第七章 图像的空间变换.ppt

第七章第七章第七章第七章第七章第七章 图像的空间变换图像的空间变换图像的空间变换图像的空间变换图像的空间变换图像的空间变换计算机图像处理计算机图像处理计算机图像处理计算机图像处理计算机图像处理计算机图像处理第七章第七章 图像的空间变换图像的空间变换空间变换空间变换空间变换空间变换MATLABMATLAB空间变换方法空间变换方法空间变换方法空间变换方法MATLABMATLAB的图像匹配的图像匹配的图像匹配的图像匹配MATLABMATLAB的图像投影的图像投影的图像投影的图像投影第七章第七章第七章第七章第七章第七章 图像的空间变换图像的空间变换图像的空间变换图像的空间变换图像的空间变换图像的空间变换计算机图像处理计算机图像处理计算机图像处理计算机图像处理计算机图像处理计算机图像处理一一一一.空间变换空间变换空间变换空间变换 空间变换主要是用来保持图像中的连续性和物空间变换主要是用来保持图像中的连续性和物空间变换主要是用来保持图像中的连续性和物空间变换主要是用来保持图像中的连续性和物体的连通性体的连通性体的连通性体的连通性,一般都用数学函数形式来描述输入输一般都用数学函数形式来描述输入输一般都用数学函数形式来描述输入输一般都用数学函数形式来描述输入输出图像相应像素间的空间关系。空间变换的一般表出图像相应像素间的空间关系。空间变换的一般表出图像相应像素间的空间关系。空间变换的一般表出图像相应像素间的空间关系。空间变换的一般表达式为：达式为：达式为：达式为：g(x,yg(x,y)=)=f(x,yf(x,y)=)=fa(x,y),b(x,yfa(x,y),b(x,y)g(x,yg(x,y)输出图像输出图像输出图像输出图像 (x,yx,y)空间变换后的坐标空间变换后的坐标空间变换后的坐标空间变换后的坐标 a(x,y),b(x,ya(x,y),b(x,y)空间变换函数空间变换函数空间变换函数空间变换函数7.1 空间变换空间变换第七章第七章第七章第七章第七章第七章 图像的空间变换图像的空间变换图像的空间变换图像的空间变换图像的空间变换图像的空间变换计算机图像处理计算机图像处理计算机图像处理计算机图像处理计算机图像处理计算机图像处理二二二二.简单变换简单变换简单变换简单变换 简单变换用来实现图像的平移、旋转、剪切等简单变换用来实现图像的平移、旋转、剪切等简单变换用来实现图像的平移、旋转、剪切等简单变换用来实现图像的平移、旋转、剪切等简单操作。如：简单操作。如：简单操作。如：简单操作。如：a(x,ya(x,y)=x+x0)=x+x0b(x,yb(x,y)=y+y0)=y+y02)2)旋转变换旋转变换旋转变换旋转变换 3)3)平移放大平移放大平移放大平移放大水平变换水平变换水平变换水平变换a(x,ya(x,y)=)=xcos-ysinxcos-ysin垂直变换垂直变换垂直变换垂直变换b(x,yb(x,y)=y)=ya(x,ya(x,y)=x)=xb(x,yb(x,y)=)=（xsin+yxsin+y）/coscos1)1)平移变换平移变换平移变换平移变换a(x,ya(x,y)=)=xcos-ysinxcos-ysinb(x,yb(x,y)=)=xsin+ycosxsin+ycos第七章第七章第七章第七章第七章第七章 图像的空间变换图像的空间变换图像的空间变换图像的空间变换图像的空间变换图像的空间变换计算机图像处理计算机图像处理计算机图像处理计算机图像处理计算机图像处理计算机图像处理 1 1）多项式卷绕）多项式卷绕）多项式卷绕）多项式卷绕 利用控制点序列为利用控制点序列为利用控制点序列为利用控制点序列为a(x,ya(x,y)和和和和b(x,yb(x,y)找到一个近似的多项式描述。该多项式的参数能够使找到一个近似的多项式描述。该多项式的参数能够使找到一个近似的多项式描述。该多项式的参数能够使找到一个近似的多项式描述。该多项式的参数能够使多项式的取值与控制点及其位移量吻合。多项式的取值与控制点及其位移量吻合。多项式的取值与控制点及其位移量吻合。多项式的取值与控制点及其位移量吻合。三三三三.利用控制点进行变换：利用控制点进行变换：利用控制点进行变换：利用控制点进行变换：第七章第七章第七章第七章第七章第七章 图像的空间变换图像的空间变换图像的空间变换图像的空间变换图像的空间变换图像的空间变换计算机图像处理计算机图像处理计算机图像处理计算机图像处理计算机图像处理计算机图像处理2 2）图像分割卷绕）图像分割卷绕）图像分割卷绕）图像分割卷绕 将控制点形成一个矩形输入栅格，通过映将控制点形成一个矩形输入栅格，通过映将控制点形成一个矩形输入栅格，通过映将控制点形成一个矩形输入栅格，通过映射将栅格变换为输出图像中连同的水平输出射将栅格变换为输出图像中连同的水平输出射将栅格变换为输出图像中连同的水平输出射将栅格变换为输出图像中连同的水平输出栅格，控制点为每一个输出栅格对应的顶栅格，控制点为每一个输出栅格对应的顶栅格，控制点为每一个输出栅格对应的顶栅格，控制点为每一个输出栅格对应的顶点，输入栅格内的各点影射为相应输出栅格点，输入栅格内的各点影射为相应输出栅格点，输入栅格内的各点影射为相应输出栅格点，输入栅格内的各点影射为相应输出栅格内的点。内的点。内的点。内的点。