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数学软件课程设计-MATLAB关于中图像处理与动画制作问题的研究.doc

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数学软件课程设计-MATLAB关于中图像处理与动画制作问题的研究.doc

关于MATLAB中图像处理与动画制作问题的研究1目录1MATLAB70支持的图像文件格式12图像对象属性的详解121CDATA属性处理法122CDATAMAPPING属性处理法123XDATA和YDATA属性处理法23图像文件的读取24图像文件的写入65图像文件信息的查询66图像文件的显示861使用图像浏览器显示图像862使用IMSHOW函数相思图像1063图像的裁剪处理107动画制作1271逐帧动画的制作1272轨迹方式制作动画1373综合循环制作动画和轨迹制作动画14关于MATLAB中图像处理与动画制作问题的研究2MATLAB中关于图像处理与动画制作问题的研究摘要一、MATLAB中图像处理MATLAB基本系统提供了几个简单图像处理函数,利用这些函数对图像进行读写和显示。MATLAB还有一个功能更强的图像处理工具箱,可以对图像进行更专业的处理。1用IMREAD函数将图像文件读入MATLAB工作空间,用IMWRITE函数将图像数据和色图数据一起写入图像文件。其函数调用格式分别为AIMREADFNAME和IMWRITEA,FNAME,FMT。其中,FNAME为读/写的文件名,FMT为图像文件格式。2用IMAGE和IMAGESC来将图像显示。为了保证图像的显示效果,还应使用COLORMAP函数设置图像的色图。二、MATLAB中的动画制作MATLAB具有动画制作能力,一种是储存一系列各种类型的二维或三维图,然后将它们像电影一样按次序播放出来,称为逐帧动画。另一种是描绘质点运动轨迹的动画,称为轨迹动画。1MATLAB中逐帧动画用到的函数GETFRNAME、MOVIEIN和MOVIE。其中,GETFRAME函数的功能是截取一幅画面信息,形成一个很大的列向量;MOVIEINN函数的功能是建立一个足够大的N列矩阵,用来保存N幅画面的数据,以备播放。MOVIEM,N函数功能是播放M所定义的画面N次,默认时一次。2MATLAB中用COMET和COMET3函数展现质点在二维和三维空间的运动轨迹。这种轨迹称为彗星轨迹曲线,函数调用格式为COMETX,Y,P和COMET3X,Y,Z,P。其中,X、Y、Z组成曲线的坐标参数,P是彗星长度的参数,默认是01。在二维图形中彗星长度为Y向量长度的P倍。在三维图形中,彗星长度为Z向量长度的P倍。关键字图像处理;色图;动画制作;彗星轨迹关于MATLAB中图像处理与动画制作问题的研究3AINVESTIGATIONABOUTDEALIMAGEANDCREATECARTOONABSTRACTNO1DEALIMAGESINMATLABMATLABBASICSYSTEMPROVIDESEVERALSIMPLEIMAGESDEALFUNCTIONS,USETHOSEFUNCTIONSTOREADANDWRITEORDISPLAYIMAGESINADDITION,MATLABINCLUDEASTRONGIMAGEDEALINGFUNCTIONTOOLBOX,MAYDEALIMAGESMUCHPROFESSIONALFISTUSEFUNCTIONIMREADTOREADIMAGEFILEINMATLABWORKPLACE,ANDUSEFUNCTIONIMWRITETOWRITEIMAGE’SDATAANDCOLORMAPINIMAGEFILETHEIRTRANSFERFORMATAREAIMREADFNAMEANDIMWRITEA,FNAME,FMTAMONGTHETHETRANSFERFORMAT,FNAMEREPRESENTFORTHEFILENAMEOFTHEIMAGEFILETOBEREADORWRITTEN,FMTREPRESENTFORTHEFILEFRMATOFTHEIMAGESECONDMATLABUSETHEFUNCTIONSIMAGEANDIMAGESCTODISPLAYIMAGESTOENSURETHEIMAGES’DISPLAYEFFECT,YETUSEFUNCTIONCOLORMAPTOINTERCALATETHEIMAGE’SCOLORMAPNO2CREATECARTOONINMATLABMATLABCANCREATECARTOONMATLABCANSAVEASERIESOFTWODIMENSIONSIMAGESANDTHREEDIMENSIONSIMAGES,THENPLAYTHEMOUTINTURNLIKEAMOVIETHISCALLEDGRADUALFRAMECARTOONANOTHERISTODESCRIBEACONTRAILOFAPARTICLE,WHICHCALLEDCONTRAILCARTOONFISTTHEFUNCTIONSINMATLABTOCREATEGRADUALFRAMECARTOONINCLUDEGETFRNAME、MOVIEINANDMOVIEAMONGTHOSEFUNCTIONS,GETFRNAMEISUSETOCUTANDADOPTTHEINFORMATIONOFONEIMAGETOCONSISTABIGLISTVECTOR;MOVIEINNISUSETOBUILDABIGENOUGHMATRIXWHICHINCLUDENLISTTOSAVENIMAGES’DATA,TOPREPAREFORPLAY;MOVIEM,NISUSETOPLAYTHEMENUDEFINEBYMATRIXMNTIMES,ONETIMEACQUIESCENCESECONDUSEFUNCTIONCOMETTOEXHIBITTHECONTRAILOFONEMOVEPARTICLEINTWODIMENSIONSANDCOMET3TOEXHIBITTHECONTRAILOFONEMOVEPARTICLEINTHREEDIMENSIONSTHISCONTRAILCURVECALLEDCOMETCONTRAILCURVETHEFUNCTIONTRANSFERFORMATSARECOMETX,Y,PANDCOMET3X,Y,Z,P关于MATLAB中图像处理与动画制作问题的研究4AMONGTHEM,X,YANDZCONSISTTHECOORDINATEPARAMETER,PISTHELENGTHPARAMETEROFTHECOMET,ZEROPOINTONEISACQUIESCENCEINTWODIMENSIONS,COMETLENGTHISPTIMESOFTHEABSYVECTOR,ANDINTHETHREEDIMENSIONS,COMETLENGTHISPTIMESOFTHEABSZVECTORKEYWORDSIMAGEDEAL;COLORMAP;CREATECARTOON;COMETCONTRAIL关于MATLAB中图像处理与动画制作问题的研究5前言MATLAB是MATRIXLABORATORY矩阵实验室的缩写,它自从1984年又美国MATHWORKS公司推出以来,经过不断改进和发展,现已成为国际公认的优秀的工程应用开发环境。MATLAB广泛应用于工程计算和数值分析领域,它以矩阵为数据操作的基本单位,使得运算变得非常的简捷、方便、高效。MATLAB提供了十分丰富的数值计算函数,且与符号计算语言相结合,使其具有符号运算的功能。MATLAB还有很强的绘图功能,可以绘制各种二维、三维图形,并且可以对图形进行修饰和控制,以增强图形的表现效果。MATLAB具有编程语言的基本特征,可以在其中使用BASIC、FORTRAN、C等传统的编程语言进行程序设计。这样,简单易学,编程效率高。MATLAB包含基本部分和各种工具箱,其基本部分是其核心内容,工具箱对其功能有扩充作用。在高等学校,无论是在课程教学,还是在课程设计、毕业设计等培养环节中,MATLAB的应用都十分普遍,由于MATLAB提供了很多的底层工具,底层程序,这样为使用者减少了很多的底层工作,简捷高效地解决了相关的问题。数学领域里,很多问题的解决是非常繁多的数据,对于数值计算和符号计算,无论计算多么的完善,结果多么的准确,人们还是难以直接从大量的数据中感受它们的具体含义和内在规律,这时,图形就解决了数据不能解决的问题。人们可以通过图形直观感受科学计算的全局意义和内在本质。MATLAB的图像表达能力也是非常强大的,除了可以绘制二维、三维图形外,MATLAB还可以对图形进行标注、视点、颜色、光照等修饰。MATLAB绘图命令有两类一是直接对图形句柄进行操作的底层绘图命令,二是在底层命令的基础上建立起来的高层绘图命令。高层绘图命令简单明了,方便高效。使用者不需要考虑过多的绘图细节,只需给出基本参数就可以得到所需图形。本课题研究主要针对高层绘图命令及处理命令。1MATLAB70支持的图像文件格式3关于MATLAB中图像处理与动画制作问题的研究6MATLAB70支持的图像文件格式(括号里的表示相应文件格式的全称)BMPWINDOWSBITMAP、CURWINDOWSCURSORRESOURCES、GIFGRAPHICSINTERCHANGEFORMAT、HDFHIERARCHICALDATAFORMAT、ICOWINDOWSICONRESOURCES、JPG或JPEGJOINTPHOTOGRAPHICEXPERSGROUP、PBMPORTABLEBITMAP、PCXWINDOWSPAINTBRUSH、PGMPORTABLEGRAYMAP、PNGPORTABLENETWORKGRAPHICS、PNMPORTABLEANYMAP、PPMPORTABLEPIXMAP、RASSUNRASTER、TIFORTIFFTAGGEDIMAGEFILEFORMAT、XWDXWINDOWSDUMP。2图像对象属性的详解3MATLAB中可以调用IMAGE函数和IMAGESC函数来创建图像对象。这里与线条对象、片块对象、表面对象以及文本对象类似的,另外,用户还可以设置以调整其屏幕显示外观的属性其中包括CDATA属性、CDATAMAPPING属性、XDATA属性和YDATA属性等。21CDATA属性处理法这种处理法会得到一个数据阵列,当其数据阵列是一维的时候图像为索引图像或灰度图像;当去数据阵列式三维的时候显示的将是真彩色图像。22CDATAMAPPING属性处理法这种处理法是决定图像时索引色图像还是灰度图像。如果将该属性设置为“DIRECT”,则得到索引色图像;如果将其属性设置为“SCALED”,则得到灰度图像。23XDATA和YDATA属性处理法这两个属性决定了图像的坐标系统,对于一个MN的图像来说,其中XDATA属性默认1N,YDATA属性默认1M,这样设置的意义如下(1)图像数据矩阵的左边的列具有一个值为1的X坐标。关于MATLAB中图像处理与动画制作问题的研究7(2)图像数据矩阵的右边的列具有一个值为N的X坐标。(3)图像数据矩阵的上边的列具有一个值为1的Y坐标。(4)图像数据矩阵的下边的列具有一个值为N的Y坐标。3图像文件的读取MATLAB对第一节里所列出的图像文件格式的读取,这种读取不需要像其他编程语言需要编写大量的代码,只要调用MATLAB提供函数即可。工具箱里的相关函数有IMREAD、IMFINFO和IMWRITE。下面是其使用方法。(1)AIMREADFNAME,“FNAME”为指定的灰色或彩色图像,有的版本为AIMREADFNAME,FMT。“FMT”为指定文件的格式。如果该文件不存在当前目录下或MATLAB的路径的目录下,需要指定文件在系统里的完整路径。在IMREAD函数找不到指定路径的图像文件时,MATLAB会试图打开文件名为“FNAMEFMT”的图像文件。再者就无法读取图像文件,所以在指定文件路径时不能出错,否则讲得不到需要的图像数据。例如在MATLAB的命令窗口输入AIMREAD47JPG后得到一个很大的图像数据矩阵如图31所示。

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