数字图像处理几何变换.pptx
《数字图像处理几何变换.pptx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《数字图像处理几何变换.pptx(47页珍藏版)》请在咨信网上搜索。
1、DIGITAL IMAGE PROCESSING USING MATLABChapter 7:几何操作几何操作物理科学与信息工程学院物理科学与信息工程学院物理科学与信息工程学院物理科学与信息工程学院张张张张 斌斌斌斌2017.10.202017.10.207.1 介绍介绍 几何操作通过一种约束的方式重新排列几何操作通过一种约束的方式重新排列像素而改变一幅图像的几何布局。像素而改变一幅图像的几何布局。即:不是去改变像素值,而是要改变图即:不是去改变像素值,而是要改变图像中感兴趣目标或代表特征的像素组之间的像中感兴趣目标或代表特征的像素组之间的相对位置关系相对位置关系。(a)(a)原始图像原始图像
2、原始图像原始图像(b)(b)平移(移位)平移(移位)平移(移位)平移(移位)(c)(c)放缩(大小调整)放缩(大小调整)放缩(大小调整)放缩(大小调整)(d)(d)旋转旋转旋转旋转几何操作可以用来达到不同的目的:几何操作可以用来达到不同的目的:1.校正在图像采集过程中引入的校正在图像采集过程中引入的几何几何失真;失真;2.对已有图像增加特殊的效果;对已有图像增加特殊的效果;3.作为图像配准(匹配同一场景从不同视角作为图像配准(匹配同一场景从不同视角或使用不同设备采集的两幅或多幅图像的共或使用不同设备采集的两幅或多幅图像的共同特征)的一部分。同特征)的一部分。大多数几何操作包含两个基本的组件:大
3、多数几何操作包含两个基本的组件:1.映射函数:用一组空间变换方程(以及解映射函数:用一组空间变换方程(以及解它们的过程)来指定;(它们的过程)来指定;(7.2节内容)节内容)2.插值方法:用来计算在空间变换后的图像插值方法:用来计算在空间变换后的图像中各个像素的新值。(中各个像素的新值。(7.3节内容)节内容)7.2 映射和仿射变换映射和仿射变换 一个几何操作从数学上可描述为通过调整图像一个几何操作从数学上可描述为通过调整图像一个几何操作从数学上可描述为通过调整图像一个几何操作从数学上可描述为通过调整图像像素的像素的像素的像素的坐标坐标坐标坐标将一幅输入图像将一幅输入图像将一幅输入图像将一幅输
4、入图像f f(x,yx,y)变换为一幅新图变换为一幅新图变换为一幅新图变换为一幅新图像像像像g g(x,yx,y)的过程。即,原来位于坐标的过程。即,原来位于坐标的过程。即,原来位于坐标的过程。即,原来位于坐标(x,yx,y)处的像处的像处的像处的像素值在输出图像中将被重新安排到坐标素值在输出图像中将被重新安排到坐标素值在输出图像中将被重新安排到坐标素值在输出图像中将被重新安排到坐标(x,yx,y)处。处。处。处。f f(x,yx,y)g g(x,yx,y)映射函数:映射函数:映射函数:映射函数:(x,yx,y)=)=T T(x,yx,y)变换变换 仿射变换将直线变为直线,三角形变换为三角形,
5、仿射变换将直线变为直线,三角形变换为三角形,仿射变换将直线变为直线,三角形变换为三角形,仿射变换将直线变为直线,三角形变换为三角形,矩形变换为平行四边形。平行仍保持平行,而在直线矩形变换为平行四边形。平行仍保持平行,而在直线矩形变换为平行四边形。平行仍保持平行,而在直线矩形变换为平行四边形。平行仍保持平行,而在直线上的点间距离比例保持不变。上的点间距离比例保持不变。上的点间距离比例保持不变。上的点间距离比例保持不变。四种最常用几何操作:四种最常用几何操作:四种最常用几何操作:四种最常用几何操作:平移、放缩、旋转、剪切平移、放缩、旋转、剪切平移、放缩、旋转、剪切平移、放缩、旋转、剪切表格修改参考
6、文献:表格修改参考文献:表格修改参考文献:表格修改参考文献:数字图像处理(第数字图像处理(第数字图像处理(第数字图像处理(第3 3版)版)版)版)冈萨雷斯冈萨雷斯冈萨雷斯冈萨雷斯 著著著著除了上述表格除了上述表格除了上述表格除了上述表格中提到的变换,中提到的变换,中提到的变换,中提到的变换,我们在我们在我们在我们在数字数字数字数字图像处理(第图像处理(第图像处理(第图像处理(第3 3版)版)版)版)(冈(冈(冈(冈萨雷斯萨雷斯萨雷斯萨雷斯 著,阮著,阮著,阮著,阮秋琦等秋琦等秋琦等秋琦等 译)书译)书译)书译)书中还找到了以中还找到了以中还找到了以中还找到了以下仿射变换,下仿射变换,下仿射变换
