2.实验二 图像的基本运算

实验二 图像的基本运算一、实验目的与要求1. 掌握图像代数运算和几何变换的基本原理2. 了解图像代数运算和几何变换的简单应用及MATLAB实现二、实验设备与软件1. PC计算机系统 2. MATLAB软件，包括图像处理工具箱(Image Processing Toolbox) 3. 实验图片 三、实验原理及知识点1.图像的代数运算代数运算是指对两幅或两幅以上输入图像进行点对点的加、减、乘、除运算而得到目标图像的运算。图像处理代数运算的4种基本形式如下：上式中，A(x,y)和B(x,y)是输入图像，C(x,y)是输出图像。2.图像的缩放数字图像的比例缩放是指将给定的图像在x方向和y方向按相同的比例a缩放，从而得到一幅新的图像，又称为全比例缩放。如果x方向和y方向缩放的比例不同，则图像的比例缩放会改变图像像素间的相对位置，产生几何畸变。设原始图像中的点A0(x0,y0)比例缩放后，在新图像中的对应点为A1(x1,y1)，则A0(x0,y0)和A1(x1,y1)之间的坐标关系可表示如下：3.图像的旋转设原始图像的任意点A0(x0,y0)经旋转角度以后得到新的位置A(x,y)。图像的旋转可以用矩阵形式表示如下。图像旋转之后也可以根据新点求解原始新点的坐标，其矩阵表示形式如下：四、实验内容及步骤1.图像的代数运算 选择两幅图像，一幅是源图像，一幅为背景图像，采用正确的图像代数运算方法，分别实现图像叠加、混合图像的分离和图像的局部显示效果。（1）选取两幅大小一样的图像Fig2.22(a).jpg和finger.bmp，将两幅图像进行加法运算。程序如下：（2）选择（1）中得到的混合图像lenna_finger.jpg，将混合图像与背景图像finger.bmp做减法运算，得到源图像，程序如下：（3）程序实现一幅尺寸为300300像素的灰度图像作为掩模模板，对于需要留下来的区域，掩模图像的像素值置为1，而在需要被抑制掉的区域，掩模图像的像素值置为0，程序如下：2.图像的缩放对一幅图像实现按比例缩小和不按比例任意缩小的效果，以及图像的成倍放大和不按比例放大效果。选取一幅灰度图像Fig2.22(a).jpg，分别将图像比例放大1.5倍，比例缩小0.7倍，非比例放大到620380像素，非比例缩小到80180像素。程序如下：3.图像的旋转将图像Fig12.18(a1).jpg分别旋转45度和90度，与原图像相比，观察它们的区别。读取图像Fig12.18(a1).jpg，设置旋转角度分别 45度和90度，采用图像旋转函数imrotate对图像进行旋转，程序如下：五、考核要点1. 图像的代数运算：任意两幅图片相叠加得到一幅混合图像，将此混合图像减去其中的一幅原图像能得到另一幅原图像吗？通过以上实验小结各种图像代数运算的应用特点。2. 图像的缩放：由非比例缩放得到的图像能够恢复到原图像吗？为什么？3. 图像的旋转：图像的旋转会导致图像失真吗？若有，有什么办法可以解决这个问题?六、实验报告要求完整记录实验的详细步骤，用数据和图片说明各步中获得的实验结果，程序添加的注释要详尽，并进行必要的讨论，需包括原始图像及其计算/处理