视频课程数字图像处理

1、第第3章章 图像的几何变换图像的几何变换 杨淑莹杨淑莹 教授教授天津理工大学天津理工大学 计算机与通信工程学院计算机与通信工程学院本章要点：本章要点： 图像的平移图像的平移 图像的镜像变换图像的镜像变换 图像的缩放图像的缩放 图像的转置图像的转置 图像的旋转图像的旋转3.1 3.1 图像的平移图像的平移1. 理论基础理论基础 图像平移（Translation）是将图像中所有的点都按照指定的平移量,进行水平、垂直移动。 设初始坐标为（x0,y0）的点 经过平移（tx,ty）后 坐标变为(x1,y1)。 1. 1. 理论基础理论基础 tx 坐标原点 (x0,y0) ty (x1,y1) 图3-1

2、像素平移示意图 显然（x0,y0）和（x1,y1）的关系如下： x1=x0+tx y1=y0+ty2. 2. 理论验证理论验证xyy(0,0)(0,0)xy(0,0)3. 流程设计流程设计 (1) 取得原图的数据区指针。(2) 通过对话框输入偏移量tx,ty。(3) 开辟一个同样大小的缓冲区。(4) 对原图依次循环每个像素，每读入一个像素点(x0,y0)，根据它的坐标,找到目标图像的位置（x1=x0-tx,y1=y0-ty），将像素（x0,y0）处的颜色值赋给新图中的（x1,y1）。4. 4. 编程实现编程实现 for( i = 0; i wide; i+) for(int j = 0; j

3、= 0) & (i0 = 0) & (j0 height) lpDst = (LPBYTE)temp + lLineBytes *(height - 1 - j0) + i0; *lpDst = *lpSrc; else* (unsigned char*)lpDst) = 255; /3.2 图像的镜像变换图像的镜像变换1 理论基础理论基础 图像的镜像变换分为两种：一种是水平镜像,另一种是垂直镜像。 图像的水平镜像操作是以原图像的垂直中轴线为中心，将图像分为左右两部分进行对称变换； 图像的垂直镜像操作是以原图像的水平中轴线为中心，将图像分为上下两部分进行对称变换。 镜像变换后图的高和宽都不变。

4、 1.1.理论基础理论基础-水平镜像水平镜像 设图像高度为Height，宽度为Width， 原图中的(x0,y0)经过水平镜像后， 坐标将变成（Width-x0,y0）。即： x1=Width-x0 y1=y01.1.理论基础理论基础-垂直垂直镜像镜像 点（x0,y0）经过垂直镜像后， 坐标将变成为（x0,Height-y0），即： x1=x0 y1=Height-y02 2理论验证理论验证 (a)原图 (b)水平镜像处理效果图 (c)垂直镜像处理效果图 图3-2 镜像处理3. 3. 流程设计流程设计 (1) 取得原图的数据区指针。(2) 开辟一个同样大小的缓冲区。(3) 每个像素依次循环。

5、在水平镜像中，将原图中的像素点的水平坐标变成镜像后的坐标(用图像的宽度减去坐标值)在显示到图像上。 垂直镜像中，则对垂直坐标做相应的处理。4.4.编程实现编程实现-水平镜像水平镜像for(j = 0; j height; j+) for(i = 0; i wide;i+) lpSrc = (LPBYTE)p_data +wide *j + i; lpDst = (LPBYTE)temp + wide* j+ wide - i; *lpDst = *lpSrc; 4.4.编程实现编程实现-垂直镜像垂直镜像for(i = 0; i wide;i+) for(j = 0; j 1且ky1时，原图像被

6、放大。 放大图像时，产生了新的像素，可通过插值算法来近似处理。 例如：当kx=ky=2时，图像放大2倍， 原图中的某一个像素，对应新图的4个像素。 （a）原图中的某一个像素 （b）对应新图的4个像素 图3-3 图像放大示意图1 1缩小图像理论基础缩小图像理论基础 当kx1且ky1时，原图像被缩小。 例如，当kx=ky=0.5时，图像被缩到一半大小，原图中4个像素对应新图中的一个像素。此时缩小后的图像中的（0，0）像素对应于原图中的（0，0）、（0，1）、（1，0）、（1，1）像素一个； 以此类推。在原图基础上，每行隔一个像素取一点，每割一行进行操作。如下图3-4所示。 （a）原图中的某4个像素

7、 （b）对应新图的1个像素 图3-4 图像缩小示意图 从上可见，放大与缩小的原理不同。2.2. 理论验证理论验证 (c）长宽各放大2倍的效果图 （a）原图 （b）长宽缩小0.5倍的效果图 3.3.流程设计流程设计 (1) 取得原图的数据区指针。(2) 通过对话框获得放大整数比例：kx,ky。更改图象的宽度和高度。(3) 每个像素依次循环。计算该象素在原图象中的坐标，将原图的象素值赋给目标象素相应位置kx*ky个值。4.4.编程实现编程实现-放大图像放大图像 / for(j = 0; j height-1; j+) for(i = 0; i wide-1; i+) lpSrc = (LPBYTE

8、)p_data + wide * j + i;for(int n=0;nk1;n+)for(int m=0;mk2;m+) lpDst = (LPBYTE)temp + newwide *(j*k1+ n) + i*k2+m; *lpDst = *lpSrc;4 4编程实现编程实现-缩小图像缩小图像for(j = 0; j newheight-1; j+) for(i = 0; i = 0) & (i0 = 0) & (j0 height) lpSrc = (LPBYTE)p_data + wide * j0 + i0;*lpDst = *lpSrc; else *lpDst = 255; 小

