数字图像处理论文.docx
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数字图像处理论文
数字图像处理
实验报告
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姓名:
序号:
图像的几何变换
一、实验目的
1、 掌握图像几何变换的基本原理
2、 掌握如何利用VC++对图像进行几何变换（图像缩小、放大、旋转、裁剪等）
3、 学会自己编写简单几何变换的程序
二、实验内容
1、 对所选图像进行平移操作
2、 对所选图像进行缩放操作
3、 对所选图像进行旋转操作
三、图像的相关几何变换
<一>图像平移
1.理论基础
图像平移（Translation）是将图像中所有的点都按照指定的平移量,进行水平、垂直移动。
设初始坐标为（x0,y0）的点
经过平移（tx,ty）后
坐标变为（x1,y1）。
显然（x0,y0）和（x1,y1）的关系如下：
X1=x0+tx
Y1=y0+ty
2.流程设计
（1）取得原图的数据区指针。
（2）通过对话框输入偏移量tx,ty。
（3）开辟一个同样大小的缓冲区。
（4）对原图依次循环每个像素，每读入一个像素点（x0,y0），根据它的坐标,找到目标图像的位置（x1=x0-tx,y1=y0-ty），将像素（x0,y0）处的颜色值赋给新图中的（x1,y1）。
3.编程实现
（LPBYTE）p_data+lLineBytes*（height-1-j）+i;
inti0,j0;
//计算该象素在新DIB中的坐标
i0=i+mfor（i=0;i{for（intj=0;j{//计算该象素在源DIB中的坐标
lpSrc=_Xmove;
j0=j+m_Ymove;
if（（i0>=0）&&（i0=0）&&（j0{lpDst=（LPBYTE）temp+lLineBytes*（height-1-j0）+i0;
*lpDst=*lpSrc;//复制象素
}
else
{
*（（unsignedchar*）lpDst）=255;//对于源图中没有的象素，直接赋值为255
}
}
}
4.实验结果对比
<二>图像的镜像变换
1．理论基础
图像的镜像变换分为两种：
一种是水平镜像,另一种是垂直镜像。
图像的水平镜像操作是以原图像的垂直中轴线为中心，将图像分为左右两部分进行对称变换；
图像的垂直镜像操作是以原图像的水平中轴线为中心，将图像分为上下两部分进行对称变换。
镜像变换后图的高和宽都不变
设图像高度为Height，宽度为Width，
原图中的（x0,y0）经过水平镜像后，
坐标将变成（Width-x0,y0）。
即：
x1=Width-x0
y1=y0
2.流程设计
（1）取得原图的数据区指针。
（2）开辟一个同样大小的缓冲区。
（3）每个像素依次循环。
在水平镜像中，将原图中的像素点的水平坐标变成镜像后的坐标（用图像的宽度减去坐标值）在显示到图像上。
垂直镜像中，则对垂直坐标做相应的处理。
3.编程实现----水平镜像
for（j=0;jfor（i=0;i{
lpSrc=（LPBYTE）p_data+wide*j+i;
lpDst=（LPBYTE）temp+wide*j+wide-i;
*lpDst=*lpSrc;
}
for（i=0;ifor（j=0;j{
lpSrc=（LPBYTE）p_data+wide*j+i;
lpDst=（LPBYTE）temp+wide*（height-j-1）+i;
*lpDst=*lpSrc;
}
4.实验结果对比
（a）原图（b）水平镜像处理效果图（c）垂直镜像处理效果图
<三>图像的缩放
1．理论基础
假设图像X轴方向缩放比率是kx，Y轴方向缩放比率是ky，那么原图中点（x0,y0）对应与新图中的点（x1,y1）为：
x1=x0*kx
y1=y0*ky
当kx>1且ky>1时，原图像被放大。
放大图像时，产生了新的像素，可通过插值算法来近似处理。
例如：
当kx=ky=2时，图像放大2倍，
原图中的某一个像素，对应新图的4个像素。
●●
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（a）原图中的某一个像素（b）对应新图的4个像素
当kx<1且ky<1时，原图像被缩小。
例如，当kx=ky=0.5时，图像被缩到一半大小，原图中4个像素对应新图中的一个像素。
此时缩小后的图像中的（0，0）像素对应于原图中的（0，0）、（0，1）、（1，0）、（1，1）像素一个；
以此类推。
在原图基础上，每行隔一个像素取一点，每割一行进行操作。
如下图3-4所示。
●●●
●●
（a）原图中的某4个像素（b）对应新图的1个像素
2.流程设计
（1）取得原图的数据区指针。
（2）通过对话框获得放大整数比例：
kx,ky。
更改图象的宽度和高度。
（3）每个像素依次循环。
计算该象素在原图象中的坐标，将原图的象素值赋给目标象素相应位置kx*ky个值。
3.编程实现----放大图像
