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基于Matlab的数字图像几何变换的实现

基于Matlab的数字图像几何变换的实现
基于Matlab的数字图像几何变换的实现

通信专业课程设计二(论文)

目录

第1章前言............................................................. - 1 - 1.1数字图像概述 . (1)

1.2数字图像几何变换介绍 (2)

第2章图像几何变换理论......................................... - 3 -2.1图像缩放原理...................................................... - 3 - 2.2图像旋转原理...................................................... - 4 - 2.3图像剪取原理...................................................... - 6 - 第3章数字图像几何变换实现............................................. - 7 - 3.1数字图像缩放 . (7)

3.1.1 IMRESIZE函数..................................... 错误!未定义书签。

3.1.2数字图象缩放................................................... - 7 - 3.2数字图像旋转 (10)

3.2.1 IMROTATE函数..................................... 错误!未定义书签。

3.2.2数字图象旋转.................................................. - 10 - 3.3数字图像剪取 (12)

3.3.1IMCOPY函数 (12)

3.3.2数字图象剪取.................................................. - 12 - 第4章结论............................................................ - 15 - 参考文献............................................................... - 16 - 附录................................................................... - 17 -

第1章 前言

1.1数字图像概述

在20世纪20年代,图像处理首次应用于改善伦敦和纽约之间海底电缆发送的图片质量。直到20世纪50年代数字计算机发展到一定水平后,数字图像处理才真正引起人们的兴趣。1964年美国喷气推进实验室(JPL ),用计算机对“徘徊者2号”太空船发回的大批月球照片进行处理,受到明显的效果。60年代末,数字图像处理已经形成了比较完善的体系,形成一门新的学科。60年代到70年代,由于离散数学的创立和完善,使数字图像处理技术得到迅猛的发展,理论和方法进一步完善,应用范围更加广阔。这一时期,图像处理主要与模式识别和图像理解的研究相联系,如文字识别、医学图像处理、遥感图像的处理等。70年代后期至今,各个应用领域对数字图像处理提出越来越高的要求,促进这门学科向更高级的方向发展,特别是在景物理解和机器视觉方面,图像由二维处理变成三维解释。近几年来随着计算机和各个领域研究的迅速发展,科学计算可视化、多媒体技术等的研究和应用,数字图像处理从一个专门领域的学科变成了一种新型的科学研究和人机界面的工具。从二十世纪六十年代美国航空和太空总署(NASA)的喷气推进实验室第一次使用计算机对太空船发回的大批月球图片进行处理到信息技术不断提高的今天,数字图像的应用处理技术得到了广泛的应用,形成了自己的技术特色和完善的学科体系。

用计算机进行图像处理的前提是图像必须以数字格式存储,我们把以数字格式存放的图像称之为数字图像。常见的各种照片、图片、海报、广告画等均属模拟图像,要将模拟图像数字化后生成数字图像,需要利用数字化设备。目前,将模拟图像数字化的主要设备是扫描仪,将视频画面数字化的设备有图像采集卡。当然,也可以利用数码照相机直接拍摄以数字格式存放的数字图像。模拟图像经扫描仪进行数字化或由数码相机拍摄的自然景物图像,在计算机中均是以数字格式存储的。既然是数字,计算机当然可以方便地进行各种处理,以达到视觉效果和特殊效果。

在计算机中,图像被分割成如下所示的像素(Pixel ),各像素的灰度值用整数表示。一幅N M ?个像素的数字图像,其像素灰度值可以用M 行、N 列的矩阵G 表示:

?????

???????=MN M M N N g g g g g g g g g G (2122221)

11211 (1-1)

1.2 数字图像几何变换介绍

我们在处理图像时往往会遇到需要对图像进行几何变换的一些问题。图像的几何变换时图像处理和图像分析的基础内容之一,它不仅提供了产生某些图像的可能,而且还可以使图像处理和分析的程序简单化,特别是图像具有一定的规律性时,一个图像可以由另一个图像通过几何变换来实现。所以,为了提高图像处理和分析程序设计的速度和质量,开拓图像程序应用范围的新领域,对图像进行几何变换是十分必要的。

图像的几何变换不改变图像的像素值,而是改变像素所在的几何位置。从变换的性质分,图像的几何变换有图像的位置变换(平移、镜像、旋转)、图像的形状变换(放大、缩小、错切)等基本变换以及图像的复合变换等。其中使用最频繁的是图像的缩放和旋转,不论照片、图画、书报,还是医学X光和卫星遥感图像都会用到这两项技术。

MATLAB全称是Matrix Laboratory(矩阵实验室),一开始它是一种专门用于矩阵数值计算的软件,从这一点上也可以看出,它在矩阵运算上有自己独特的特点。实际上MATLAB中的绝大多数的运算都是通过矩阵这一形式进行的。这一特点也就决定了MATLAB在处理数字图像上的独特优势。理论上讲,图像是一种二维的连续函数,然而在计算机上对图像进行数字处理的时候,首先必须对其在空间和亮度上进行数字化,这就是图像的采样和量化的过程。二维图像进行均匀采样,就可以得到一幅离散化成M×N样本的数字图像,该数字图像是一个整数阵列,因而用矩阵来描述该数字图像是最直观最简便的了。而MATLAB的长处就是处理矩阵运算,因此用MATLAB处理数字图像非常的方便。在本文中我们用MATLAB的图像处理工具包实现了图像的缩放、旋转和剪取。

图像处理工具包是由一系列支持图像处理操作的函数组成的。所支持的图像处理操作有:图像的几何操作、邻域和区域操作、图像变换、图像恢复与增强、线性滤波和滤波器设计、变换(DCT变换等) 、图像分析和统计、二值图像操作等。下面就MATLAB 在图像处理中各方面的应用分别进行介绍:(1) 图像文件格式的读写和显示。(2) 图像处理的基本运算。(3) 图像变换。(4) 图像的分析和增强。(5) 图像的数学形态学处理。

以上所提到的MATLAB在图像中的应用都是由相应的MATLAB函数来实现的,使用时,只需按照函数的调用语法正确输入参数即可。[1]

第2章 图像几何变换理论

2.1图像缩放原理

图像比例缩放是指将给定的图像在x 轴方向按比例缩放fx 倍,在y 轴按比例缩放fy 倍,从而获得一幅新的图像。如果fy fx =,即在x 轴方向和y 轴方向缩放的比率相同,称这样的比例缩放为图像的全比例缩放。如果fy fx ≠,图像的比例缩放会改变原始图象的像素间的相对位置,产生几何畸变。

设原图像中的点),(000y x P 比例缩放后,在新图像中的对应点为),(y x P ,则比例缩放前后两点),(000y x P 、),(y x P 之间的关系用矩阵形式可以表示为

????????????????????=??????????1100

0000100y x fy fx y x (2-6) 其逆运算为

???????????????????????????=??????????110001000

1100y x fy fx

y x (2-7) 即

???

