图像处理第三周备.pptx

,单击此处编辑母版标题样式,*,*,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,图 像 处 理,1,1/36,第2章 图像几何操作,与代数运算,本章内容包含,图像缩放、旋转、剪切、块处理操作,图像加减乘除运算,图像特征值计算与应用,图像逻辑运算等。,2,2/36,2.1 图像缩放旋转与裁剪,图像裁剪,在实际应用或科研领域，很多时候要对图像进行裁剪操作。图像裁剪就是,在原图像或者大图像中裁剪出图像块来,，,这个图像块普通是多边形。图像裁剪是图像处理中基本操作之一。,imcrop,函数,自定义区域对图像进行裁剪,roipoly,函数,3,3/36,2.1 图像缩放旋转与裁剪,imcrop,函数：该函数有两个参数，一个用来指定裁剪图像，一个用来定义裁剪矩形。,imcrop(A,a,b,c,d),其中,(a,b),为裁剪矩形左上角坐标，裁剪矩形宽为,c,高为,d.,4,4/36,2.1 图像缩放旋转与裁剪,imcrop,函数应用举例：,【,例,2-1】,使用,imcrop,函数对图像进行裁剪,A=imread(d:2.jpg),A1=imcrop(A,190,100,290,220);,subplot(1,2,1),imshow(A);,subplot(1,2,2),imshow(A1),5,5/36,2.1 图像缩放旋转与裁剪,imcrop,函数应用举例：,当,imcrop,函数无参数时，能够完成交互操作选择区域。,A=imread(d:2.jpg),A1=imcrop(A);,subplot(1,2,1),imshow(A);,subplot(1,2,2),imshow(A1),6,6/36,2.1 图像缩放旋转与裁剪,自定义区域对图像进行裁剪：,Matlab,中提供了定义多边形区域函数,roipoly，,能够使用该函数定义多边形区域，然后实施裁剪操作。,直接调用,roipoly,函数能够交互实现任意多边形区域选取。,例,2-2,使用,roipoly,函数选取图像块,A=imread(d:2.jpg),subplot(1,2,1),imshow(A);,C1=20 30 40 60 120;,C2=40 160 90 220 240;,A1=roipoly(A,C1,C2);,subplot(1,2,2),imshow(A1),被选取区域是白色（颜色值为,1,），,没有被选取区域是黑色（颜色值是,0,）,7,7/36,2.1 图像缩放旋转与裁剪,例,2-3,图像块选取后进行加运算，完成图像块标注。,I1,m=imread(D:2.jpg);,subplot(1,3,1);,imshow(I1),I2=rgb2gray(I1);,I3=double(I2);,subplot(1,3,2);,imshow(I3,m),C1=10 50 90,C2=20 400 268,BW=roipoly(I3,C1,C2);/BW,为,0-1,矩阵,B=double(BW)*256;,AB=(I3+B);,subplot(1,3,3),imshow(AB,m),8,8/36,2.1 图像缩放旋转与裁剪,例,2-4,直接调用,roipoly,函数，不使用参数，实现在命令执行后交互绘制区域。,I1,m=imread(D:2.jpg);,subplot(1,3,1);,imshow(I1),I2=rgb2gray(I1);,I3=double(I2);,subplot(1,3,2);,imshow(I3,m),C1=10 50 90,C2=20 400 268,BW=roipoly;/,BW,为,0-1,矩阵，,roipoly,为无参函数,B=double(BW)*256;,AB=(I3+B);,subplot(1,3,3),imshow(AB,m)/,显示索引图像,9,9/36,2.1 图像缩放旋转与裁剪,例,2-5,使用曲线围成图像块,A1,m=imread(D:2.jpg);,subplot(1,2,1),imshow(A1),A=double(rgb2gray(A1);,C1=0:10:100;,C2=floor(abs(C1.2-4*C1)/9);,C3=floor(16*C1);,BW=roipoly(A,C3,C2);,B=double(BW)*256;,D=(A+B);,subplot(1,2,2),imshow(D,m),10,10/36,图像缩放,图像缩放是经常使用一个操作，在图像缩放过程中，设计到图像删除与增加。,图像放大时候，需要考虑怎样在扩大后空隙中加入新图像颜色数据。,增加颜色方法是依据周围相近像素颜色值进行插值计算。,11,11/36,图像缩放,1,、,imresize,函数缩放图像：,【例2-,6】,使用,imresize,函数缩小或放大图像。,下面程序把图像缩小到原来0.,2,倍。,c=imread(D:2.jpg);,subplot(1,2,1),imshow(c),c2=imresize(c,0.2);,subplot(1,2,2),imshow(c2),【,思索题】把图像放大到原来3倍，怎样修改,程序？,12,12/36,图像缩放,imresize,函数缩放图像：,【例2-,7】,使用,imresize,函数缩小或放大图像。,下面程序把原图像变成,10099,行,10099,列图像，行数增加，使用插值函数完成颜色填补。