//针对图像每行进行操作
for（j=0;j{//针对图像每列进行操作
for（i=0;i{//指向源DIB第i0行，第j0个象素的指针
lpSrc=（LPBYTE）p_data+wide*j+i;
//复制象素
for（intn=0;nfor（intm=0;m{
lpDst=（LPBYTE）temp+newwide*（j*k1+n）+i*k2+m;
*lpDst=*lpSrc;
}
}
}
for（j=0;j{//针对图像每列进行操作
for（i=0;i{//指向新DIB第i行，第j个象素的指针,注意此处宽度和高度是新DIB的宽度和高度
lpDst=（LPBYTE）hDIB+newwide*j+i;
//计算该象素在源DIB中的坐标
j0=（LONG）（j/yzoom+0.5）;
i0=（LONG）（i/xzoom+0.5）;
if（（i0>=0）&&（i0=0）&&（j0{//指向源DIB第i0行，第j0个象素的指针
lpSrc=（LPBYTE）p_data+wide*j0+i0;
*lpDst=*lpSrc;//复制象素
}
else
*lpDst=255;//对于源图中没有的象素，直接赋值为255
}
}
4.实验结果对比
（a）原图（b）长宽缩小0.5倍的效果图
（c）长宽各放大2倍的效果图
<四>图像的旋转
1.理论基础
图像的旋转必须指明图像绕着什么旋转。
一般以图像的中心为原点，旋转一定的角度。
旋转后，图像的大小一般会改变。
在旋转前：
x0=γcos（β）
y0=γsin（β）
旋转后：
x1=γcos（β-α）=γcos（β）cos（α）+γsin（β）sin（α）
=x0cos（α）+y0sin（α）
y1=γsin（β-α）=γsin（β）cos（α）-γcos（β）sin（α）
=-x0sin（α）+y0cos（α）
2.流程设计
（1）以图像的中心为原点，旋转一定的角度。
根据下图，将坐标系Ⅰ变成坐
（2）根据旋转公式，将该点顺时针旋转α角；
（3）将坐标系Ⅱ变成坐标系Ⅰ。
3.编程实现
num1=（double）（-0.5*Wnew*cosa-0.5*Hnew*sina+0.5*Wold）;
num2=（double）（0.5*Wnew*sina-0.5*Hnew*cosa+0.5*Hold）;
for（y1=0;y1{
for（x1=0;x1{//x0,y0为对应的原图上的坐标
x0=（DWORD）（x1*cosa+y1*sina+num1）;
y0=（DWORD）（-1.0f*x1*sina+y1*cosa+num2）;
if（（x0>=0）&&（x0=0）&&（y0{
lpPtr=lpSrc+y0*Wold+x0;
lpTempPtr=lpTemp+y1*Wnew+x1;
*lpTempPtr=*lpPtr;//进行象素的复制
}
}
}
4.实验结果对比
四、实验结论
在本实验中，我学到了很多东西，如在图像的平移中，我知道了经典的图像平移有两种算法，一种不会改变图像大小，另一种可以相应扩大图像。
本程序采用了第一种算法。
为了使图像能按照用户指定的水平平移量和垂直平移量移动，首先定义了一个参数设定窗，并在图像平移菜单的事件处理函数中对此对话框进行定义，获取平移量。
然后调用图像平移函数，从而实现将图像中所有的点（像素）都按照指定的平移量水平、垂直移动，平移后的图像上的每一点都可以在原图像中找到对应的点；在图像的缩放中，程序将图像按用户设定的X轴方向的缩放比率和Y轴方向的缩放比率进行缩放。
此操作产生的图像中的像素可能在原图中找不到相应的像素点，因此必须进行近似处理。
此处理有多种方法，可以采用最邻近插值算法，也可以采用别的插值算法。
后者处理效果要好一些，但是运算量也相应增加很多，因此本程序采用前者，即最邻近插值算法。
最后，由于缩放改变了图像的高度和宽度，因此还需要对DIB头文件的高度和宽度信息进行更新；在图像的旋转中，程序将图像以图像中心为原点，按照用户设定的旋转角度进行旋转。
和图像的平移一样，可以采用不同的算法，既可以把转出显示区域的部分图像截去，也可以扩大图像范围以显示所有图像，在本程序中采用后者。
同时为了减小运算量，将图像以图像中心为坐标系原点进行旋转，而不是用户指定的任意一点。
该程序比较简单，还有许多不足：
作为图像处理的一个重要的组成部分，支持任意格式图像的读写操作，是不可缺少的部分。
但本程序考虑到灰度图使用比较方便，故只实现了BMP格式的读写，对其他格式，例如GIF，JPEG，PCX格式的图像则未做处理。
要实现这一部分，必须了解每种格式的存储结构，对不同的格式定义不同的数据结构和函数库…..
通过该程序，我对计算机图像处理的基础理论和操作有了初步认识，对VisualC++开发应用程序的流程、消息映射机制、应用程序执行过程等有了进一步的理解，深刻体会到了C++高效和简洁的特点，为以后的学习打下了一定的基础。
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