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Matlab图形界面图像的旋转、平移和缩放要点

Matlab图形界面图像的旋转、平移和缩放

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问题描述 (2)

摘要 (2)

正文 (3)

1、界面设计 (3)

2、打开图片功能 (4)

3、实现图片的任意角度的旋转 (5)

4、图像的平移 (8)

5、图像的缩放（放大与缩小） (12)

实验心得 (16)

附录： (16)

Matlab图形界面操作

------图像的旋转、平移和缩放

问题描述

期末运用学习的matlab知识通过图形用户界面对图片进行操作，实现如下功能。

●能够查找和读取计算机中存储图像。

●实现图像的旋转、平移、缩放等几何变换。

●通过matlab界面功能实现界面的完美布局。

●编写代码和回调函数实现上述功能。

摘要

本次任务旨在完成以下几个任务：

●整体分为四大模块：原图、旋转、平移和缩放。

●利用数字图像处理技术，以MATLAB为平台，建立一个实现设计主题的

简易处理系统。

●能显示输入图像、输出图像。

●程序代码要有注释说明，调用MATLAB函数要清楚并理解函数的功能、

使用范围，在设计说明书中要写清楚函数的功能和参数意义。

●完成自己课程设计说明书。

正文

1、界面设计

（1）在MATLAB命令窗口中输入“guide”，确定后，弹出GUI窗口。

（2）本次设计中，包含两个坐标轴（axes1、axes2），分别显示原图和处理后的图像。包含六个按钮（Push Button），分别实现“打开图片、保存处理后的图片、旋转、平移、放大、缩小以及退出功能”。

（3）旋转功能同时可以实现选择0—360度任意的度数，当选择不同的度数后，axes2位置就会显示不同选择角度的图片。如果需要保存该图片可以单击保存按钮进行保存。

（4）平移功能的实现，当单击平移按钮，可以有一个默认的平移位置。在设计中预设了几个固定位置，可以选择，分别是X单位Y单位方向都可以选择。达到平移的目的。

（5）放大和缩小功能类似，在界面上表现为选择不同的数据，反映出来不同大小的图片。

（6）操作完成后，点击退出功能，将询问是否退出，如果退出则点击“是”，不退出点击“我还要看看”。

2、打开图片功能

进入程序界面后，要实现几何操作，需要先打开一张图片。单击打开图片按钮，可以选择图片路径，从存储图片的地址任意旋转一张图片，图片就会显示在axes1的位置。效果如2-1所示：

图2-1

如果想再打开一张图片进行操作，可以再次单击“打开图片”按钮进行操作，效果如图2-2所示：

图2-2

3、实现图片的任意角度的旋转

该功能回调函数使用的是imrotate函数，其调用格式如下所示：

(1)函数说明及参数选择

I0=imrotate(loadImage,value);I0是处理后的图片。loadImage是定义的全局变量，当打开图片后，将新图片的值赋予该变量。Value值是传递过来的度数值。

(2)问题分析

如果value值是一个定值，在实现旋转功能时，仅能在一个位置，通过优化，实现任意角度旋转。

(3)运用的函数和方法

旋转功能涉及imrotate以及imshow函数，详细方法参考源代码。

(4)实验结果

点击旋转按钮，默认值为180度，效果如图3-1所示：

拖动滑动条，选择其他角度，实现旋转功能。旋转72度效果如图3-2所示：

旋转0度即不进行旋转，效果如图3-3所示：

通过验证，随意拖动滑动条，均可以正常显示，如图4-4所示：

更换其他图片实现旋转功能，效果图3-5所示：

图3-5

(5)结果分析：

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。

4、图像的平移

(1)问题分析：

图像平移是将一幅图像中所有的点都按照指定的平移量在水平、垂直方向移动，平移后的图像与原图像相同。平移后的图像上的每一点都可以在原图像中找到。

(2)实验方法：

设（x0，y0）为原图像上的一点，图像水平平移量△X，垂直平移量为△Y，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：x1=x0+△x；y1=y0+△y。该功能可以通过函数translate函数实现。关键代码se=translate(strel(1),[100 -100]); strel(1)表示图像不变，进行[Y X]方向的平移,se是设置的图像平移的距离。平移变量的旋转通过switch来判断并进行传递。

(3)实验结果：

平移量为（-100，-100）时，效果如图4-1所示：

平移量为（-50，-100）时，效果如图4-2所示：

平移量为（0，-100）时，效果如图4-3所示：

平移量为（-50，-100）时，效果如图4-4所示：

平移量为（100，0）时，效果如图4-5所示：

平移量为（100，100）时，效果如图4-6所示：

更换其他图片进行平移操作，效果如图4-7：

图4-7

(4)结果分析：

在设置的平移变量选项中，负数在X方向上代表向左平移，在Y轴上代表向上平移。选择不同的平移变量，图片将平移结果显示在对应的地方。超出显示区域的地方自动截取数据。

5、图像的缩放（放大与缩小）

(1)问题分析：

图像的放大和缩小是用同一个函数实现的，根据图像比例变换的原理及相应算法可得到。

(2)实验方法：

图像的放大和缩小的函数是imresize，核心代码如下：

I0=imresize(loadImage,value2);其中的value值代表放缩的倍数。

(3)实验结果：

点击放大按钮，默认的放大倍数15倍，如图5-1所示。

拖动滑动条，得到新的大小的图片，如图5-2所示：

放大1倍的效果如图5-3所示：

图5-3（放大1倍即原图大小）缩小效果图，图5-4所示:

图5-4（原图0.5倍）

随意拉动拖动条，得到缩小效果图，图5-6所示:

图5-6

当缩小时的value值调为0时，出现错误，说明，在缩小时，value值设置为0是不合适的，效果如图5-7所示。

图5-7

更换图片，改变缩小的变量数值，得到大小不一的图片，如图5-8所示：

图5-8

(4)结果分析：

在放大图片时，当按比例将原图像放大K倍，如果按照最近邻域法则需要将一个像素值添加在新图像的k×k的子块中。显然，如果放大倍数太大，按照这种方法处理会出现马赛克效应。

最简单的比例缩小时当fx=fy=0.5时，即图像被缩到一半大小，此时缩小后图像中的(0,0)像素对应于原图像中的(0,0)像素；(0,1)像素对应于原图像中的(0,2)像素；(1,0)像素对应于原图像中的(2,0)像素，以此类推。图像缩小之后，因为承载的数据量小了，所以画布可相应缩小。此时，只需在原图像基础上，每行隔一个像素取一点，每隔一行进行操作，即取原图的偶奇数行和偶奇数列构成新的图像。如果图像按任意比例缩小则需要计算选择的行和列。

实验心得

本次课程设计使我更深的了解了MATLAB的程序设计及图像处理的内容，复习了有关于图像处理方面的知识，同时也对于MATLAB这一功能强大的软件的使用更加的熟练，也学习到了很多新的知识，积累了一些经验，归结如下：更全面的认识了MATLAB这个软件，并且能够熟练的使用MATLAB的基本功能，掌握了MATLAB的程序设计的基本方式方法和步骤。

学习了图像的处理的各项基本函数的使用，特别对MATLAB的帮助功能有了很深刻的了解，能够独立的完成函数的编写及功能的实现，再也不是什么函数都需要使用网络来询问，学习了图像噪声的使用，让我对专业知识有了更深的了解，对我以后的学习很有方向性。

我对图像几何变换的原理，包括图像的平移变换，图像的旋转，图像的旋转及图像的放大与缩小等原理都有了更清楚的认识，也明白了它们的实现机制。对于使用MATLAB去实现数字图像的处理也有了更好的认识。

通过这次的课程设计，使我意识到所有的知识都是需要用实践去帮着理解的，所谓理论指导实践，很好的实践能帮助我们更好地去理解知识，对于知识的掌握更加牢靠。同时在复习以前所学知识的同时其实也实现了温故知新，对于旧知识有了新的理解。对于工程实践，要想实现预期的效果，必须明白它实现的机制和相应的算法，只有通过相应的理论来指导，我们才能有所创新，有所突破。

附录：

1、参考文献：

【1】贺兴华等. MATLAB7.x图像处理. 北京：人民邮电出版社，2006

【2】陈杰. MATLAB宝典. 北京：电子工业出版社，2007.

【3】张德丰. MATLAB数值分析与应用. 北京：国防工业出版社，2009

【4】[美]冈萨雷斯.温茨著. 数字图像处理.2版. 北京：电子工业出版社，2002 【5】汪晓银，邹庭荣. 数学软件与数学实验. 武汉：华中农业大学教务处，2007

【6】Rafael C.Gonzalez.数字图像处理（第三版）.电子工业出版社，2011

【7】杨丹，赵海滨，龙哲.MATLAB图像处理实例详解.清华大学出版社，2013

2、源代码：

（1）打开图片

try

isLoad=getappdata(handles.figure1,'isLoad');

if isLoad==0,

[fileName,filePath,filterIndex]=uigetfile(...

{'*.*','All files';},...

'选择图像文件','MultiSelect','off');

if isequal(fileName,0) || isequal(filePath,0),

return;

else

setappdata(handles.figure1,'fileName',fileName);

setappdata(handles.figure1,'filePath',filePath);

setappdata(handles.figure1,'isLoad',1);

file=fullfile(filePath,fileName);

axes(handles.axes1);

I=imread(file);

sizeI=size(I);

if length(sizeI)==3,

I=rgb2gray(I);

elseif length(sizeI)==2,

I=I;

else

errordlg('Error Happened.','Error');

end

setappdata(handles.figure1,'loadImage',I);

imshow(I);

end

else

btnName=questdlg('您已经打开一个文件，确定打开另一个？将覆盖当前的文件？','提示',...

'OK','Cancel','Cancel');

switch btnName,

case 'OK',

setappdata(handles.figure1,'isLoad',0);

feval(@pushbutton1_Callback,handles.pushbutton1,eventdata,handles);

case 'Cancel',

return;

end

catch

errordlg('You must open a BMP file.','Error');

end

（1）旋转：

value=get(handles.slider1,'Value');

loadImage=getappdata(handles.figure1,'loadImage');

axes(handles.axes2);

I0=imrotate(loadImage,value);

imshow(I0);

（2）平移：

try

x=get(handles.popupmenu3,'Value');

y=get(handles.popupmenu4,'Value');

loadImage=getappdata(handles.figure1,'loadImage');

switch x,

case 1,

switch y,

case 1,

se=translate(strel(1),[-100 -100]);