7、,下仿射变换,供参考。供参考。供参考。供参考。变换名称变换名称仿射矩阵仿射矩阵T坐标公式例子恒等变换尺度变换旋转变换平移变换(垂直)偏移变换(水平)偏移变换输入输入输出输出 2D 2D仿射映射的仿射映射的仿射映射的仿射映射的6 6个参数唯一地由三组对应点个参数唯一地由三组对应点个参数唯一地由三组对应点个参数唯一地由三组对应点所确定。给定相应点变换前和变换后的坐标,可所确定。给定相应点变换前和变换后的坐标,可所确定。给定相应点变换前和变换后的坐标,可所确定。给定相应点变换前和变换后的坐标,可以写出以写出以写出以写出x x和和和和y y的的的的n n个方程并解出个方程并解出个方程并解出个方程并解出
8、n n个变换系数。个变换系数。个变换系数。个变换系数。在在在在MATLABMATLAB的的的的IPTIPT中,有两个与仿射变换关中,有两个与仿射变换关中,有两个与仿射变换关中,有两个与仿射变换关联的函数:联的函数:联的函数:联的函数:maketformmaketform和和和和imtransformimtransform。函数函数函数函数maketformmaketform用来定义希望的用来定义希望的用来定义希望的用来定义希望的2D2D空间变换,空间变换,空间变换,空间变换,它生成一个包括所有执行变换所需要参数的它生成一个包括所有执行变换所需要参数的它生成一个包括所有执行变换所需要参数的它生成
9、一个包括所有执行变换所需要参数的MATLABMATLAB结构(称为结构(称为结构(称为结构(称为TFORMTFORM)。除了仿射变换,)。除了仿射变换,)。除了仿射变换,)。除了仿射变换,它还支持投影变换和自定义变换。在定义了需要它还支持投影变换和自定义变换。在定义了需要它还支持投影变换和自定义变换。在定义了需要它还支持投影变换和自定义变换。在定义了需要的变换后,可以使用函数的变换后,可以使用函数的变换后,可以使用函数的变换后,可以使用函数imtransformimtransform将其用于将其用于将其用于将其用于输入图像。输入图像。输入图像。输入图像。例例7.1程序代码程序代码I=imrea
10、d(cameraman.tif);%RotationTa=maketform(affine,cosd(30)-sind(30)0;sind(30)cosd(30)0;0 0 1);Ia=imtransform(I,Ta);%ScalingTb=maketform(affine,0.4 0 0;0 0.8 0;0 0 1);Ib=imtransform(I,Tb);%Translationxform=1 0 25;0 1 15;0 0 1;Tc=maketform(affine,xform);Ic=imtransform(I,Tc,XData,1(size(I,2)+xform(3,1),YDa
11、ta,.1(size(I,1)+xform(3,2),FillValues,128);%ShearingTd=maketform(affine,1 3 0;2 1 0;0 0 1);Id=imtransform(I,Td);figuresubplot(2,2,1),imshow(Ia);title(旋转旋转);subplot(2,2,2),imshow(Ib);title(放缩放缩);subplot(2,2,3),imshow(Ic);title(平移平移);subplot(2,2,4),imshow(Id);title(剪切剪切);例例例例7.17.1程序运行效果程序运行效果程序运行效果程序
12、运行效果拓展:图像的镜像(参考文献拓展:图像的镜像(参考文献4)程序代码:程序代码:程序代码:程序代码:I=imread(football.jpg);I=imread(football.jpg);figure;figure;subplot(221);imshow(I);subplot(221);imshow(I);title(title(原始图像原始图像原始图像原始图像)I=double(I);I=double(I);h=size(I);h=size(I);I_fliplr(1:h(1),1:h(2),1:I_fliplr(1:h(1),1:h(2),1:h(3)=I(1:h(1),h(2):