,c=imread(D:2.jpg);,subplot(1,2,1),imshow(c),c2=imresize(c,10099,10099,);,subplot(1,2,2),imshow(c2),13,13/36,2,、三种插值方法,图像放大后，需要增加像素，计算新增加像素颜色普通使用插值方法。惯用插值方法有：,最近邻插值方法：,双线性插值方法,双立方插值方法,Imresize,函数就使用这三种插值方法,。,最近邻插值方法是,imresize,函数默认插值方法。,14,14/36,最近邻插值方法举例,A=0.9501 0.7621 0.6154 0.4057 0.0579;,0.2311 0.4565 0.7919 0.9355 0.3529;,0.6068 0.0185 0.9218 0.9169 0.8132;,0.4860 0.8214 0.7382.04103 0.0099;,0.8913 0.447 0.1763 0.8936 0.1389,B1=imresize(A,1.2),A=,0.9501 0.7621 0.6154 0.4057 0.0579,0.2311 0.4565 0.7919 0.9355 0.3529,0.6068 0.0185 0.9218 0.9169 0.8132,0.4860 0.8214 0.7382 0.0410 0.0099,0.8913 0.4470 0.1763 0.8936 0.1389,B=0.9501 0.7621,0.6154,0.6154 0.4057 0.0579,0.2311 0.4565,0.7919,0.7919,0.9355 0.3529,0.6068,0.0185,0.9218,0.9218,0.9169,0.8132,0.6068 0.0185,0.9218,0.9218,0.9169 0.8132,0.4860 0.8214,0.7382,0.7382,0.0410 0.0099,0.8913 0.4470,0.1763,0.1763 0.8936 0.1389,15,15/36,最近邻插值方法举例,【,例,2-8】,使用,imresize,函数，利用最近邻插值方法放大图像。,A=1 5 9 13 17;,5 10 15 30 40;,1 5 9 13 20;,6 12 18 24 35;,2 9 16 23 30,subplot(1,2,1),image(A),subplot(1,2,2),B=imresize(A,1000),image(B),16,16/36,双线性插值方法,双线性差值方法函数格式：,B=imresize(A,X,bilinear),，,X,为缩放倍数,A=1 5 9 13 17;,5 10 15 30 40;,1 5 9 13 20;,6 12 18 24 35;,2 9 16 23 30,subplot(1,2,1),image(A),subplot(1,2,2),B=imresize(A,2,bilinear),image(B),17,17/36,双立方插值方法,双立方插值方法格式：,B=imresize(A,X,bicubic),【,例,2-9】,使用,imresize,函数，利用双立方插值方法放大图像。,A=1 5 9 13 17;,5 10 15 30 40;,1 5 9 13 20;,6 12 18 24 35;,2 9 16 23 30,subplot(1,2,1),image(A),subplot(1,2,2),B=imresize(A,2,bicubic),image(B),18,18/36,【,例,2-10】,使用,imresize,函数，比较三种差值方法放大图像效果,A=1 5 9 13 17;,5 10 15 30 40;,1 5 9 13 20;,6 12 18 24 35;,2 9 16 23 30,subplot(1,4,1),image(A),axis off,subplot(1,4,2),A0=imresize(A,1.2),image(A),axis off,subplot(1,4,3),B=imresize(A,2,bilinear),image(B),axis off,subplot(1,4,4),B=imresize(A,2,bicubic),image(B),axis off,19,19/36,图像旋转,Matlab,使用,imrotate,函数旋转图像。比如，使用下面命,令段能够把图像逆时针旋转30度。,B=imread(ic.tif);,imshow(B),figure,imrotate(B,30,crop),这几句命令绘制出图2-4(,a),与(,b),图。,(,a),原图像,(,b),逆时针旋转,30,度,(,c),逆时针旋转,30,度,20,20/36,调用语句,imrotate,时，假如不写参数,crop，,写为,imrotate(B,30)，,那么旋转后图像大小不变，而图像底板普通会变大，如图2-4(,c),所表示。,与图像缩放一样，这里插值也是三种形式，,最近邻插值、双线性插值与双三次插值,，默认为最近邻插值。,21,21/36,Imrotate,函数调用普通形式为：,imrotate(A,Angle,Method,Bbox),其中参数,Method,为插值方法，调用函数时，假如需要指定插值方式话，在参数,Method,位置上注明,nearest、bilinear,或者,bicubic,。