图像位置变换辩析

1、图像位置变换图像的位置变换是指图像的大小和形状不发生变换，只是将图像进行平移, 镜像和旋转的变换等，主要用于图像目标识别的目标配准。、图像旋转变换旋转。一般图像的旋转是以图像的中心为原点， 旋转一定的角度，也就是将 图像上的所有像素都旋转一个相同的角度。旋转后图像的的大小一般会改变，即 可以把转出显示区域的图像截去， 或者扩大图像范围来显示所有的图像。 图像的 旋转变换也可以用矩阵变换来表示。 设点F0(xo, yo)逆时针旋转9角后的对应点为P(x, y)。那么，旋转前后点F0(xo, yo)、P(x, y)的坐标分别是:=r cosaiyo = r cosaX = r COS0 + 日）=

2、r cosa cos8 - r sina sin 日=xo cos9 - yo sin0y = rsin（a + 日）=rsina coM + rcosa sinT =xosin9 +yocos日写成矩阵表达式为XyLkcos 8sin日I o sin 日cos日om其逆运算为x cos 日 yLd L o-sin 日sin日cos日ooIXolodLi Jyo（3-9）利用上述方法进行图像旋转时需要注意如下两点:(1)图像旋转之前，为了避免信息的丢失，一定要有坐标平移。(2)图像旋转之后，会出现许多空洞点。对这些空洞点必须进行填充处理,否则画面效果不好，一般也称这种操作为插值处理。以上所讨论

3、的旋转是绕坐标轴原点(0,0)进行的。如果图像旋转是绕一个指定 点(a,b)旋转，则先要将坐标系平移到该点，再进行旋转，然后将旋转后的图象平 移回原来的坐标原点，这实际上是图像的复合变换。如将一幅图像绕点(a,b)逆时 针旋转日度，首先将原点平移到(a,b)，即1 00 10 0-a-b1然后旋转cos 日sin 0I 0-sin 0COS001C =al1然后再平移回来00 10 0综上所述,变换矩阵为T = C .B .A。在旋转变换的Callback函数下添加代码如下:function xua nzhua nbia nhua n_Callback(hObject, eve ntdata,

4、 han dies)% hObjecthan dle to xua nzhua nbia nhua n (see GCBO) % eventdata reserved - to be defined in a future version of MATLAB% han dlesstructure with han dles and user data (see GUIDATA)axes(ha ndles.axes_2);promp t= Input An gle;title=I nput An gle;def=0;x=inpu tdlg( promp t,title,2,def);y=str2

5、 nu m(char(x);img_1=geta pp data(ha ndles.figure_by_me,img_1);img_2=imrotate(img_1,y, nearest);imshow(ui nt8(img_2);O uH Miei几书tn09020608、原teB腐kKft皀二oe02二、图像平移变换平移变换是几何变换中最简单的一种变换，是将一幅图像上的所有点都按照给定的偏移量在水平方向沿x轴、在垂直方向沿y轴移动。设图像中点P0(X0,y0) 进行平移后已到P(x,y)，其中x方向的平移量为 x,y方向的平移量为 y。那么,点P(x,y)的坐标为:x=x0+A xy=y

6、o+A y利用齐次坐标系，变换前后图像上的点P0(x0,y0)和P(x,y)之间的关系可以 用如下的矩阵变换表示为：0y=01 AyXyoLko 01 .1 利用坐标变换原理我们进行编程。首先要设计一个GUI界面方便我们进行图像处理。文件打幵ifi岀09.aD.7D.e50.4D.3 2.10015 c.i a.e as 9.0l706a5140.3 2lIDL2 04 ae as首先读入图片，并将其显示在第一个坐标轴上，处理后的图像显示在第二个 坐标轴上，形成对比。Matlab中读入函数imread,打开对话框函数为uigetfile。在打开菜单的Callback函数下添加函数激活打开命令。

7、fun ctio n dakai_Callback(hObject, eve ntdata, han dies)file name, path name=uigetfile(*.b mp ;* .pn g;*.j peg;*.j pg,lmage Files(*bm p,*jp g,* .pn g,*.j peg);.*.*, All Files(*.*),.卩 ick an image);if isequal(file name,O)|isequal( path name,0)return;endfp ath=p ath name file name;img_1=imread(fpath);

8、imshow(img_1);titled);seta pp data(ha ndles.figure_by_me,img_1,img_1);获得图片后，接下来就是对其进行处理，以实现图像几何变换菜单下的平移变换。在平移变换的Callback函数下添加如下代码:function pin gyibia nhua n_Callback(hObject, eve ntdata, han dles)% hObjecthan dle to pin gyibia nhua n (see GCBO)% eve ntdatareserved - to be defi ned in a future versi

9、on of MATLAB% han dlesstructure with han dles and user data (see GUIDATA)promp t=X(0-166),Y(0-166);title=pin gyibia nhua ndefaults=0,0;xy_cells=str2 nu m(char(i npu tdlg( promp t,title,1,defaults);if ise mp ty(xy_cells)msgboxC为您执行平移操作,提示,help);elsex=xy_cells(1);y=xy_cells(2);axes(ha ndles.axes_2);im

