數(shù)字圖像處理幾何變換.ppt

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1、第五章數(shù)字圖像處理中的基本運(yùn)算本章主要內(nèi)容和基本要求數(shù)字圖像的基本代數(shù)運(yùn)算數(shù)字圖像的幾何運(yùn)算5.1數(shù)字圖像處理基本運(yùn)算的分類一、圖像處理算法的分類：?jiǎn)畏鶊D像————單幅圖像多幅圖像————單幅圖像多幅圖像或單幅圖像————數(shù)值/符號(hào)（圖像分析）二、根據(jù)基本運(yùn)算分類點(diǎn)運(yùn)算鄰域運(yùn)算5.2點(diǎn)運(yùn)算一、數(shù)字圖像的代數(shù)運(yùn)算1、基本代數(shù)運(yùn)算基礎(chǔ)：設(shè)圖像其運(yùn)算可以分為圖像自身的運(yùn)算和圖像間的運(yùn)算，從根本上而言可以看成對(duì)圖像位置的運(yùn)算或?qū)υ撐恢蒙匣叶燃?jí)的運(yùn)算。基本代數(shù)運(yùn)算：圖像象素幾何位置不變圖像灰度級(jí)的加、減、乘、除等運(yùn)算。幾何運(yùn)算：圖像象素位置變

2、換后，經(jīng)過計(jì)算，確定該象素灰度的運(yùn)算。例如圖像f和g：代數(shù)運(yùn)算就是二者點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的加、減、乘、除運(yùn)算。對(duì)f圖所有灰度加c級(jí)灰度可作如下處理：J=f+c給整幅圖像增加灰度級(jí)會(huì)使圖像亮度得到提高整體偏亮，給個(gè)別象素加灰度值可以使目標(biāo)景物突出，例如：給一幅圖像乘以一個(gè)系數(shù)，可以改變圖像的灰度級(jí)范圍如：原來是20－200的灰度級(jí)范圍，乘以2則有40－400的灰度級(jí)范圍兩幅連續(xù)的圖像運(yùn)算可以有基本運(yùn)算組合而成如：K＝af＋bg：二、代數(shù)運(yùn)算的用途可以對(duì)同一場(chǎng)景的多幅圖像求平均，以降低加性零值平穩(wěn)噪聲。兩幅圖像疊加達(dá)到二次曝光的效果。減去圖中不需要

3、的加性噪聲。計(jì)算兩幅場(chǎng)景的變化。檢測(cè)輪廓，確定輪廓現(xiàn)。5.3圖像的幾何運(yùn)算幾何運(yùn)算也叫幾何變換：包括圖象的平移，旋轉(zhuǎn)，鏡象變換，轉(zhuǎn)置，放縮等。一．平移(translation)將圖像沿水平或垂直方向移動(dòng)位置后，獲得新的圖像的變換方式。例如：圖像坐標(biāo)中象素點(diǎn)（x0,y0)移動(dòng)到（x1,y1)位置灰度不變。（x0,y0)點(diǎn)，經(jīng)過平移（tx,ty），變?yōu)辄c(diǎn)（x1,y1）兩點(diǎn)之間的關(guān)系為：x1=x0+tx;y1=y0+ty.以矩陣的形式表示為:我們更關(guān)心的是它的逆變換：因?yàn)椋何覀兿胫赖氖瞧揭坪蟮膱D象中每個(gè)像素的顏色。x0=x1-tx,y0

4、=y1-ty例如：新圖中左上角點(diǎn)的RGB值是多少？很顯然，該點(diǎn)是原圖中的某一點(diǎn)經(jīng)過平移后得到的，這兩點(diǎn)的顏色肯定是一樣的，所以只要知道了原圖那點(diǎn)的RGB值即可。那么到底新圖中的左上角點(diǎn)對(duì)應(yīng)原圖中的哪一點(diǎn)呢？將左上角點(diǎn)的坐標(biāo)（0,0）代入公式(2)，得到x0=-tx；y0=-ty；所以新圖中的(0,0)點(diǎn)的顏色和原圖中（-tx,-ty）的一樣。設(shè)用表示新圖，用表示原圖。在新圖的坐標(biāo)系中是左上角的象素，原圖中的象素在新坐標(biāo)系中的位置變成了f（－tx,-ty)，新的坐標(biāo)系中g(shù)(0,0)＝f(-tx,-ty)。例如：平移后出現(xiàn)的問題1、如果

5、新圖中有一點(diǎn)（x1,y1），按照公式(2)得到的(x0,y0)不在原圖中該怎么辦？通常的做法是，把該點(diǎn)的RGB值統(tǒng)一設(shè)成(0,0,0)或者(255,255,255)。2、平移后的圖象是否要放大？一種做法是不放大，移出的部分被截?cái)啵缦聢D所示，圖2為原圖，圖3為移動(dòng)后的圖。這種處理，文件大小不會(huì)改變。平移前的圖平移后的圖像還有一種做法是：將圖象放大，使得能夠顯示下所有部分移動(dòng)后被放大圖像這種處理，文件大小要改變。設(shè)原圖的寬和高分別是w1,h1則新圖的寬和高變?yōu)閣1+

6、tx

7、和h1+

8、ty

9、，加絕對(duì)值符號(hào)是因?yàn)閠x,ty有可能為負(fù).下面

10、給出Translation的源代碼。算法的思想是先將所有區(qū)域填成白色，然后找平移后顯示區(qū)域的左上角點(diǎn)(x0,y0)和右下角點(diǎn)(x1,y1)。分幾種情況：先看x方向(width指圖象的寬度)1.tx≤-width很顯然，圖象完全移出了屏幕，不用做任何處理2．-width

11、tx

12、,對(duì)應(yīng)原圖的范圍從

13、tx

14、到width圖53．0

15、的范圍從0到width-tx圖64．tx≥width,圖象完全移出了屏幕，不用做任何處理。y方向是對(duì)應(yīng)的（height表示圖象的高度1．ty≤-height，圖象完全移出了屏幕，不用做任何處理2．-height

16、ty

17、,對(duì)應(yīng)原圖的范圍從

18、ty

19、到height3．0

20、用memcpy函數(shù)，從(x0,y0)點(diǎn)開始，一次可以拷貝一整行（寬度為x1-x0），然后將內(nèi)存指針移到(x0,y0+1)處，拷貝下一行，這樣拷貝(y1-y0)行就完成了全部操作，避免了一個(gè)一個(gè)像素的計(jì)算，提高了效率。二、旋轉(zhuǎn)(rota