,参数,Bbox,为,loose,时，旋转图形如2-4(,c),所表示，底板扩大，为默认形式；参数,Bbox,为,crop,时，旋转图形如2-4(,b),所表示，底板不变，图像可能被切割。,【思索题】修改命令，把图像顺时针旋转90度。,22,22/36,【,例,2-11】,使用,imrotate,函数旋转图像，制作动画效果。,I=imread(d:2.jpg),for i=1:10,subplot(2,5,i),imrotate(I,36*i,crop),pause(1),end,23,23/36,2.2 图像几何变换,图像几何变换是指图像几何操作后，内部结构百分比等发生改变，但整体布局、拓扑结构与大致形状没有改变。,包含,图像扭曲、图像二维空间变换、距离变换,等内容。,24,24/36,图像二维空间变换,图像二维仿射变换：,Matlab,使用,imtransform,函数完成图像空间变换。,imtransform,函数调用形式为：,imtransform(I,T),其中参数,I,是要变换图像，,T,是由,maketform,函数,产生变换结构。,25,25/36,图像二维空间变换（绪,1,）,图像二维仿射变换：,在函数,maketform(P,),中，参数,P,能够是以下形式：,affine,仿射变换形式,projective,投影变换形式,custom,自定义函数进行变换,box,依靠函数中另外参数产生仿射变换结构,composite,该参数实现屡次调用,tformfwd,功效,26,26/36,图像二维仿射变换：,函数,maketform,就是利用给定参数建立变换结构，然后把该变换结构赋给结构体变量（比如赋给,T）。,依据得到结构体变量,T，,调用函数,imtransform(I,T),进行变换。,27,27/36,图像二维仿射变换：,【,例,2-12】,使用,imtransform,函数实现图像平面扭曲功效。,T=maketform(affine,0.5 0 0;0.5 1 0;0.0 0 1);,I=imread(d:g.jpg);,subplot(1,2,1),imshow(I);,I2=imtransform(I,T);,subplot(1,2,2);,imshow(I2),要求,：变换矩阵最终一列，最下面元素为,1,，其它元素均为,0,28,28/36,在上面程序执行后，在命令窗口输入,T,，按,Enter,键，则显示以下信息：,T=,ndims_in:2,ndims_out:2,forward_fcn:fwd_affine%,被调用函数,inverse_fcn:inv_affine,tdata:1x1 struct,29,29/36,在命令窗口输入,T.tdata,，按,Enter,键，则显示以下信息：,ans=,T:3x3 double,Tinv:3x3 double,在命令窗口输入,T.tdata.T,，按,Enter,键，则显示以下信息：,ans=,0.5000 0 0,0.5000 1.0000 0,0 0 1.0000,在命令窗口输入,T.tdata.,Tinv,，按,Enter,键，则显示以下信息：,ans=,2 0 0,-1 1 0,0 0 1,30,30/36,图像二维仿射变换,在,【,例,2-12】,中，二维图像,仿射变换为：,T=,0.5000 0 0,0.5000 1.0000 0,0 0 1.0000,31,31/36,对图像实施仿射变换含义是：原图像（,x,y,）点变换后移动到新图像（,x1,y1,）点，（,x1,y1,）与（,x,y,）关系以下：,（,x1,y1,）,=,（,x,y,）*,T,函数,maketform,还有一个调用形式：,T=maketform(affine,U,X),该形式只适合用于二维空间变换，,U,和,X,都是三行两列矩阵，分别用来定义输入和输出三角形三个顶点，靠这两个三角形决定放射效果。,32,32/36,【,例,2-13】,使用两个三角形顶点完成仿射变换,T=maketform(affine,0.5 1;0 1;1 0,0.2 0.6;0.5 0.3;0.5 0.9);,I=imread(d:g.jpg),I2=imtransform(I,T);,subplot(1,2,1),imshow(I);,subplot(1,2,2),imshow(I2),33,33/36,图像二维投影变换,二维变换投影能够把一幅图像按照,近大远小,规律投影到一个平面上，产生立体效果。利用好函数,maketform,中两个向量，能够绘制出很多特殊效果图形。,34,34/36,创建重采样结构,makeresampler(interpolant,padmethod),Interpolant,padmethod,cubic,bound,linear,circular,nearest,fill,replicate,symmetric,35,35/36,【,例,2-14】,图像二维投影变换,B=imread(D:01.jpg);,B2=imresize(B,30,30);,subplot(1,2,1),imshow(B),T=maketform(projective,1 1;31 1;31 31;1 31,5 5;40 5;35 30;-10 30);,R=makeresampler(nearest,circular);%,创建重采样结构,K=imtransform(B2,T,R,Size,200 200,XYScale,1);,subplot(1,2,2),imshow(K),36,36/36,