????==fy y

y fx x x 00 (2-8) 比例缩放所产生的图像中的像素可能在原图像中找不到相应得像素点,这样就必须进行插值处理。有关插值的内容在后面我们会讨论。下面首先讨论图像的比例缩小。最简单的比例缩小时当2

1==fy fx 时,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。

如果N M ?大小的原图像),(y x F 缩小为kN kM ?大小)1(

))int(),(int(),(y c x c F y x I ??= (2-9) 其中,k

c 1=。由此公式可以构造出新图像。 当fy fx ≠)0,(>fy fx 时,图像不按比例缩小,这种操作因为在x 方向和y 方向的缩小比例不同,一定会带来图像的几何畸变。图像不按比例缩小的方法是:如果N M ?大小的旧图),(y x F 缩小为)1,1(2121<

))int(),(int(),(21y c x c F y x I ??= (2-10) 其中2

2111,1k c k c ==,由此公式可以构造出新图像。 图像的缩小操作中,是在现有的信息里如何挑选所需要的有用信息。而在图像的放大操作中,则需要对尺寸放大后所多出来的空格填入适当的像素值,这是信息的估计问题,所以较图像的缩小要难一些。当2==fy fx 时,图像被按全比例放大二倍,放大后图像中的(0,0)像素对应于原图中的(0,0)像素;(0,1)像素对应于原图中的(0,0.5)像素,该像素不存在,可以近似为(0,0)也可以近似为(0,1);(0,2)像素对应于原图像中的(0,1)像素;(1,0)像素对应于原图中的(0.5,0),它的像素值近似于(0,0)或(1,0)像素;(2,0)像素对应于原图中的(1,0)像素,依此类推。其实这是将原图像每行中的像素重复取值一遍,然后每行重复一次。

按比例将原图像放大k 倍时,如果按照最近邻域法则需要将一个像素值添在新图像的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。当

fy fx ≠)0,(>fy fx 时,

图像在x 方向和y 方向不按比例放大,此时这种操作由于x 方向和y 方向的放大倍数不同,一定会带来图像的几何畸变。放大的方法是将原图像的一个像素添到新图像的一个21k k ?的子块中去。为了提高几何变换后的图像质量,常采用线性插值法。该方法的原理是,当求出的分数地址与像素点不一致时,求出周围四个像素点的距离比,根据该比率,由四个邻域的像素灰度值进行线性插值。

2.2图像旋转原理

一般图像的旋转是以图像的中心为原点,将图像上的所有像素都旋转一个相同的角度。图像的旋转变换时图像的位置变换,但旋转后,图像的大小一般会改变。在图像旋转变换中既可以把转出显示区域的图像截去,也可以扩大图像范围以显示所有的图像。

非常全非常详细的MATLAB数字图像处理技术

MATLAB数字图像处理 1 概述 BW=dither(I)灰度转成二值图; X=dither(RGB,map)RGB转成灰度图,用户需要提供一个Colormap; [X,map]=gray2ind(I,n)灰度到索引; [X,map]=gray2ind(BW,n)二值图到索引,map可由gray(n)产生。灰度图n默认64,二值图默认2; X=graylice(I,n)灰度图到索引图,门限1/n,2/n,…,(n-1)/n,X=graylice(I,v)给定门限向量v; BW=im2bw(I,level)灰度图I到二值图; BW=im2bw(X,map,level)索引图X到二值图;level是阈值门限,超过像素为1,其余置0,level在[0,1]之间。 BW=im2bw(RGB,level)RGB到二值图; I=ind2gray(X,map)索引图到灰度图; RGB=ind2rgb(X,map)索引图到RGB; I=rgb2gray(RGB)RGB到灰度图。 2 图像运算 2.1 图像的读写 MATLAB支持的图像格式有bmp,gif,ico,jpg,png,cur,pcx,xwd和tif。 读取(imread): [1] A=imread(filename,fmt) [2] [X,map]=imread(filename,fmt) [3] […]=imread(filename) [4] […]=imread(URL,…) 说明:filename是图像文件名,如果不在搜索路径下应是图像的全路径,fmt是图像文件扩展名字符串。前者可读入二值图、灰度图、彩图(主要是RGB);第二个读入索引图,map 为索引图对应的Colormap,即其相关联的颜色映射表,若不是索引图则map为空。URL表示引自Internet URL中的图像。 写入(imwrite): [1] R=imwrite(A,filename,fmt); [2] R=imwrite(X,map,filename,fmt); [3] R=imwrite(…,filename); [4] R=imwrite(…,Param1,V al1,Param2,Val2) 说明:针对第四个,该语句用于指定HDF,JPEG,PBM,PGM,PNG,PPM,TIFF等类型输出文件的不同参数。例如HDF的Quality,Compression,WriteMode;JPEG的BitDepth,Comment:Empty or not,Mode:lossy or lossless,Quality等。 2.2 图像的显示 方法1:使用Image Viewer(图像浏览器),即运用imview函数。 同时显示多帧图像的所有帧,可用到montage函数。

matlab 图像的几何变换与彩色处理

实验四、图像的几何变换与彩色处理 一、实验目的 1理解和掌握图像的平移、垂直镜像变换、水平镜像变换、缩放和旋转的原理和应用; 2熟悉图像几何变换的MATLAB操作和基本功能 3 掌握彩色图像处理的基本技术 二、实验步骤 1 启动MATLAB程序,读入图像并对图像文件分别进行平移、垂直镜像变换、水平镜像变换、缩放和旋转操作 %%%%%%平移 >> flowerImg=imread('flower.jpg'); >> se=translate(strel(1),[100 100]); >> img2=imdilate(flowerImg,se); >> subplot(1,2,1); >> imshow(flowerImg); >> subplot(1,2,2); >> imshow(img2);

