..\im\pepper1.bmp'); 
    [im]=mirror_horizontal(I);
    imshow(I);figure, imshow(im)

（备注：将执行正确的代码粘贴在此处，核心代码要求有注释）

% I =imread('im\pepper1.bmp'); 
    % [im]=mirror_horizontal(I);
    % imshow(I);figure, imshow(im)
     
    function [im]=mirror_horizontal(I)
    [M,N,K] = size(I);
    J=zeros(M,N,K);
    for i = 1:M
        for j = 1:N
            J(i,N-j+1,:)=I(i,j,:);
        end
    end
    im=uint8(J);

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQzNTQzNzg5_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 1]

## 2、实现直角坐标系中的图像缩小算法 ##

**要求：**  
算法实现为函数`[im]= rsz_S1 (I,times1,times2)`，其中I为读入的图像矩阵；times1和times2分别为图像竖直方向和水平方向的缩小比例。

参考测试代码：

I =imread('.\han.jpg'); 
    [im]= rsz_S1 (I,0.3,0.5); 
    imshow(I);figure, imshow(im);

算法伪代码如下：

输入参数：图像矩阵F，行缩小比例k1，列缩小比例k2
    输出参数：缩小后的矩阵G
    处理：
    1、得到原始图像尺寸M、N、d
    2、得到新图像尺寸：M2、N2
    3、初始化新图像矩阵G
    4、对新图像的每一行for i=1:M2
    5、对新图像的每一列for j=1:N2
    6、计算新图像的i行j列对应原图像的坐标x、y
    7、检查x、y的边界条件
    8、将原图x、y点的灰度值（或者R、G、B颜色值）赋给新图i、j点

（备注：将执行正确的代码粘贴在此处，核心代码要求有注释）

% I =imread('im\han.jpg'); 
    % [im]= rsz_S1 (I,0.3,0.5); 
    % imshow(I);figure, imshow(im); 
     
     
    function [im_rsz_l]= rsz_S1 (I,Kr,Kc)
    [M,N,K] = size(I);
    M2=round(M*Kr);
    N2=round(N*Kc);
     
    J=zeros(M2,N2,K);
    for i=1:M2
        for j=1:N2
            x=round(i/Kr);
            y=round(j/Kc);
            if x>M
                x=M;
            end
            if y>N
                y=N;
            end
            if x<1
                x=1;
            end
            if y<1
                y=1;
            end
            
            J(i,j,:)=I(x,y,:);
        end
    end
     
    im_rsz_l=uint8(J);
            
    end

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQzNTQzNzg5_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 2]

3、实现基于仿射变换的图像变换代码。  
**要求：**  
算法实现为函数 \[im\]=aff(I,T)，其中I为读入的图像矩阵；T为仿射变换矩阵。函数文件为`aff.m`。

参考测试代码1：

I =imread('..\..\im\peppers.png'); 
    dy=0.5;
    A=[1 0 0;dy 1 0;0 0 1];                     
    [im]=aff(I,A) ;                             
    figure,imshow(I);figure, imshow(im);

参考测试代码2：

I =imread('..\..\im\peppers.png'); 
    delta_ang = 30;
    q=delta_ang*pi/180;
    A=[cos(q) -sin(q) 0;sin(q) cos(q) 0;0 0 1];  %求旋转变换矩阵
    [im]=aff(I,A) ;                          
    figure,imshow(I);figure, imshow(im);

算法伪代码如下：

输入参数：图像矩阵F，仿射变换矩阵A
    输出参数：变换后的图像矩阵G
    处理：
    1、求仿射变换A的逆变换矩阵InvA。
    2、获得图像尺寸，计算图像的四个顶点的x、y坐标 。
    3、根据仿射变换公式：rst=A*[x; y;1]，计算图像的四个顶点旋转后的坐标。（x、y为原始图像的坐标，rst(1,:)是旋转后的行坐标，rst(2,:)是旋转后的列坐标）
    4、根据四个顶点旋转后的坐标，计算画布扩展后的大小M2、N2，并计算x和y方向的偏移量deltaX、deltaY。初始化新图新G
    5、对新图像G的每一行for i=1:M_2
    6、对新图像G的每一列for j=1:N_2
         6.1 根据仿射变换的逆变换矩阵InvA，计算像素点G(i,j,:)旋转前在原图像F中的坐标x、y(rst=InvA*[i-deltaX ;j-deltaY; 1 ])。
         6.2 如果(x>0 && x<=M && y>0 && y<=N)，则将F(x,y,:)的像素值采样并且赋给G(i,j,:)

（备注：将执行正确的代码粘贴在此处，核心代码要求有注释）

% 参考测试代码1：
    % I =imread('im\peppers.png'); 
    % dy=0.5;
    % A=[1 0 0;dy 1 0;0 0 1];                     
    % [im]=aff(I,A) ;                             
    % figure,imshow(I);figure, imshow(im);
    % 
    % 参考测试代码2：
    % I =imread('im\peppers.png'); 
    % delta_ang = 30;
    % q=delta_ang*pi/180;
    % A=[cos(q) -sin(q) 0;sin(q) cos(q) 0;0 0 1];  %求旋转变换矩阵
    % [im]=aff(I,A) ;                          
    % figure,imshow(I);figure, imshow(im);
    
    
    function  [im]=aff(I,A)
    [M,N,K] = size(I);
    
    InvA=inv(A);    %%矩阵求逆；
    
    x1=1;x2=M;x3=M;x4=1;
    y1=1;y2=1;y3=N;y4=N;
    x=[x1,x2,x3,x4];
    y=[y1,y2,y3,y4];
    d1=ones(1,4);    %%产生一个1*4的矩阵
    rst=A*[x;y;d1];
    rst=round(rst);
    
    xmin=min(rst(1,:));   %rst(1,:)是四个定点的行坐标x'；
    xmax=max(rst(1,:));
    ymin=min(rst(2,:));   %rst(2,:)是四个定点的列坐标y'；
    ymax=max(rst(2,:));
    
    if xmin<=0          %%计算行的方向上的偏移量；
        deltaX = abs(xmin)+1;
    else
        deltaX = 0;
    end    
    
    if ymin<=0
        deltaY = abs(ymin)+1;
    else
        deltaY = 0;
    end
    
    M_2 =xmax- xmin+1;         %%计算新的图像有几行、几列，并初始化新的图像；
    N_2 =ymax- ymin+1;
    im = ones(M_2,N_2,K)*-1;  
    
    for i=1:M_2 
        for j=1:N_2              
            rst = InvA*[i-deltaX j-deltaY 1]';
           
            x=rst(1);
            y=rst(2);
            x=round(x);
            y=round(y);
    
     %%新图像的行列坐标i和j，经过旋转逆变换后的坐标为x、y，
     %%如果x、y在原图像的合法范围内，就将原图像x、y处的像素值赋给新图像i、j处的像素；
            if(x>0 && x<=M && y>0 && y<=N)  
                im(i,j,:)=I(x,y,:);
            end                                 
        end
    end
    im=uint8(im);
    
    end

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQzNTQzNzg5_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 3]  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQzNTQzNzg5_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 4]

**Ending！**  
更多课程知识学习记录随后再来吧！

就酱，嘎啦！

![在这里插入图片描述][20200207152559955.png_pic_center]

注：  
人生在勤，不索何获。

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