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1、實驗二實驗二圖像的基本運算圖像的基本運算一、實驗?zāi)康呐c要求一、實驗?zāi)康呐c要求1.2.掌握圖像代數(shù)運算和幾何變換的基本原理了解圖像代數(shù)運算和幾何變換的簡單應(yīng)用及 MATLAB實現(xiàn)二、實驗設(shè)備與軟件二、實驗設(shè)備與軟件1.2.PC 計算機(jī)系統(tǒng)MATLAB軟件,包括圖像處理工具箱(Image Processing Toolbox)3.實驗圖片三、實驗原理及知識點三、實驗原理及知識點1.圖像的代數(shù)運算代數(shù)運算是指對兩幅或兩幅以上輸入圖像進(jìn)行點對點的加、減、乘、除運算而得到目標(biāo)圖像的運算。圖像處理代數(shù)運算的 4 種基本形式如下:上式中,A(x,y)和 B(x,y)是輸入圖像,C(x,y)是輸出圖像。2.圖
2、像的縮放數(shù)字圖像的比例縮放是指將給定的圖像在 x 方向和 y 方向按相同的比例 a縮放,從而得到一幅新的圖像,又稱為全比例縮放。如果 x 方向和 y 方向縮放的比例不同,則圖像的比例縮放會改變圖像像素間的相對位置,產(chǎn)生幾何畸變。設(shè)原始圖像中的點A0(x0,y0)比例縮放后,在新圖像中的對應(yīng)點為A1(x1,y1),則A0(x0,y0)和 A1(x1,y1)之間的坐標(biāo)關(guān)系可表示如下:3.圖像的旋轉(zhuǎn)設(shè)原始圖像的任意點 A0(x0,y0)經(jīng)旋轉(zhuǎn)角度 以后得到新的位置 A(x,y)。圖像的旋轉(zhuǎn)可以用矩陣形式表示如下。x cosysin10sincos00 x00y011 x1a00 x0 x1 ax0y
3、10a0y0,即y ay0100111圖像旋轉(zhuǎn)之后也可以根據(jù)新點求解原始新點的坐標(biāo),其矩陣表示形式如下:-1-四、實驗內(nèi)容及步驟四、實驗內(nèi)容及步驟1.圖像的代數(shù)運算 x0cosy0sin10sincos00 x0y11選擇兩幅圖像,一幅是源圖像,一幅為背景圖像,采用正確的圖像代數(shù)運算方法,分別實現(xiàn)圖像疊加、混合圖像的分離和圖像的局部顯示效果。(1)選取兩幅大小一樣的圖像 Fig2.22(a).jpg 和 finger.bmp,將兩幅圖像進(jìn)行加法運算。程序如下:(2)選擇(1)中得到的混合圖像 lenna_finger.jpg,將混合圖像與背景圖像 finger.bmp 做減法運算,得到源圖像,
4、程序如下:(3)程序?qū)崿F(xiàn)一幅尺寸為 300300 像素的灰度圖像作為掩模模板,對于需要留下來的區(qū)域,掩模圖像的像素值置為 1,而在需要被抑制掉的區(qū)域,掩模圖像的像素值置為 0,程序如下:-2-2.圖像的縮放對一幅圖像實現(xiàn)按比例縮小和不按比例任意縮小的效果,以及圖像的成倍放大和不按比例放大效果。選取一幅灰度圖像 Fig2.22(a).jpg,分別將圖像比例放大 1.5 倍,比例縮小0.7 倍,非比例放大到 620380 像素,非比例縮小到 80180 像素。程序如下:3.圖像的旋轉(zhuǎn)將圖像 Fig12.18(a1).jpg 分別旋轉(zhuǎn) 45 度和 90 度,與原圖像相比,觀察它們的區(qū)別。讀取圖像 F
5、ig12.18(a1).jpg,設(shè)置旋轉(zhuǎn)角度分別 45 度和 90 度,采用圖像旋轉(zhuǎn)函數(shù) imrotate 對圖像進(jìn)行旋轉(zhuǎn),程序如下:五、考核要點五、考核要點1.圖像的代數(shù)運算:圖像的代數(shù)運算:任意兩幅圖片相疊加得到一幅混合圖像,將此混合圖像減去其中的一幅原圖像能得到另一幅原圖像嗎?通過以上實驗小結(jié)各種圖像代數(shù)運算的應(yīng)用特點。2.2.圖像的縮放:圖像的縮放:由非比例縮放得到的圖像能夠恢復(fù)到原圖像嗎?為什么?3.3.圖像的旋轉(zhuǎn):圖像的旋轉(zhuǎn):-3-圖像的旋轉(zhuǎn)會導(dǎo)致圖像失真嗎?若有,有什么辦法可以解決這個問題?六、實驗報告要求六、實驗報告要求完整記錄實驗的詳細(xì)步驟,用數(shù)據(jù)和圖片說明各步中獲得的實驗結(jié)果,程序添加的注釋要詳盡,并進(jìn)行必要的討論,需包括原始圖像及其計算/處理后的圖像。七、附加題(選作)七、附加題(選作)采用“雙線性插值”算法,實現(xiàn)圖像 Fig2.22(a).jpg 比例放大 2.4 倍,要求注釋源程序,顯示運行結(jié)果圖。-4-