13、-h(3)=I(1:h(1),h(2):-1:1,1:h(3);1:1,1:h(3);%水平镜像变换水平镜像变换水平镜像变换水平镜像变换I1=uint8(I_fliplr);I1=uint8(I_fliplr);subplot(222);subplot(222);imshow(I1);imshow(I1);title(title(水平镜像变换水平镜像变换水平镜像变换水平镜像变换)I_flipud(1:h(1),1:h(2),1:I_flipud(1:h(1),1:h(2),1:h(3)=I(h(1):-h(3)=I(h(1):-1:1,1:h(2),1:h(3);1:1,1:h(2),1:h(
14、3);%垂直镜像变换垂直镜像变换垂直镜像变换垂直镜像变换I2=uint8(I_flipud);I2=uint8(I_flipud);subplot(223);subplot(223);imshow(I2);imshow(I2);title(title(垂直镜像变换垂直镜像变换垂直镜像变换垂直镜像变换)I_fliplr_flipud(1:h(1),1:I_fliplr_flipud(1:h(1),1:h(2),1:h(3)=I(h(1):-h(2),1:h(3)=I(h(1):-1:1,h(2):-1:1,1:h(3);1:1,h(2):-1:1,1:h(3);%对角镜像变换对角镜像变换对角镜像
15、变换对角镜像变换I3=uint8(I_fliplr_flipud)I3=uint8(I_fliplr_flipud);subplot(224);subplot(224);imshow(I3);imshow(I3);title(title(对角镜像变换对角镜像变换对角镜像变换对角镜像变换)运行效果:运行效果:运行效果:运行效果:7.3.1 7.3.1 对插值的需求对插值的需求对插值的需求对插值的需求 对原始图像进行几何操作后,各个像素的结果值可用两对原始图像进行几何操作后,各个像素的结果值可用两对原始图像进行几何操作后,各个像素的结果值可用两对原始图像进行几何操作后,各个像素的结果值可用两种不同
16、的方法计算。种不同的方法计算。种不同的方法计算。种不同的方法计算。一一一一.前向映射(源到目标映射):计算输入图像所有像素的前向映射(源到目标映射):计算输入图像所有像素的前向映射(源到目标映射):计算输入图像所有像素的前向映射(源到目标映射):计算输入图像所有像素的新坐标并将像素值复制到新坐标位置。新坐标并将像素值复制到新坐标位置。新坐标并将像素值复制到新坐标位置。新坐标并将像素值复制到新坐标位置。7.3 插值方法插值方法源图像源图像 F目标图像目标图像 F前向映射的问题:前向映射的问题:前向映射的问题:前向映射的问题:1.1.很多由变换式算得的坐标不是整数,需要四舍五入到最很多由变换式算得
17、的坐标不是整数,需要四舍五入到最很多由变换式算得的坐标不是整数,需要四舍五入到最很多由变换式算得的坐标不是整数,需要四舍五入到最近的整数以指示在输出图像中的一个像素;近的整数以指示在输出图像中的一个像素;近的整数以指示在输出图像中的一个像素;近的整数以指示在输出图像中的一个像素;2.2.很多坐标可能落在界外(例如:负值);很多坐标可能落在界外(例如:负值);很多坐标可能落在界外(例如:负值);很多坐标可能落在界外(例如:负值);3.3.由上述第一点会导致很多输出像素的坐标在计算中可能由上述第一点会导致很多输出像素的坐标在计算中可能由上述第一点会导致很多输出像素的坐标在计算中可能由上述第一点会导
18、致很多输出像素的坐标在计算中可能被赋值了多次,而有些坐标没有被赋值过。被赋值了多次,而有些坐标没有被赋值过。被赋值了多次,而有些坐标没有被赋值过。被赋值了多次,而有些坐标没有被赋值过。源图像源图像 F目标图像目标图像 F源图像源图像 F目标图像目标图像 F 7.3.2 7.3.2 简单的插值方法(以用因子简单的插值方法(以用因子简单的插值方法(以用因子简单的插值方法(以用因子2 2放缩图像为例)放缩图像为例)放缩图像为例)放缩图像为例)若(在两个方向上)以因子若(在两个方向上)以因子若(在两个方向上)以因子若(在两个方向上)以因子2 2缩小一幅图像,则沿每行和每缩小一幅图像,则沿每行和每缩小一
19、幅图像,则沿每行和每缩小一幅图像,则沿每行和每列每两个像素删除一个;列每两个像素删除一个;列每两个像素删除一个;列每两个像素删除一个;若(在两个方向上)以因子若(在两个方向上)以因子若(在两个方向上)以因子若(在两个方向上)以因子2 2放大一幅图像,则将每个像素放大一幅图像,则将每个像素放大一幅图像,则将每个像素放大一幅图像,则将每个像素复制为输出图像中一个复制为输出图像中一个复制为输出图像中一个复制为输出图像中一个2222的块。的块。的块。的块。存在的问题:存在的问题:存在的问题:存在的问题:1.1.放大一幅图像时,放大一幅图像时,放大一幅图像时,放大一幅图像时,“块块块块”效应比较明显;效