I1=imread('flower.jpg'); I1=double(I1); H=size(I1); I2(1:H(1),1:H(2),1:H(3))=I1(H(1):-1:1,1:H(2),1:H(3)); I3(1:H(1),1:H(2),1:H(3))=I1(1:H(1),H(2):-1:1,1:H(3)); Subplot(2,2,1); Imshow(uint8(I1)); Title('原图'); Subplot(2,2,2); Imshow(uint8(I3)); Title('水平镜像'); Subplot(2,2,3); Imshow(uint8(I2)); Title('垂直镜像'); img1=imread('flower.jpg'); figure,imshow(img1); %%%%%%缩放 img2=imresize(img1,0.25); figure,imshow(img2); imwrite(img2,'a2.jpg');

基于MATLAB的图像复原

基于MATLAB的图像复原 摘要 随着信息技术的发展,数字图像像已经充斥着人们身边的任意一个角落。由于图像的传送、转换,或者其他原因,可能会造成图像的降质、模糊、变形、质量下降、失真或者其他情况的图像的受损。本设计就针对“图像受损”的问题,在MATLAB环境中实现了利用几何失真校正方法来恢复被损坏的图像。几何失真校正要处理的则是在处理的过程,由于成像系统的非线性,成像后的图像与原图像相比,会产生比例失调,甚至扭曲的图像。 图像复原从理论到实际的操作的实现,不仅能改善图片的视觉效果和保真程度,还有利于后续的图片处理,这对医疗摄像、文物复原、视频监控等领域都具有很重要的意义。 关键字:图像复原;MATLAB;几何失真校正

目录 摘要 (1) 1 MATLAB 6.x 信号处理 (1) 2 图像复原的方法及其应用 (13) 2.1 图像复原的方法 (13) 2.2 图像复原的应用 (14) 3 几何失真校正实现 (15) 3.1 空间变换 (15) 3.1.1 已知()y x r,和()y x s,条件下的几何校正 (16) 3.1.2 ()y x r,和()y x s,未知条件下的几何失真 (16) 3.2 灰度插值 (17) 3.3 结果分析 (19) 参考文献 (20) 附录 (21)

1 MATLAB 6.x信号处理 (1)对MATLAB 6 进行了简介,包括程序设计环境、基本操作、绘图功能、M文件以及MATLAB 6 的稀疏矩阵这五个部分。MATLAB的工作环境有命令窗口、启动平台、工作空间、命令历史记录与当前路径窗口这四部分。M文件的编辑调试环境有四个部分的设置,分别是:Editor/Debugger的参数设置,字体与颜色的设置,显示方式的设置,键盘与缩进的设置。MATLAB采用路径搜索的方法来查找文件系统的M文件,常用的命令文件组在MATLAB文件夹中,其他M文件组在各种工具箱中。基本操作主要是对一些常用的基本常识、矩阵运算及分解、数据分析与统计这三方面进行阐述。MATLAB的基本操作对象时矩阵,所以对于矩阵的输入、复数与复数矩阵、固定变量、获取工作空间信息、函数、帮助命令进行了具体的描述。矩阵运算是MATLAB的基础,所有参与运算的数都被看做为矩阵。MATLAB中共有四大矩阵分解函数:三角分解、正交分解、奇异值分解以及特征值分解。数据分析与统计包括面向列的数据分析、数据预处理、协方差矩阵与相关系数矩阵、曲线拟合这四部分。MATLAB 中含有丰富的图形绘制寒素,包括二维图形绘制、三维图像绘制以及通用绘图工具函数等,同时还包括一些专业绘图函数,因此其具有很强大的绘图功能。简单的二维曲线可以用函数plot来绘制,而简单的三维曲线图则用plot3来绘制。在绘制图形时,MATLAB自动选择坐标轴表示的数值范围,并用一定的数据间隔标记做标注的数据,当然自己也可以指定坐标轴的范围与数据间隔。专业的绘图函数有绘梯度图制条形图、饼图、三维饼图、箭头图、星点图、阶梯图以及等高线。M文件时用户自己通过文本编辑器或字处理器生成的,且其之间可以相互调用,用户可以根据自己的需要,自我编写M文件。M文件从功能上可以分为底稿文件与函数文件两类,其中底稿文件是由一系列MATLAB语句组成的,而函数文件的第一行必须包含关键字“function”,二者的区别在于函数文件可以接受输入参数,并可返回输出参数,而底稿文件不具备参数传递的功能;在函数文件中定义及使用的变量大都是局部变量,只在本函数的工作区内有效,一旦退出该函数,即为无效变量,而底稿文件中定义或使用的变量都是全局变量,在退出文件后仍为有效变量。稀疏矩阵是一种特殊类型的矩阵,

基于MATLAB数字图像处理杂草识别

基于数字图像处理的杂草识别 班级:信息5班 组员:李辉李少杰李港深胡欣阳 学号:04141394 04141395 04141393 0414139 指导教师:蔡利梅 组员分工: 李辉:部分程序,查找资料 李少杰:实验报告,PPT,演讲 李港深:部分程序,实验报告 胡欣阳:部分程序,实验报告

摘要 杂草同农田作物争夺阳光和养分,严重影响了农作物的生长。为了达到除草的目的,人们开始喷洒大量的除草剂来进行除草。可是却忽略了除草剂的不当使用给人、畜以及环境造成的危害。本文从实际应用出发,设计了一个基于数字图像处理的杂草图像特征提取及识别设计方案。运行在参考了前人研究成果的基础上,不断将算法改进,找出适合于MATLAB杂草识别的可行性方法。本文对杂草图像的处理和识别方法进行研究。采集来的图像经常会有模糊现象的发生,对模糊图像的恢复处理做了大量的研究试验,得出维纳滤波具有较好的恢复效果;绿色植物和土壤背景的分割试验中,提出了一种基于彩色图像的二值化方法,可以不经过彩色图像灰度化就能够直接把绿色植物与土壤背景分割开,和以往的分割方法相比处理速度快,分割效果好,更加满足实时性;杂草和作物的分割主要研究了行间杂草和作物的分割,参考国内外资料,并进行研究试验,表明运用位置特征识别法有很好的分割效果,寻找作物中心行采用了简单快速的像素位置直方图法,采用了区域生长,和其他方法相比减少了重复操作,节省了时间,满足实时处理的要求;分割后的图像为只含有杂草的二值图像,通常会有一些残余的叶片和颗粒的噪声,通过形态学滤波或中值滤波去除噪声。 1、研究目的及意义 杂草是生态系统中的一员,农田杂草是农业生态系统中的一个

数字图像处理实验程序MATLAB.