10、g_1=geta pp data(ha ndles.figure_by_me,img_1);img_2=double(img_1);img_2_M=zeros(size(img_2);H=size(img_2);move_x=x;move_y=y;if(size(img_2,3)=1)img_2_M(rou nd(move_x)+1:rou nd(H(1),rou nd(move_y)+1:rou nd(H(2),1:roun d(H(3)=img_2(1:ro un d(H(1)-rou nd(move_x),1:ro un d(H(2)-rou nd(move_y),1 :round(H(

11、3);%此处利用矩阵直接进行图像平移操作， 其中move_x为在x方向平移尺度大小，move_y为在y轴方向平移的尺度大小H (1 )为图像的行数，H (2)为图像的列数，H (3)为图像维数，函数round为取整操作。elseimg_2_M(rou nd(move_x)+1:rou nd(H(1),rou nd(move_y)+1:rou nd(H(2)=img_2(1:rou nd(H(1)-rou nd(move_x),1:ro un d(H(2)-rou nd(move_y);%此处为利用矩阵直接进行灰度图像的平移的操作， 其中move_x为在x方向平移尺度的大小，move_y为在y轴

12、方向平移的尺度大小，H (1)为图像的行数，H(2)为图像的列数，函数round为取整操作。end imshow(ui nt8(img_2_M);end;I1口o zW U如S*几何处理igyibidpkibJi-ier 661tflzi 陶CancelD20.40.6.B当选择“平移变换”菜单时，则弹出如图所示对画框。设定水平平移30个D M像素，垂直平移65个像素，单击0K，处理结果如下:三、图像镜像变换1、图像水平镜像图像的水平镜像操作是将图像的左半部分和又半部分以图像垂直中线为中心进行镜像对换。设点Po(xo,yo)进行镜像后的对应点为P(x,y)，图像高度为fH,宽度为fw,原图像中

13、Po(xo,yo)经过水平镜像后坐标将变为(fw-xo,yo),其代数表达式为:x=fw-xo y=y0矩阵表达式为:-1 0在水平镜像的Callback函数下添加如下代码:function shu ipingjin gxia ng_Callback(hObject, eve ntdata, han dies)% hObjecthan dle to shu ipin gji ngxia ng (see GCBO)% eve ntdatareserved - to be defi ned in a future versi on of MATLAB% han diesstructure with

14、 han dies and user data (see GUIDATA)axes(ha ndles.axes_2);img_1=geta pp data(ha ndles.figure_by_me,img_1);img_1=double(img_1);H=size(img_1);img_2(1:H(1,1),1:H(1,2)=img_1(1:H(1,1),H(1,2):-1:1);imshow(ui nt8(img_2);点击菜单栏中图像几何处理中的平移变换，结果如下图所示:y=0 1 0XyoLk0 0 1.1 Sft 15几何3!理s/-A2、图像垂直镜像图像的垂直镜像操作是将图像上半部

15、分和下半部分以图像水平中轴线为中心进行的镜像变换。设点Po(xo,yo)进行镜像后的对应点为P(x,y)，图像高度为fH，宽度为fw，原图像中Po(xo,yo)经过垂直镜像后坐标将变为(X0, fH-yo),其代数表达式为: x=x0y=fH-yo矩阵表达式为:Xf10 0fX。-y=0-1 fHXyoLk0 0 1-1 -在图像垂直镜像的Callback函数下添加代码如下:function chuizhij in gxa in g_Callback(hObject, eve ntdata, han dies)% hObject handle to Un titied_3 (see GCBO)

16、% eventdata reserved - to be defined in a future version of MATLAB% han diesstructure with han dies and user data (see GUIDATA)axes(ha ndles.axes_2);img_1=geta pp data(ha ndles.figure_by_me,img_1);img_1=double(img_1);H=size(img_1);img_2(1:H(1,1),1:H(1,2)=img_1(H(1,1):-1:1,1:H(1,2);imshow(ui nt8(img_

17、2);点击菜单栏图像几何处理中的垂直镜像，结果如下图所示:W U3、图像对角镜像图像对角镜像是将图像以图像水平中轴线和垂直中轴线的交点为中心进行镜像对换。相当于将图像先后进行水平镜像和垂直镜像。设点P0(X0,y0)进行镜像变换后的对应点为P(x,y),图像高度为fH，宽度为fW，原图像中Po(xo,yo)经过对角镜像后坐标将变成(fW-xO,fH-yO),其代数表达式为:PX=fW-X0Ly=fH-y0矩阵表达式为:0y=0-1fHXy0A00111在图像对角镜像的Callback函数下添加代码如下:fun ctio n duijiaoji ngxia ng_Callback(hObject, eve ntdata, han dies)% hObject% eve ntdata% han dieshan dle to duijiaoj in gxia ng (see GCBO)reserved - to be defi ned in a future versi on of MATLABstructure with han dies and user data (see GUIDATA)axes(ha ndles.axes_2);img_1=geta pp data(ha ndles.figure_by_me,img_1);