实验4 图像几何变换—哈哈镜制作

1、 实验4 图像几何变换哈哈镜制作一 实验目的熟悉图像的基本格式和数据结构。掌握图像几何变换的原理。二实验原理1. 图像平移将图像中所有的点都按照指定的平移量水平、垂直移动。设(x0, y0)是原图像上的一点，图像水平平移量为tx，垂直平移量为ty，则平移后点(x0, y0)的坐标变为(x1, y1)。(x0, y0)与(x1, y1)之间的关系为：（1）以矩阵的形式表示为：（2）它的逆变换：(3)平移后的图像中每个像素的颜色是由原图像中的对应点颜色确定的。图像平移处理流程如图1所示。2. 图像旋转通常是以图像的中心为圆心旋转，按顺时针方向旋转，如图2所示。旋转前：（4）旋转a角度后：（5）以矩

2、阵的形式表示为：rrab(x0, y0)(x1, y1)yxO图2 旋转示意图（6）（6）式中，坐标系是以图像的中心为原点，向右为x轴正方向，向上为y轴正方向。它和以图像左上角为原点，向右为x轴正方向，向下为y轴正方向的坐标系之间的转换关系如图3所示。(x, y)yxOxyO图3 两种坐标系间的转换关系图设图像的宽度为w，高度为h，容易得到：（7）逆变换为：（8）有了以上公式，可以把变换分成三步：第一步，将坐标系变成；第二步，将该点顺时针旋转a角度；第三步，将坐标系变回。这样，我们就得到了变换矩阵，它是上面三个矩阵的级联。那么对于新图像中的每一点，就可以根据对应原图中的点，得到它的灰度。如果超

3、出原图范围，则填成白色。要注意的是，由于有浮点运算，计算出来点的坐标可能不是整数，采用取整处理或插值来处理。3. 图像缩放假设x轴放大因子为c， y轴放大因子为d，缩放的变换矩阵为：（9）三 实验步骤哈哈镜的制作程序实现伪代码如下：哈哈镜程序框架#include "stdio.h"#include "cv.h"#include "highgui.h"#include "math.h"#define DOWNRESIZE 0 / 缩小#define UPRESIZE 1 / 放大#define HORAO 2 / 水

4、平外凹#define HORTU 3 / 水平外凸#define LADDER 4 / 梯形变形#define TRIANGLE 5 / 三角形变形#define SSHAPE 6 / S形变形#define WAVESHAPE 7 / 波浪形变形#define RANGE 100 / 水平外凹或外凸的幅度/ 哈哈镜制作int main( int argc, char* argv ) IplImage* pImg; /声明IplImage指针 IplImage* pImg1; /声明IplImage指针 int i,j;int method = 0;CvSize size;double tmp

5、;method = DOWNRESIZE;/method = HORAO; /载入图像 pImg = cvLoadImage( "./1.bmp", 0); cvNamedWindow( "Image", 1 );/创建窗口 cvShowImage( "Image", pImg );/显示图像 printf("imageSize: %d height: %d, width: %d, nChannels: %dn", pImg->imageSize, pImg->height, pImg->widt

6、h, pImg->nChannels);switch(method)/ 图像缩小case DOWNRESIZE:size = cvGetSize(pImg);size.width = (size.width>>3)<<2; / 在OpenCV里边，widthStep必须是4的倍数，从而实现字节对齐，有利于提高运算速度。size.height = size.height>>1;pImg1 = cvCreateImage( size, IPL_DEPTH_8U, 1);printf("imageSize: %d height: %d, width

7、: %d, nChannels: %dn", pImg1->imageSize, pImg1->height, pImg1->width, pImg1->nChannels);for(i=0;i<pImg1->height;i+)for(j=0;j<pImg1->width;j+)pImg1->imageDatai*pImg1->width+j = pImg->imageDatai*2*pImg->width+j*2;break;/ 图像放大case UPRESIZE:/* 添加代码 */break;/ 水平外凹

8、case HORAO:pImg1 = cvCreateImage( cvGetSize(pImg), IPL_DEPTH_8U, 1);printf("imageSize: %d height: %d, width: %d, nChannels: %dn", pImg1->imageSize, pImg1->height, pImg1->width, pImg1->nChannels);for(i=0;i<pImg1->height;i+)tmp = RANGE*sin(i*PI/pImg1->height);for(j=tmp;j

9、<pImg1->width-tmp;j+)pImg1->imageDatai*pImg1->width+j = pImg->imageDatai*pImg->width+(int)(j-tmp)*(pImg->width)/(pImg->width-2*tmp);break;/ 水平外凸case HORTU:/* 添加代码 */break;/ 梯形变形case LADDER:/* 添加代码 */break;/ 三角形变形case TRIANGLE:/* 添加代码 */break;/ S形变形case SSHAPE:/* 添加代码 */break;

10、/ 波浪形变形case WAVESHAPE:/* 添加代码 */break;default:printf("no method supportn");break; / 显示结果 cvNamedWindow( "Image1", 1 );/创建窗口 cvShowImage( "Image1", pImg1 );/显示图像 cvWaitKey(0); /等待按键 /销毁窗口 释放内存 cvDestroyWindow( "Image" );/销毁窗口 cvReleaseImage( &pImg ); /释放图像