实验一 内容(一) (1)彩色图像变灰度图像 A=imread('1.jpg'); B=rgb2gray(A); figure subplot(1,2,1), imshow(A) title('原图') subplot(1,2,2), imshow(B) title('原图灰度图像') (2)彩色图像变索引图像 A=imread('1.jpg'); figure subplot(1,2,1), imshow(A) title('原图') [X,map]=rgb2ind(A,128); subplot(1,2,2), imshow(X,map) title('原图索引图像') (3)彩色图像变二值图像 A=imread('1.jpg'); figure subplot(1,2,1), imshow(A) title('原图') C=im2bw(A,0.2); subplot(1,2,2), imshow(C) title('原图二值图像') (4)灰度图像变索引图像(一) A=imread('1.jpg'); figure B=rgb2gray(A); subplot(1,2,1), imshow(B) title('灰度图像') C=grayslice(B,39); subplot(1,2,2), imshow(C) title('灰度变索引图像')

(5)灰度图像变索引图像(二) A=imread('1.jpg'); figure B=rgb2gray(A); subplot(1,2,1), imshow(B) title('灰度图像') [X,map]=gray2ind(B,63); subplot(1,2,2), imshow(X,map) title('灰度变索引图像') (6)灰度图像变彩色图像 A=imread('1.jpg'); figure B=rgb2gray(A); subplot(1,2,1), imshow(B) title('灰度图像') C=gray2rgb(B,map); subplot(1,2,2), imshow(C) title('灰度变彩色图像') 内容(二) (1)灰度平均值 A=imread('1.jpg'); figure B=rgb2gray(A); subplot(1,2,1), imshow(B) title('灰度图像') B=double(B); [m,n]=size(B); sumg=0.0; for i=1:m; for j=1:n; sumg=sumg+B(i,j); end end avg=sumg/(m*n) % 均值 maxg=max(max(B)) % 区域最大灰度ming=min(min(B)) % 区域最小灰度 (2)彩色平均值

非常全非常详细的MATLAB数字图像处理技术

MATLAB数字图像处理 1 概述 BW=dither(I)灰度转成二值图; X=dither(RGB,map)RGB转成灰度图,用户需要提供一个Colormap; [X,map]=gray2ind(I,n)灰度到索引; [X,map]=gray2ind(BW,n)二值图到索引,map可由gray(n)产生。灰度图n 默认64,二值图默认2; X=graylice(I,n)灰度图到索引图,门限1/n,2/n,…,(n-1)/n,X=graylice(I,v)给定门限向量v; BW=im2bw(I,level)灰度图I到二值图; BW=im2bw(X,map,level)索引图X到二值图;level是阈值门限,超过像素为1,其余置0,level在[0,1]之间。 BW=im2bw(RGB,level)RGB到二值图; I=ind2gray(X,map)索引图到灰度图; RGB=ind2rgb(X,map)索引图到RGB; I=rgb2gray(RGB)RGB到灰度图。 2 图像运算 2.1图像的读写 MATLAB支持的图像格式有bmp,gif,ico,jpg,png,cur,pcx,xwd和tif。 读取(imread): [1]A=imread(filename,fmt) [2] [X,map]=imread(filename,fmt) [3] […]=imread(filename) [4] […]=imread(URL,…) 说明:filename是图像文件名,如果不在搜索路径下应是图像的全路径,fmt是图像文件扩展名字符串。前者可读入二值图、灰度图、彩图(主要是RGB);第二个读入索引图,map 为索引图对应的Colormap,即其相关联的颜色映射表,若不是索引图则map为空。URL表示引自Internet URL中的图像。 写入(imwrite): [1] R=imwrite(A,filename,fmt); [2] R=imwrite(X,map,filename,fmt); [3] R=imwrite(…,filename); [4] R=imwrite(…,Param1,Val1,Param2,Val2) 说明:针对第四个,该语句用于指定HDF,JPEG,PBM,PGM,PNG,PPM,TIFF等类型输出文件的不同参数。例如HDF的Quality,Compression,WriteMode;JPEG的BitDepth,Comment:Emptyor not,Mode:lossy orlossless,Quality等。 2.2 图像的显示 方法1:使用Image Viewer(图像浏览器),即运用imview函数。

基于matlab的图像分析

目录 1 引言 (1) 2 基于MATLAB的FFT算法实现 (2) 2.1系统总体流程图 (2) 2.2 FFT运算规律及编程思想 (2) 2.2.1图像信号的采集 (2) 2.2.2 DIT-FFT算法的基本原理 (3) 2.2.3 FFT算法的运算规律及编程思想 (5) 3 Matlab程序实现 (7) 3.1程序运行结果 (7) 3.2对比结果分析 (8) 4 系统人机对话界面 (9) 4.1 GUI简介 (9) 4.2 界面设计 (9) 4.3 运行调试 (10) 5 Matlab软件简介 (11) 6 心得体会 (12) 参考文献 (13) 附录Ⅰ (14) 附录Ⅱ (18)