20、应比较明显;效应比较明显;效应比较明显;2.2.在收缩图像过程中可能删除了本质信息;在收缩图像过程中可能删除了本质信息;在收缩图像过程中可能删除了本质信息;在收缩图像过程中可能删除了本质信息;3.3.很难推广到任意的、非整数的放缩因子。很难推广到任意的、非整数的放缩因子。很难推广到任意的、非整数的放缩因子。很难推广到任意的、非整数的放缩因子。其他一些简单的插值方法来确定收缩图像中各输其他一些简单的插值方法来确定收缩图像中各输其他一些简单的插值方法来确定收缩图像中各输其他一些简单的插值方法来确定收缩图像中各输出像素的值出像素的值出像素的值出像素的值1.使用输入图像中原始使用输入图像中原始使用输入
21、图像中原始使用输入图像中原始n n n n块的均值;块的均值;块的均值;块的均值;2.使用输入图像中原始使用输入图像中原始使用输入图像中原始使用输入图像中原始n n n n块的中值。块的中值。块的中值。块的中值。问题:会产生低质量的结果甚至一些情况下失效!问题:会产生低质量的结果甚至一些情况下失效!问题:会产生低质量的结果甚至一些情况下失效!问题:会产生低质量的结果甚至一些情况下失效!7.3.5 高阶插值(以高阶插值(以3阶插值为例)阶插值为例)3 3阶插值又称为双立方插值(有些书,例如参阶插值又称为双立方插值(有些书,例如参阶插值又称为双立方插值(有些书,例如参阶插值又称为双立方插值(有些书
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 数字图像 处理 几何 变换
1、咨信平台为文档C2C交易模式,即用户上传的文档直接被用户下载,收益归上传人(含作者)所有;本站仅是提供信息存储空间和展示预览,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容不做任何修改或编辑。所展示的作品文档包括内容和图片全部来源于网络用户和作者上传投稿,我们不确定上传用户享有完全著作权,根据《信息网络传播权保护条例》,如果侵犯了您的版权、权益或隐私,请联系我们,核实后会尽快下架及时删除,并可随时和客服了解处理情况,尊重保护知识产权我们共同努力。
2、文档的总页数、文档格式和文档大小以系统显示为准(内容中显示的页数不一定正确),网站客服只以系统显示的页数、文件格式、文档大小作为仲裁依据,平台无法对文档的真实性、完整性、权威性、准确性、专业性及其观点立场做任何保证或承诺,下载前须认真查看,确认无误后再购买,务必慎重购买;若有违法违纪将进行移交司法处理,若涉侵权平台将进行基本处罚并下架。
3、本站所有内容均由用户上传,付费前请自行鉴别,如您付费,意味着您已接受本站规则且自行承担风险,本站不进行额外附加服务,虚拟产品一经售出概不退款(未进行购买下载可退充值款),文档一经付费(服务费)、不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
4、如你看到网页展示的文档有www.zixin.com.cn水印,是因预览和防盗链等技术需要对页面进行转换压缩成图而已,我们并不对上传的文档进行任何编辑或修改,文档下载后都不会有水印标识(原文档上传前个别存留的除外),下载后原文更清晰;试题试卷类文档,如果标题没有明确说明有答案则都视为没有答案,请知晓;PPT和DOC文档可被视为“模板”,允许上传人保留章节、目录结构的情况下删减部份的内容;PDF文档不管是原文档转换或图片扫描而得,本站不作要求视为允许,下载前自行私信或留言给上传者【胜****】。
5、本文档所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用;网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽--等)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。
6、文档遇到问题,请及时私信或留言给本站上传会员【胜****】,需本站解决可联系【 微信客服】、【 QQ客服】,若有其他问题请点击或扫码反馈【 服务填表】;文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“【 版权申诉】”(推荐),意见反馈和侵权处理邮箱:1219186828@qq.com;也可以拔打客服电话:4008-655-100;投诉/维权电话:4009-655-100。