11、cvDestroyWindow( "Image1" );/销毁窗口 cvReleaseImage( &pImg1 ); /释放图像 return 0;四 实验仪器1. 计算机；2. VC+程序；3. 移动式存储器（软盘、U盘等）。4. 记录用的笔、纸。五 实验报告内容1. 叙述实验过程；2. 提交实验的原始图像和结果图像。六 思考题1. 如果新图中有一点(x1, y1)，按照公式Error! Reference source not found.得到的(x0, y0)不在原图中该怎么办？2. 编程实现基于零阶和一阶灰度插值法的图像放大技术，比较两种灰度内插方法的效果

12、。3. 编程实现图像放大、缩小、三角形、梯形、S形以及内凹和外凹等功能。#include"StdAfx.h"#include "stdio.h"#include "cv.h"#include "highgui.h"#include "math.h"#define DOWNRESIZE 0 / 缩小#define UPRESIZE 1 / 放大#define HORAO 2 / 水平外凹#define HORTU 3 / 水平外凸#define LADDER 4 / 梯形变形#define TRI

13、ANGLE 5 / 三角形变形#define SSHAPE 6 / S形变形#define WAVESHAPE 7 / 波浪形变形#define RANGE 100 / 水平外凹或外凸的幅度/ 哈哈镜制作int main( int argc, char* argv ) IplImage* pImg; /声明IplImage指针 IplImage* pImg1; /声明IplImage指针 int i,j;int method = 5;CvSize size;double tmp; /载入图像 pImg = cvLoadImage( "Lena.jpg", 0); cvNam

14、edWindow( "Image", 1 );/创建窗口 cvShowImage( "Image", pImg );/显示图像 printf("imageSize: %d height: %d, width: %d, nChannels: %dn", pImg->imageSize, pImg->height, pImg->width, pImg->nChannels);switch(method)/ 图像缩小case DOWNRESIZE:size = cvGetSize(pImg);size.width =

15、 (size.width>>3)<<2; / 在OpenCV里边，widthStep必须是4的倍数，从而实现字节对齐，有利于提高运算速度。size.height = size.height>>1;pImg1 = cvCreateImage( size, IPL_DEPTH_8U, 1);printf("imageSize: %d height: %d, width: %d, nChannels: %dn", pImg1->imageSize, pImg1->height, pImg1->width, pImg1->

16、nChannels);for(i=0;i<pImg1->height;i+)for(j=0;j<pImg1->width;j+)pImg1->imageDatai*pImg1->width+j = pImg->imageDatai*2*pImg->width+j*2;break;/ 图像放大case UPRESIZE:size = cvGetSize(pImg);size.width = (size.width<<3)>>2; / 在OpenCV里边，widthStep必须是4的倍数，从而实现字节对齐，有利于提高运算速度。

17、size.height = size.height<<1;pImg1 = cvCreateImage( size, IPL_DEPTH_8U, 1);printf("imageSize: %d height: %d, width: %d, nChannels: %dn", pImg1->imageSize, pImg1->height, pImg1->width, pImg1->nChannels);for(i=0;i<pImg1->height;i+)for(j=0;j<pImg1->width;j+)pImg1

18、->imageDatai*pImg1->width+j = pImg->imageDatai/2*pImg->width+j/2;break;/ 水平外凹case HORAO:pImg1 = cvCreateImage( cvGetSize(pImg), IPL_DEPTH_8U, 1);printf("imageSize: %d height: %d, width: %d, nChannels: %dn", pImg1->imageSize, pImg1->height, pImg1->width, pImg1->nChan

19、nels);for(i=0;i<pImg1->height;i+)tmp = RANGE*sin(i*PI/pImg1->height);for(j=(int)tmp;j<pImg1->width-tmp;j+)pImg1->imageDatai*pImg1->width+j = pImg->imageDatai*pImg->width+(int)(j-tmp)*(pImg->width)/(pImg->width-2*tmp);break;/ 水平外凸case HORTU:pImg1 = cvCreateImage( cvGe

20、tSize(pImg), IPL_DEPTH_8U, 1);printf("imageSize: %d height: %d, width: %d, nChannels: %dn", pImg1->imageSize, pImg1->height, pImg1->width, pImg1->nChannels);for(i=0;i<pImg1->height;i+)tmp = RANGE+RANGE*sin(i*PI/pImg1->height+PI);for(j=(int)tmp;j<pImg1->width-tmp;

21、j+)pImg1->imageDatai*pImg1->width+j = pImg->imageDatai*pImg->width+(int)(j-tmp)*(pImg->width)/(pImg->width-2*tmp);break;/ 梯形变形case LADDER:pImg1 = cvCreateImage( cvGetSize(pImg), IPL_DEPTH_8U, 1);printf("imageSize: %d height: %d, width: %d, nChannels: %dn", pImg1->image

22、Size, pImg1->height, pImg1->width, pImg1->nChannels);for(i=0;i<pImg1->height;i+)tmp = i*0.3;for(j=(int)tmp;j<pImg1->width-tmp;j+)pImg1->imageDatai*pImg1->width+j = pImg->imageDatai*pImg->width+(int)(j-tmp)*(pImg->width)/(pImg->width-2*tmp);break;/ 三角形变形case TRIANGLE:pImg1 = cvCreateImage( cvGetSize(pImg), IPL_DEPTH_8U, 1);printf("imageSize: %d height: %d, width: %d,