1 引言 MATLAB是矩阵实验室(Matrix Laboratory)的简称,是美国MathWorks 公司出品的商数学软件,用于算法开发、数据可视化、数据分析以及数值计算的高级技术计算语言和交互式环境,主要包括MATLAB和Simulink两大部分。 MATLAB 的应用范围非常广,包括信号和图像处理、通讯、控制系统设计、测试和测量、财务建模和分析以及计算生物学等众多应用领域。附加的工具箱(单独提供的专用MATLAB 函数集)扩展了MATLAB 环境,以解决这些应用领域内特定类型的问题。它以矩阵运算为基础,把计算、可视化、程序设计融合在一个简单易用的交互式工作环境中,是一款数据分析和处理功能都非常强大的工程适用软件。它可以将声音文件变换为离散的数据文件,然后利用其强大的矩阵运算能力处理数据,如数据滤波、傅立叶变换、时域和频域分析、声音回放以及各种图的呈现等,它的信号处理与分析工具箱位语音信号分析提供了十分丰富的功能函数,利用这些功能函数可以快捷而又方便的完成语音信号的处理和分析以及信号的可视化。数字信号处理是MATLAB重要应用的领域之一。 对于有限长序列x(n),若要求其N点的傅里叶变换(DFT)需要经过2N次复数乘法运算和N*(N-1)次复数加法运算。随着N的增加,运算量将急剧增加,而在实际问题中,N往往是较大的,如当N=1024时,完成复数乘法和复数加法的次数分别为百万以上,无论是用通用计算机还是用DSP芯片,都需要消耗大量的时间和机器内存,不能满足实时的要求。因此,DFT的这种运算只能进行理论上的计算,不适合对实时处理要求高的场合。因此,研究作为DSP的快速算法的FFT是相当必要的,快速傅里叶变换(FFT)是为提高DFT运算速度而采用的一种算法,快速算法的种类很多,而且目前仍在改进和提高,它是根据离散傅里叶变换的奇、偶、虚、实等特性,对离散傅立叶变换的算法进行改进获得的。基于本学期所学的DIT-FFT的运算规律和编程思想以及Matlab的学习和使用,本课设要求在Matlab环境下编写基2 DIT-FFT算法实现对离散信号的快速傅里叶变换,再与Matlab软件自带的FFT函数实现对离散信号的傅里叶变换进行比较,如果得到的频谱相同,那么我们编写的程序就是正确的。本次课程设计是实现对选定图片进行FFT计算、还原(IFFT计算),并与系统FFT函数做对比,进行分析。如果有能力可以选做系统人机对话界面。用GUI界面完成人机交互方便使用的。本课程设计主要是对数字信号的分析。

基于Matlab的数字图像处理系统毕业设计论文

论文(设计)题目: 基于MATLAB的数字图像处理系统设计 姓名宋立涛 学号201211867 学院信息学院 专业电子与通信工程 年级2012级 2013年6月16日

基于MATLAB的数字图像处理系统设计 摘要 MATLAB 作为国内外流行的数字计算软件,具有强大的图像处理功能,界面简洁,操作直观,容易上手,而且是图像处理系统的理想开发工具。 笔者阐述了一种基于MATLAB的数字图像处理系统设计,其中包括图像处理领域的大部分算法,运用MATLAB 的图像处理工具箱对算法进行了实现,论述了利用系统进行图像显示、图形表换及图像处理过程,系统支持索引图像、灰度图像、二值图像、RGB 图像等图像类型;支持BMP、GIF、JPEG、TIFF、PNG 等图像文件格式的读,写和显示。 上述功能均是在MA TLAB 语言的基础上,编写代码实现的。这些功能在日常生活中有很强的应用价值,对于运算量大、过程复杂、速度慢的功能,利用MATLAB 可以既能快速得到数据结果,又能得到比较直观的图示。 关键词:MATLAB 数字图像处理图像处理工具箱图像变换

第一章绪论 1.1 研究目的及意义 图像信息是人类获得外界信息的主要来源,近代科学研究、军事技术、工农业生产、医学、气象及天文学等领域中,人们越来越多地利用图像信息来认识和判断事物,解决实际问题,由此可见图像信息的重要性,数字图像处理技术将会伴随着未来信息领域技术的发展,更加深入到生产和科研活动中,成为人类生产和生活中必不可少的内容。 MATLAB 软件不断吸收各学科领域权威人士所编写的实用程序,经过多年的逐步发展与不断完善,是近几年来在国内外广泛流行的一种可视化科学计算软件。MATLAB 语言是一种面向科学与工程计算的高级语言,允许用数学形式的语言来编写程序,比Basic、Fortan、C 等高级语言更加接近我们书写计算公式的思维方式,用MATLAB 编写程序犹如在演算纸上排列出公式与求解问题一样。它编写简单、编程效率高并且通俗易懂。 1.2 国内外研究现状 1.2.1 国内研究现状 国内在此领域的研究中具有代表性的是清华大学研制的数字图像处理实验开发系统TDB-IDK 和南京东大互联技术有限公司研制的数字图像采集传输与处理实验软件。 TDB-IDK 系列产品是一款基于TMS320C6000 DSP 数字信号处理器的高级视频和图像系统,也是一套DSP 的完整的视频、图像解决方案,该系统适合院校、研究所和企业进行视频、图像方面的实验与开发。该软件能够完成图像采集输入程序、图像输出程序、图像基本算法程序。可实现对图像信号的实时分析,图像数据相对DSP独立方便开发人员对图像进行处理,该产品融合DSP 和FPGACPLD 两个高端技术,可以根据用户的具体需求合理改动,可以分析黑白和彩色信号,可以完成图形显示功能。 南京东大互联技术有限公司研制的数字图像采集传输与处理实验软件可实现数字图像的采集、传输与处理。可利用软件及图像采集与传输设备,采集图像并实现点对点的数字图像传输,可以观察理解多种图像处理技术的效果和差别,

MATLAB实现图像的平移缩放和旋转要点

数字图像处理课程设计 题目图像的几何变换重建 系 (部) 信息工程系 班级 姓名 学号 指导教师 2013 年 12 月 16 日至 12 月 27 日共 2 周 2013年 12 月 27 日

数字图像处理课程设计任务书

课程设计成绩评定表

目录 1 引言 (4) 1.1课程设计的目的.......................... 错误!未定义书签。 1.2课程设计的任务.......................... 错误!未定义书签。 1.3课程设计的要求.......................... 错误!未定义书签。 1.4开发工具................................ 错误!未定义书签。2设计内容 (4) 2.1设计内容 (4) 2.2 系统框图 (4) 3 设计方案 (5) 3.1功能模块的划分 (5) 3.2算法描述 (5) 3.3实现主要功能的原理和方法 (8) 3.3.1最近邻域插值法 (8) 3.3.2双线性插值法 (8) 4功能模块的具体实现 (10) 4.1 模块功能 (10) 4.2流程图 (11) 4.3程序清单及各模块的实现效果图 (11) 4.4 系统仿真与调试 (21) 5 总结与体会 (22) 参考文献 (22) 附录 (23)