9、结 本章主要介绍了图象的预处理中最基本的几何变换处理，包括图像的平移、图像的镜像变换、图像的缩放、图像的转置、图像的旋转。这些是进行图象几何校正的基本方法。第三章第三章 图像的几何变换图像的几何变换 （第二讲）（第二讲）本章编程关键点本章编程关键点n开辟新的目标图像内存空间。开辟新的目标图像内存空间。n计算目标图像或原图像的位置。计算目标图像或原图像的位置。n将原图像的像素值赋给目标区将原图像的像素值赋给目标区域的位置。域的位置。3.3 3.3 图像的镜像变换图像的镜像变换水平镜像：水平镜像：垂直中轴线为中心，将图像分为垂直中轴线为中心，将图像分为左右两部分；左右两部分；垂直镜像：垂直镜像：水

10、平中轴线为中心，将图像分为水平中轴线为中心，将图像分为上下两部分。上下两部分。 镜像变换后图的镜像变换后图的高和宽都不变高和宽都不变。 x1=Width-x0 x1=Width-x0y1=y0y1=y0图像水平镜像变换图像水平镜像变换110001001100yxfWidthyx x1=x0 x1=x0 y1=Height-y0y1=Height-y0110010001100yxfHeightyx图像垂直镜像变换图像垂直镜像变换(1)(1)取得原图的数据区指针。取得原图的数据区指针。(2)(2)开辟一个同样大小的缓冲区。开辟一个同样大小的缓冲区。(3)(3)每个像素依次循环：每个像素依次循环：水

11、平镜像：用图像的宽度减去原像素的坐标值。水平镜像：用图像的宽度减去原像素的坐标值。垂直镜像：用图像的高度减去原像素的坐标值。垂直镜像：用图像的高度减去原像素的坐标值。将像素（将像素（x0,y0 x0,y0）处的颜色值赋给新图中的）处的颜色值赋给新图中的（x1,y1x1,y1）实现步骤实现步骤for(j = 0; j height; j+) for(i = 0; i wide;i+) lpSrc = (LPBYTE)p_data +wide *j + i;lpDst = (LPBYTE)temp + wide* j+ wide - i; *lpDst = *lpSrc; 水平镜像程序代码水平镜像

12、程序代码 for(i = 0; i wide;i+)for(j = 0; j height; j+)lpSrc = (LPBYTE)p_data + wide * j+i;lpDst = (LPBYTE)temp + wide * (height - j - 1)+i;*lpDst = *lpSrc;垂直镜像程序代码垂直镜像程序代码效果对比图效果对比图3.4 3.4 图像的转置图像的转置 将图像像素的将图像像素的x x坐标和坐标和y y坐标坐标互换互换。将。将改变改变图像的高度和宽图像的高度和宽度，转置后图像的度，转置后图像的高度和宽度高度和宽度将互换将互换。 x1=y0 x1=y0 y1=x

13、0y1=x0lpSrc = (LPBYTE)p_data+ lpSrc = (LPBYTE)p_data+ lLineBytes lLineBytes * * j + i; j + i;lpDst = (LPBYTE)temp + lpDst = (LPBYTE)temp + lNewLineBytes lNewLineBytes* * i+ j; i+ j;程序代码程序代码图像转置图像转置效果对比图效果对比图3.5 图像的旋转 必须指明图像绕着什么旋必须指明图像绕着什么旋转。一般图像的旋转是以图转。一般图像的旋转是以图像的像的中心为原点中心为原点，旋转一定，旋转一定的的角度角度。 旋转后，一

14、般会旋转后，一般会改变改变图像图像的大小。的大小。 11000cossin0sincos100yxyx旋转后：旋转后： x1=x0cos( )+y0sin() y1=-x0sin()+y0cos()图像旋转图像旋转for(y1=0;y1Hnew;y1+)for(x1=0;x1=0) & (x0=0) & (y01kx1且且ky1ky1时，原图像被放大，面时，原图像被放大，面积增加。积增加。 由于放大图像时产生了新的像素，由于放大图像时产生了新的像素，可通过插值算法来近似处理。可通过插值算法来近似处理。 当当kx=ky=2kx=ky=2时，图像放大时，图像放大2 2倍，原图倍，原图中的某一个像素

15、，对应新图的中的某一个像素，对应新图的4 4个像素。个像素。 图像放大图像放大 表表3.11 2 3 42 3 4 05 6 7 76 6 3 3 表表3.21 1 2 2 3 3 4 41 1 2 2 3 3 4 42 2 3 3 4 4 0 02 2 3 3 4 4 0 05 5 6 6 7 7 7 75 5 6 6 7 7 7 76 6 6 6 3 3 3 36 6 6 6 3 3 3 3图像放大图像放大 当当kx1kx1且且ky1ky newimagei*kx+mj*ky+n 放大实现步骤放大实现步骤for(j = 0; j height-1; j+)for(i = 0; i wide

16、-1; i+) lpSrc = (LPBYTE)p_data + wide * j + i;for(int n=0;nk1;n+) for(int m=0;mk2;m+)lpDst = (LPBYTE)temp + newwide *(j*k1+ n) + i*k2+m;*lpDst = *lpSrc;放大程序代码放大程序代码n依次循环每个像素。依次循环每个像素。n计算该象素在原图象中的坐标，计算该象素在原图象中的坐标，将原图的象素值赋给目标象素将原图的象素值赋给目标象素相应位置。相应位置。 newimageij=imagei/yj/y缩小实现步骤缩小实现步骤for(j = 0; j newheight-1; j+)for(i = 0; i = 0) & (i0 = 0) & (j0 height) lpSrc = (LPBYTE)p_data + wide * j0 + i0;*lpDst = *lpSrc; / 复制象素复