Matlab图形界面图像的旋转平移和缩放.docx
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Matlab图形界面图像的旋转平移和缩放
Matlab图形界面图像的旋转、平移和缩放
姓名：
班级：
学号：
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（PushButton），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：
图3-1（旋转180度）
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：
图3-2（旋转72度）
旋转0度即不进行旋转，效果如图3-3所示：
图3-3（旋转0度）
通过验证，随意拖动滑动条，均可以正常显示，如图4-4所示：
图3-4
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[YX]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：
图4-1
平移量为（-50，-100）时，效果如图4-2所示：
图4-2
平移量为（0，-100）时，效果如图4-3所示：
图4-3
平移量为（-50，-100）时，效果如图4-4所示：
图4-4
平移量为（100，0）时，效果如图4-5所示：
图4-5
平移量为（100，100）时，效果如图4-6所示：
图4-6
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。
图5-1（放大15倍）
拖动滑动条，得到新的大小的图片，如图5-2所示：
图5-2
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】RafaelC.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'）;
ifisLoad==0,
[fileName,filePath,filterIndex]=uigetfile（...
{'*.*','Allfiles';},...
'选择图像文件','MultiSelect','off'）;
ifisequal（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）;
iflength（sizeI）==3,
I=rgb2gray（I）;
elseiflength（sizeI）==2,
I=I;
else
errordlg（'ErrorHappened.','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'）;
switchbtnName,
case'OK',
setappdata（handles.figure1,'isLoad',0）;
feval（@pushbutton1_Callback,handles.pushbutton1,eventdata,handles）;
case'Cancel',
return;
end
end
catch
errordlg（'YoumustopenaBMPfile.','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'）;
switchx,
case1,
switchy,
case1,
se=translate（strel
（1）,[-100-100]）;
saveImage=imdilate（loadImage,se）;
case2,
se=translate（strel
（1）,[-50-100]）;
saveImage=imdilate（loadImage,se）;
case3,
se=translate（strel
（1）,[0-100]）;
saveImage=imdilate（loadImage,se）;
case4,
se=translate（strel
（1）,[50-100]）;
saveImage=imdilate（loadImage,se）;
case5,
se=translate（strel
（1）,[100-100]）;
saveImage=imdilate（loadImage,se）;
end
case2,
switchy,
case1,
se=translate（strel
（1）,[-100-50]）;
saveImage=imdilate（loadImage,se）;
case2,
se=translate（strel
（1）,[-50-50]）;
saveImage=imdilate（loadImage,se）;
case3,
se=translate（strel
（1）,[0-50]）;
saveImage=imdilate（loadImage,se）;
case4,
se=translate（strel
（1）,[50-50]）;
saveImage=imdilate（loadImage,se）;
case5,
se=translate（strel
（1）,[100-50]）;
saveImage=imdilate（loadImage,se）;
end
case3,
switchy,
case1,
se=translate（strel
（1）,[-1000]）;
saveImage=imdilate（loadImage,se）;
case2,
se=translate（strel
（1）,[-500]）;
saveImage=imdilate（loadImage,se）;
case3,
se=translate（strel
（1）,[00]）;
saveImage=imdilate（loadImage,se）;
case4,
se=translate（strel
（1）,[500]）;
saveImage=imdilate（loadImage,se）;
case5,
se=translate（strel
（1）,[1000]）;
saveImage=imdilate（loadImage,se）;
end
case4,%LoG
switchy,
case1,
se=translate（strel
（1）,[-10050]）;
saveImage=imdilate（loadImage,se）;
case2,%vertical
se=translate（strel
（1）,[-5050]）;
saveImage=imdilate（loadImage,se）;
case3,%Both
se=translate（strel
（1）,[050]）;
saveImage=imdilate（loadImage,se）;
case4,%Both
se=translate（strel
（1）,[5050]）;
saveImage=imdilate（loadImage,se）;
case5,%Both
se=translate（strel
（1）,[10050]）;
saveImage=imdilate（loadImage,se）;
end
case5,%Zerocross
switchy,
case1,
se=translate（strel
（1）,[-100100]）;
saveImage=imdilate（loadImage,se）;
case2,%vertical
se=translate（strel
（1）,[-50100]）;
saveImage=imdilate（loadImage,se）;
case3,%Both
se=translate（strel
（1）,[0100]）;
saveImage=imdilate（loadImage,se）;
case4,%Both
se=translate（strel
（1）,[50100]）;
saveImage=imdilate（loadImage,se）;
case5,%Both
se=translate（strel
（1）,[100100]）;
saveImage=imdilate（loadImage,se）;
end
end
setappdata（handles.figure1,'saveImage',saveImage）;
axes（handles.axes2）;
imshow（saveImage）;
catch
errordlg（'ErrorHappened.','Error'）;
end
（4）放大
value2=get（handles.slider2,'Value'）;
loadImage=getappdata（handles.figure1,'loadImage'）;
axes（handles.axes2）;
I0=imresize（loadImage,value2）;
figure,imshow（I0）;
（5）缩小
functionpushbutton6_Callback（hObject,eventdata,handles）
value3=get（handles.slider3,'Value'）;
loadImage=getappdata（handles.figure1,'loadImage'）;
axes（handles.axes2）;
I0=imresize（loadImage,value3）;
figure,imshow（I0）;
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