1 引言 2设计内容 2.1设计内容 我选取的是图像的几何变换,设计内容如下, (1)能够读取和存储图像。 (2)实现图像的平移、缩放、旋转几何变换。 (3)分别采用最近邻插值和双线性插值技术进行图像重建。 (4)编写代码实现上述功能。 图2-1系统框图 本次课设所做的图像几何变换包括平移变换、缩放变换和旋转变换。缩放变换和旋转变换均用双线性插值变换和最近邻插值变换两种方法来做,对图像进行处理后再存储。

基于MATLAB的数字图像分割的研究与实现

本科毕业论文(设计) 题目:基于MATLAB的数字图像分割的研究与实现 学院:计算机与信息工程学院学生: 学号: 专业: 年级: 完成日期:2012 年04 月 指导教师:

基于MATLAB的数字图像分割的研究与实现 摘要:视觉和听觉是我们认识和感知外部世界的主要途径,而视觉又是其中最重要的,因此要想更细致、全面地把握这些图像信息就需要对其进行必要的处理。在数字图像处理的研究和应用中很多时候我们只对图像的某些部分和特征感兴趣,此时就需要利用图像分割技术将所需的目标与图片的其他部分区分开,以供我们对图像进一步研究和分析。图像分割即通过一些必要的算法把图像中有意义的部分或特征提取出来,将图像分为若干有意义的区域,使得这些区域对应图像中的不同目标,进而能够对所感兴趣的区域进行研究。基于图像分割技术在图像处理之中的重要性,本研究在此对图像分割的一些经典算法进行了学习和对比,并通过MATLAB对其进行了实验,通过不同的算法对不同的图片进行处理,分析其优缺点,以便在进行图像分割时可以根据图片的特征选择合适的算法。 关键字:数字图像;分割;MATLAB

The Research and Implementation of Digital Image Segmentation Based on the MATLAB Abstract : Vision and auditory are the main ways which we use to understand and perceive the world outside, while vision is the most important. Therefore, it's require to process the image data to grasp them more painstaking and completely. In digital image processing of research and application we are only interested to some parts of the image and characteristic in many times, then you need to use the image segmentation technology to separate the goal and the picture for other parts for our further research and analysis of the image.Image segmentation is dividing the image into some significant areas through some necessary algorithms, then make these areas corresponding to different goals and we can do some research about the areas we are interested to. Based on the importance of image segmentation technology in image processing, I compared several classical algorithms of image segmentation. In the meanwhile, I used the MATLABto do some research and to process the various images with different algorithms so that it's convinent to find the advantages of these algorithms. Then, I can base on the characteristics of the images to choose the suitable algorithms when to make some digital image segmentation. Key words : D igital Image; Segmentation; MATLAB

(完整版)数字图像处理MATLAB程序【完整版】

第一部分数字图像处理

实验一图像的点运算 实验1.1 直方图 一.实验目的 1.熟悉matlab图像处理工具箱及直方图函数的使用; 2.理解和掌握直方图原理和方法; 二.实验设备 1.PC机一台; 2.软件matlab。 三.程序设计 在matlab环境中,程序首先读取图像,然后调用直方图函数,设置相关参数,再输出处理后的图像。 I=imread('cameraman.tif');%读取图像 subplot(1,2,1),imshow(I) %输出图像 title('原始图像') %在原始图像中加标题 subplot(1,2,2),imhist(I) %输出原图直方图 title('原始图像直方图') %在原图直方图上加标题 四.实验步骤 1. 启动matlab 双击桌面matlab图标启动matlab环境; 2. 在matlab命令窗口中输入相应程序。书写程序时,首先读取图像,一般调用matlab自带的图像, 如:cameraman图像;再调用相应的直方图函数,设置参数;最后输出处理后的图像; 3.浏览源程序并理解含义; 4.运行,观察显示结果; 5.结束运行,退出; 五.实验结果 观察图像matlab环境下的直方图分布。 (a)原始图像 (b)原始图像直方图 六.实验报告要求 1、给出实验原理过程及实现代码; 2、输入一幅灰度图像,给出其灰度直方图结果,并进行灰度直方图分布原理分析。

实验1.2 灰度均衡 一.实验目的 1.熟悉matlab图像处理工具箱中灰度均衡函数的使用; 2.理解和掌握灰度均衡原理和实现方法; 二.实验设备 1.PC机一台; 2.软件matlab; 三.程序设计 在matlab环境中,程序首先读取图像,然后调用灰度均衡函数,设置相关参数,再输出处理后的图像。 I=imread('cameraman.tif');%读取图像 subplot(2,2,1),imshow(I) %输出图像 title('原始图像') %在原始图像中加标题 subplot(2,2,3),imhist(I) %输出原图直方图 title('原始图像直方图') %在原图直方图上加标题 a=histeq(I,256); %直方图均衡化,灰度级为256 subplot(2,2,2),imshow(a) %输出均衡化后图像 title('均衡化后图像') %在均衡化后图像中加标题 subplot(2,2,4),imhist(a) %输出均衡化后直方图 title('均衡化后图像直方图') %在均衡化后直方图上加标题 四.实验步骤 1. 启动matlab 双击桌面matlab图标启动matlab环境; 2. 在matlab命令窗口中输入相应程序。书写程序时,首先读取图像,一般调用matlab自带的图像, 如:cameraman图像;再调用相应的灰度均衡函数,设置参数;最后输出处理后的图像; 3.浏览源程序并理解含义; 4.运行,观察显示结果; 5.结束运行,退出; 五.实验结果 观察matlab环境下图像灰度均衡结果及直方图分布。 (a)原始图像 (b)均衡化后图像

MATLAB数字图像处理几何变换傅里叶变换

Matlab数字图像处理实验指导 实验目的: 通过实验,深入理解和掌握图像处理的基本技术,提高动手实践能力。 实验环境: Matlab变成 实验一图像的几何变换 实验内容:设计一个程序,能够实现图像的各种几何变换。 实验要求:读入图像,打开图像,实现图像的平移变换、比例缩放、转置变换、镜像变换、旋转变换等操作。 实验原理: 图像几何变换又称为图像空间变换,它将一幅图像中的坐标位置映射到另一幅图像中的新坐标位置。学习几何变换的关键就是要确定这种空间映射关系,以及映射过程中的变化参数。 几何变换不改变图像的像素值,只是在图像平面上进行像素的重新安排。一个几何变换需要两部分运算:首先是空间变换所需的运算,如平移、镜像和旋转等,需要用它来表示输出图像与输入图像之间的(像素)映射关系;此外,还需要使用灰度插值算法,因为按照这种变换关系进行计算,输出图像的像素可能被映射到输入图像的非整数坐标上。 设原图像f(x0,y0)经过几何变换产生的目标图像为g(x1,y1),则该空间变换(映射)关系可表示为: x1=s(x0,y0) y1=t(x0,y0) 其中,s(x0,y0)和t(x0,y0)为由f(x0,y0)到g(x1,y1)的坐标换变换函数。 一、图像平移 图像平移就是将图像中所有的点按照指定的平移量水平或者垂直移动。

