数字图像的基本变换程序设计几何变换解析.doc

摘 要 数字图像几何变换是计算机图像处理领域中的一个重要组成部分，也是值得探讨的一个重要课题在图像几何变换中主要包括图像的缩放、图像的旋转、图像的移动、图像的剪取等内容。文章主要探讨了数字图像的几何变换（包括图像的平移、图像的裁剪、图像的缩放、图像的旋转以及扭曲变换和镜像变换）理论，并在此基础上以MATLAB为工具，以最近邻插法、双线性插值法和双三次插值法三种常用数字图像差值算法为基础，实现了数字图像的一系列几何变换。 关键词：图像几何变换；缩放；旋转；扭曲变换；镜像变换 目 录1 引言 1 1.1 课程设计的目的 1 1.2 课程设计的任务 1 1.3 课程设计的要求与内容 2 2 系统总体设计 3 2.1 数字图像几何变换及原理 3 2.2 设计方案 7 3 系统设计与实现 8 3.1 设计内容 8 3.2 系统模块流程图 8 3.2.1 平移和裁剪变换 8 3.2.2 扭曲变换 9 3.2.3 镜像变换 10 3.2.4 缩放和旋转变换 10 3.3 Matlab程序实现代码 11 3.3.1 平移和裁剪变换 11 3.3.2 扭曲变换 11 3.3.3 镜像变换 12 3.3.4 缩放和旋转变换 12 4 系统仿真与结果分析 14 4.1 系统仿真 14 4.2 结果分析 20 5 结论 22 6 参考文献 23 1 引言 近几年来，由于大规模集成电路技术和计算机技术的迅猛发展、离散数学理论的创立和完善，数字图像处理技术正逐渐成为其他科学技术领域中不可缺少的一项重要工具。数字图像技术也从空间探索到微观研究、从军事领域到农业生产、从科学教育到娱乐游戏等越来越多的领域得到广泛应用。无形之中成为了现代不可或缺的处理技术。通过课程设计实现对其的认知度以及更深入的学习和运用它。 1.1 课程设计的目的 数字图像处理课程设计作为独立的教学环节，是通信技术及相关专业的集中实践环节之一，是学习完《数字图像处理》课程后，进行的一次综合练习。 数字图像处理课程设计过程中，通过查阅资料、总体设计、模块设计、程序设计、集成调试等环节，完成一个基于Matlab编程语言，涉及多种典型应用，并具有综合功能的数字图像处理系统设计。使学生能够将课堂上学到的理论知识与实践应用结合起来，对数字图像处理基础理论、程序逻辑分析、算法设计等方面的知识进一步加深认识，同时在软件编程、调试、工程合作开发等方面得到较全的锻炼和提高。使学生增进对数字图像处理技术的感性认识，加深对相关理论的理解，牢固掌握数字图像处理的重要应用，如对比度扩展、直方图处理、二维傅里叶变换、滤波增强、图像分割、压缩编码等等。通过实际设计和开发促进学生了解和掌握数字图像处理应用系统的设计过程、方法及实现，提高学生在数字图像处理应用方面的实践技能和科学作风，培育学生综合运用理论知识解决实际问题的能力。 1.2 课程设计的任务 利用Matlab软件对图像进行不同的效果处理，查阅相关资料并自主调试相关的程序，反复调试并达到数字图像的比例缩放、旋转、剪取、镜像、扭曲、平移等一系列几何变换要求的图像效果，使其达到简单美观及实用的效果，能过正常演示并能实现其图像处理的要求，最后完成实验设计的相关报告，总结实验心得体会。 1.3 课程设计的要求与内容 课程设计应以学生认知为主体，充分调动学生的积极性和能动性，重视学生自学能力的培养。根据课程设计具体课题安排时间，确定课题的设计、编程和调试内容，开展课程设计活动，按时完成每部分工作。课程设计集中在实验室进行。在课程设计过程中，坚持独立完成，实现课题规定的各项要求，并写出设计报告。具体要求如下： 使用Matlab编程环境进行程序设计； 每人自主调研、完成总体设计、划分各模块功能，严禁同学之间相互抄袭； 课程设计作品及报告必须在规定的时间内完成并提交； 提交的数字图像处理系统软件程序必须调试通过，能够正常运行演示，至少达到课题基本要求； 提交的设计报告必须按规定格式编写。 设计一个具有几何变换功能的数字图像处理系统。 具体要求如下： （1）实现图像的平移和裁剪； （2）实现图像的扭曲变换； （3）实现图像的水平镜像、垂直镜像及对角镜像变换； （4）实现图像的放大、缩小和旋转，放大采用不少于两种灰度插值方法分别进行处理； 2 系统总体设计 2.1 数字图像几何变换及原理 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。 图像比例缩放是指将给定的图像在轴