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信息处理系统综合设计课程设计-图像几何变换GUI设计精选
学 号
天津城建大学
信息处理系统综合设计
设计说明书
图像几何变换软件的GUI设计
起止日期: 2014 年 12 月 29 日 至 2015 年 1 月 23 日
学生姓名 XXX 班级 成绩 指导教师(签字)
计算机与信息工程学院
2015年 1月 23日
天津城建大学
课程设计任务书
2014 —2015学年第一学期
计算机与信息工程 学院 电子信息科学与技术 专业 11电信科1班 班级
课程设计名称: 信息处理系统综合设计
设计题目: 图像几何变换软件的GUI设计
完成期限:自 2014 年 12 月 29 日至 2015 年 1 月 23 日共 4 周
设计依据、要求及主要内容(可另加附页):
利用Matlab软件进行GUI设计,实现图像几何变换软件的设计
集成不同参数的不同图像几何变换方法(至少4种以上平移/旋转/缩放/镜像/错切),实现不同几何变换效果的对比
指导教师(签字):
系主任(签字):
批准日期: 2014 年12月 18 日
目录
第1章 图像几何变换设计原理 1
1.1引言 1
1.2 程序设计框图 1
1.3原理介绍 2
1.3.1 平移原理 2
1.3.2 缩放原理 2
1.3.3 旋转原理 2
1.3.4 镜像原理 3
1.3.5 错切原理 4
第2章 图像几何设计实现 5
2.1 MATLAB GUI设计界面介绍 5
2.1.1 MATLAB GUI介绍 5
2.1.2本次研究中所使用的GUI设计界面本 5
2.2 图像几何变换核心程序简介 6
2.2.1图像平移 6
2.2.2图像缩放 6
2.2.3图像旋转 7
2.2.4图像镜像 7
2.2.5图像错切 7
2.3 GUI界面之间的转换 8
第3章 设计的结果与分析 9
3.1图像平移效果及分析 9
3.2图像缩放效果及分析 9
3.3图像旋转效果及分析 10
3.4图像镜像效果及分析 10
3.5图像错切效果及分析 11
第4章 总结 12
参考文献 13
附录 14
第1章 图像几何变换设计原理
1.1引言
在现实生活中,几何变换对于图像编辑来说具有很大的作用,例如对采集的的照片位置,大小不满意时,都可以借助图像的几何变换来实现改变图像的空间位置的操作[1]。几何变换又称空间变换,是将原图像的位置坐标映射到新坐标上,但并不改变其图像的像素值,仅仅只是对图像的像素重排,其中由于坐标变换后,某些位置上出现了空洞点,需要通过插值处理,使得图像完整[2]。本次设计使用MATLAB GUI为载体进行软件设计,程序中所采用的插值均为最近邻插值,所涉及到的图像几何变换有平移、缩放、旋转、镜像和错切。
1.2 程序设计框图
图1 程序设计框图
1.3原理介绍
1.3.1 平移原理
将图像中所有的点都按照指定的平移量水平、垂直移动。设(x0, y0)是原图像上的一点,图像水平平移量为tx,垂直平移量为ty,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:
以矩阵的形式表示为:
它的逆变换:
平移后的图像中每个像素的颜色是由原图像中的对应点颜色确定[3]。
1.3.2 缩放原理
假设x轴放大因子为c, y轴放大因子为d,缩放的变换矩阵为[4]:
1.3.3 旋转原理
通常是以图像的中心为圆心旋转,按顺时针方向旋转。
旋转前:
旋转a角度后:
以矩阵的形式表示为:
图2 旋转示意图
式中,坐标系是以图像的中心为原点,向右为x轴正方向,向上为y轴正方向。它和以图像左上角为原点,向右为x轴正方向,向下为y轴正方向的坐标系之间的转换关系如图3所示[5]。
图3 两种坐标系间的转换关系图
设图像的宽度为w,高度为h,容易得到:
逆变换为:
有了以上公式,可以把变换分成三步:
第一步,将坐标系Ⅰ变成Ⅱ;
第二步,将该点顺时针旋转a角度;
第三步,将坐标系Ⅱ变回Ⅰ。
这样,我们就得到了变换矩阵,它是上面三个矩阵的级联。那么对于新图像中的每一点,就可以根据对应原图中的点,得到它的灰度。如果超出原图范围,则填成白色。要注意的是,由于有浮点运算,计算出来点的坐标可能不是整数,采用取整处理或插值来处理[6]。
1.3.4 镜像原理
图像的镜像变换是以图象垂直中轴线或水平中轴线交换图像的变换,分为垂直镜像变换和水平镜像变换,两者的矩阵
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