二、图像镜像 镜像变换又分为水平镜像和垂直镜像。水平镜像即将图像左半部分和右半部分以图像竖直中轴线为中心轴进行对换;而竖直镜像则是将图像上半部分和下半部分以图像水平中轴线为中心轴进行对换。 三、图像转置 图像转置是将图像像素的x坐标和y坐标呼唤。图像的大小会随之改变——高度和宽度将呼唤。

matlab数字图像处理源代码

数字图像去噪典型算法及matlab实现 希望得到大家的指点和帮助 图像去噪是数字图像处理中的重要环节和步骤。去噪效果的好坏直接影响 到后续的图像处理工作如图像分割、边缘检测等。图像信号在产生、传输过程中都可能会受到噪声的污染,一般数字图像系统中的常见噪声主要有:高斯噪声(主要由阻性元器件内部产生)、椒盐噪声(主要是图像切割引起的黑图像上的白点噪声或光电转换过程中产生的泊松噪声)等; 目前比较经典的图像去噪算法主要有以下三种: 均值滤波算法:也称线性滤波,主要思想为邻域平均法,即用几个像素灰度 的平均值来代替每个像素的灰度。有效抑制加性噪声,但容易引起图像模糊, 可以对其进行改进,主要避开对景物边缘的平滑处理。 中值滤波:基于排序统计理论的一种能有效抑制噪声的非线性平滑滤波信号处理技术。中值滤波的特点即是首先确定一个以某个像素为中心点的邻域,一般为方形邻域,也可以为圆形、十字形等等,然后将邻域中各像素的灰度值排序,取其中间值作为中心像素灰度的新值,这里领域被称为窗口,当窗口移动时,利用中值滤波可以对图像进行平滑处理。其算法简单,时间复杂度低,但其对点、线和尖顶多的图像不宜采用中值滤波。很容易自适应化。 Wiener维纳滤波:使原始图像和其恢复图像之间的均方误差最小的复原方法,是一种自适应滤波器,根据局部方差来调整滤波器效果。对于去除高斯噪声效果明显。 实验一:均值滤波对高斯噪声的效果 l=imread('C:\Documents and 桌面\1.gif');% 读取图像

J=imnoise(l,'gaussian',0,0.005);% 加入均值为0 ,方差为 0.005 的高斯噪声subplot(2,3,1);imshow(l); title(' 原始图像'); subplot(2,3,2); imshow(J); ti tle('加入高斯噪声之后的图像’); %采用MATLAB 中的函数filter2 对受噪声干扰的图像进行均值滤波 K1=filter2(fspecial('average',3),J)/255; % 模板尺寸为3 K2=filter2(fspecial('average',5),J)/255;% 模板尺寸为5 K3=filter2(fspecial('average',7),J)/255; % 模板尺寸为7 K4= filter2(fspecial('average',9),J)/255; % 模板尺寸为9 subplot(2,3,3);imshow(K1); ti tle(' 改进后的图像1'); subplot(2,3,4); imshow(K2); title(' 改进后的图像2'); subplot(2,3,5);imshow(K3); title(' 改进后的图像3'); subplot(2,3,6);imshow(K4); title(' 改进后的图像4');

图像的几何变换及其matlab实现

数字图像处理论文--图像的几何变换及其MATLAB实现 学院:理学院专业:信息与计算科学 班级:信计1012 姓名: 学号:任课老师: 集美大学理学院 二○一三年十一月二十八日

目录 摘要 (1) 一、何谓数字图像处理 (1) 二、数字图像几何变换简介 (1) 三、MATLAB图像处理工具介绍 (1) 四、图像几何变换的MATLAB实现 (2) 4.1图像几何变换的概述 (2) 4.2 图像的平移变换 (2) 4.3 图像的比例缩放 (4) 4.4 图像的镜像变换 (5) 4.5 图像的旋转变换 (7) 4.6 图像的剪取 (8) 五、图像几何变换的应用以及技术局限 (10) 参考文献 (10)

摘要:图像变换就是把图像从空间域转换到变换域(如频率域)的过程。图像变换可以使人们从另一角度来分析图像信号的特性,利用变换域中特有的性质,使图像处理过程更加简单、有效。图像变换是许多图像处理与分析技术的基础,而几何变换是图像变换中最基础也是应用最广泛的技术之一,本文基于MATLAB的图像处理工具,通过改变图像像素的空间位置或估算新空间位置上的像素值,从而实现图像的平移、缩放、旋转、镜像变换、图像插值等几何变换。 关键字:图像变换、几何变换、MATLAB 一、何谓数字图像处理 数字图像处理(Digital Image Processing),就是利用数字计算机或则其他数字硬件,对从图像信息转换而得到的电信号进行某些数学运算,以提高图像的实用性。例如从卫星图片中提取目标物的特征参数,三维立体断层图像的重建等。总的来说,数字图像处理包括点运算、几何处理、图像增强、图像复原、图像形态学处理、图像编码、图像重建、模式识别等。目前数字图像处理的应用越来越广泛,已经渗透到工业、医疗保健、航空航天、军事等各个领域,在国民经济中发挥越来越大的作用。 二、数字图像几何变换简介[3] 今天数字技术时代,我们身边接触到很多的数字图像,而对数字图像的处理往往会遇到需要对图像进行几何变换的一些问题。图像几何变换是图像显示技术中的一个重要组成部分。在图像几何变换中主要包括图像的缩放、旋转、移动、剪取等内容。无论照片、图画、书报、还是医学X光和卫星遥感图像等领域都会用到这些技术。通过图像的几何变换技术,可以显著提高图像处理效率和质量,为更进一步的图像处理奠定基础。 三、MATLAB图像处理工具介绍[1] MATLAB全称是Matrix Laboratory(矩阵实验室),一开始它是一种专门用于矩阵数值

基于matlab的数字图像处理论文

迭代与分形 姓名:吴涛班级:2007级电科一班学号:20074053053 摘要:几何学研究的对象是客观世界中物体的形状。传统欧氏几何学的研究对象,都是规则并且光滑的,比如:直线、曲线、曲面等。但客观世界中物体的形状,并不完全具有规则光滑等性质,因此只能近似当作欧氏几何的对象,比如:将凹凸不平的地球表面近似为椭球面。虽然多数情况下通过这样的近似处理后,能够得到符合实际情况的结果,但是对于极不规则的形态,比如:云朵、烟雾、树木等,传统的几何学就无能为力了。 如何描述这些复杂的自然形态?如何分析其内在的机理?这些就是分形几何学所面对和解决的问题。 关键字:迭代;分形;树形 一、问题分析 在我们的世界上,存在着许多极不规则的复杂现象,比如:弯弯曲曲的海岸线、变化的云朵、宇宙中星系的分布、金融市场上价格的起伏图等,为了获得解释这些极端复杂现象的数学模型,我们需要认识其中蕴涵的特性,构造出相应的数学规则。 曼德尔布罗特(Mandelbrot)在研究英国的海岸线形状等问题时,总结出自然界中很多现象从标度变换角度表现出对称性,他将这类集合称作自相似集,他发现维数是尺度变换下的不变量,主张用维数来刻划这类集合。Mandelbrot将这类几何形体称为分形(fractal),意思就是不规则的、分数的、支离破碎的,并对它们进行了系统的研究,创立了分形几何这一新的数学分支。Mandelbrot认为海岸、山峦、云彩和其他很多自然现象都具有分形的特性,因此可以说:分形

是大自然的几何学。 分形几何体一般来说都具有无限精细的自相似的层次结构,即局部与整体的相似性,图形的每一个局部都可以被看作是整体图形的一个缩小的复本。早在19世纪就已经出现了一些具有自相似特性的分形图形,比如:瑞典数学家科赫(von Koch)设计的类似雪花和岛屿边缘的一类曲线,即Koch曲线;英国植物学家布朗通过观察悬浮在水中的花粉的运动轨迹,提出来的布朗运动轨迹。 分形几何把自然形态看作是具有无限嵌套的层次结构,并且在不同尺度下保持某种相似的属性,于是,简单的迭代过程,就是描述复杂的自然形态的有效方法。 (Koch曲线) (布朗运动轨迹) 二、背景知识介绍 1、分形几何的形成。 分形几何的概念是美籍法国数学家曼德尔布罗特(Mandelbrot)于1975年首先提出的,但最早的工作可追朔到1875年,德国数学家维尔斯特拉斯(Weierestrass)构造了处处连续但处处不可微的函数,集合论创始人康托尔(Cantor,德国数学家)构造了有许多奇异性质的康托尔三分集。1890年,意大利数学家皮亚诺(Peano)构造了填充空间的曲线。1904年,瑞典数学家科赫(Koch)设计出类似雪花和岛屿边缘的一类曲线。1915年,波兰数学家谢尔宾斯基(Sierpinski)设计了象地毯和海绵一样的几何图形。这些都是为解决分析与拓朴学

基于Matlab基本图像处理程序

图像读入 ●从图形文件中读入图像imread Syntax: A = imread(, fmt) :指定的灰度或彩色图像文件的完整路径和文件名。 fmt:指定图形文件的格式所对应的标准扩展名。如果imread没有找到所制定的文件,会尝试查找一个名为的文件。 A:包含图像矩阵的矩阵。对于灰度图像,它是一个M行N列的矩阵。如果文件包含RGB 真彩图像,则是m*n*3的矩阵。 ●对于索引图像,格式[X, map] = imread(, fmt) X:图像数据矩阵。 MAP:颜色索引表 图像的显示 ●imshow函数:显示工作区或图像文件中的图像 ●Syntax: imshow(I) %I是要现实的灰度图像矩阵 imshow(I,[low high],param1, val1, param2, val2,...) %I是要现实的灰度图像矩阵,指定要显示的灰度范围,后面的参数指定显示图像的特定参数 imshow(RGB) imshow(BW) imshow(X,map) %map颜色索引表 imshow() himage = imshow(...)

●操作:读取并显示图像 I=imread('C:\Users\fanjinfei\Desktop\baby.bmp');%读取图像数据 imshow(I);%显示原图像 图像增强 一.图像的全局描述 直方图(Histogram):是一种对数据分布情况的图形表示,是一种二维统计图表,它的两个坐标分别是统计样本和该样本对应的某个属性的度量。 图像直方图(Image Histogram):是表示数字图像中亮度分布的直方图,用来描述图象灰度值,标绘了图像中每个亮度值的像素数。 灰度直方图:是灰度级的函数,它表示图像中具有某种灰度级的像素的个数,反映了图像中某种灰度出现的频率。描述了一幅图像的灰度级统计信息。是一个二维图,横坐标为图像中各个像素点的灰度级别,纵坐标表示具有各个灰度级别的像素在图像中出现的次数或概率。 归一化直方图:直接反应不同灰度级出现的比率。纵坐标表示具有各个灰度级别的像素在图像中出现的概率。 图像的灰度直方图:是一个离散函数,表示图像每一灰度级与该灰度级出现概率的对应关系。 图像的灰度直方图运算: imhist()函数,其横坐标表示像素的灰度级别,纵坐标为像素点的个数。 ●Imhist函数=Display histogram of image data显示灰度直方图的函数 ●Syntax: ①imhist(I) % I为要计算的灰度直方图图像 ②imhist(I, n) % n指定的灰度级的数目,表示所有灰度级均匀分布在n个小区间内。 ③imhist(X, map) ④[counts,x] = imhist(...) %counts直方图数据向量。counts(i)第i个灰度区间中的像素数目。x是保存了对应的灰度小区间的向量。 注意:若调用时不接受这个函数的返回值,则直接显示直方图;在得这些返回数据之后,也可以使用stem(x,counts)手绘直方图。 ●例1:显示某一图像的灰度直方图

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