通常采用的栅格插值方法是双线性空间通常采用的栅格插值方法是双线性空间通常采用的栅格插值方法是双线性空间通常采用的栅格插值方法是双线性空间变换方法，其一般表达式为：变换方法，其一般表达式为：变换方法，其一般表达式为：变换方法，其一般表达式为：G(x,yG(x,y)=)=F(ax+by+cxy+d,e+fy+gxy+hF(ax+by+cxy+d,e+fy+gxy+h)第七章第七章第七章第七章第七章第七章 图像的空间变换图像的空间变换图像的空间变换图像的空间变换图像的空间变换图像的空间变换计算机图像处理计算机图像处理计算机图像处理计算机图像处理计算机图像处理计算机图像处理%7_3_aI=imread(flowers.tif);subplot(331),imshow(I);%7_3_bI=imread(flowers.tif);scale=1.2;angle=20*pi/180;tx=0;ty=0;sc=scale*cos(angle);ss=scale*sin(angle);T=sc ss;ss sc;tx ty;第七章第七章第七章第七章第七章第七章 图像的空间变换图像的空间变换图像的空间变换图像的空间变换图像的空间变换图像的空间变换计算机图像处理计算机图像处理计算机图像处理计算机图像处理计算机图像处理计算机图像处理t_lc=maketform(affine,T);I_linearconformal=imtransform(I,t_lc,FillValues,.3);%subplot(332),imshow(I_linearconformal);imshow(I_linearconformal);%7_3_cI=imread(flowers.tif);T=1 0.1;1 1;0 0;t_aff=maketform(affine,T);I_affine=imtransform(I,t_aff,FillValues,.3);%subplot(333),imshow(I_affine)imshow(I_affine);%7_3_dI=imread(flowers.tif);T=1 0 0.008;1 1 0.01;0 0 1;第七章第七章第七章第七章第七章第七章 图像的空间变换图像的空间变换图像的空间变换图像的空间变换图像的空间变换图像的空间变换计算机图像处理计算机图像处理计算机图像处理计算机图像处理计算机图像处理计算机图像处理t_proj=maketform(projective,T);I_projective=imtransform(I,t_proj,FillValues,.3);%subplot(334),imshow(I_projective)iptsetpref(ImshowTruesize,manual);imshow(I_projective);%7_3_eI=imread(flowers.tif);xybase=reshape(randn(12,1),6,2);t_poly=cp2tform(xybase,xybase,polynomial,2);T=0 0;1 0;0 1;0.001 0;0.02 0;0.01 0;t_poly.tdata=T;I_polynomial=imtransform(I,t_poly,FillValues,.3);%subplot(335),imshow(I_polynomial);iptsetpref(ImshowTruesize,manual);第七章第七章第七章第七章第七章第七章 图像的空间变换图像的空间变换图像的空间变换图像的空间变换图像的空间变换图像的空间变换计算机图像处理计算机图像处理计算机图像处理计算机图像处理计算机图像处理计算机图像处理imshow(I_polynomial);%7_3_fI=imread(flowers.tif);imid=round(size(I,2)/2);I_left=I(:,1:imid);stretch=1.5;size_right=size(I,1)round(stretch*imid);I_right=I(:,imid+1:end);I_right_stretched=imresize(I_right,size_right);I_piecewiselinear=I_left I_right_stretched;%subplot(336),imshow(I_piecewiselinear);iptsetpref(ImshowTruesize,manual);imshow(I_piecewiselinear);%7_3_g第七章第七章第七章第七章第七章第七章 图像的空间变换图像的空间变换图像的空间变换图像的空间变换图像的空间变换图像的空间变换计算机图像处理计算机图像处理计算机图像处理计算机图像处理计算机图像处理计算机图像处理I=imread(flowers.tif);nrows,ncols=size(I);xi,yi=meshgrid(1:ncols,1:nrows);a1=5;a2=3;u=xi+a1*sin(pi*xi/imid);v=yi-a2*sin(pi*yi/imid);tmap_B=cat(3,u,v);resamp=makeresampler(linear,fill);I_sinusoid=tformarray(I,resamp,2 1,1 2,tmap_B,.3);%subplot(337),imshow(I_sinusoid);iptsetpref(ImshowTruesize,manual);imshow(I_sinusoid);%7_3_h第七章第七章第七章第七章第七章第七章 图像的空间变换图像的空间变换图像的空间变换图像的空间变换图像的空间变换图像的空间变换计算机图像处理计算机图像处理计算机图像处理计算机图像处理计算机图像处理计算机图像处理I=imread(flowers.tif);xt=xi(:)-imid;yt=yi(:)-imid;theta,r=cart2pol(xt,yt);a=.00001;s=r+a*r.3;ut,vt=pol2cart(theta,s);u=reshape(ut,size(xi)+imid;v=reshape(vt,size(yi)+imid;tmap_B=cat(3,u,v);I_barrel=tformarray(I,resamp,2 1,1 2,tmap_B,.3);%subplot(338),imshow(I_barrel);%iptsetpref(ImshowTruesize,manual);imshow(I_barrel);第七章第七章第七章第七章第七章第七章 图像的空间变换图像的空间变换图像的空间变换图像的空间变换图像的空间变换图像的空间变换计算机图像处理计算机图像处理计算机图像处理计算机图像处理计算机图像处理计算机图像处理%7_3_iI=imread(flowers.tif);xt=xi(:)-imid;yt=yi(:)-imid;theta,r=cart2pol(xt,yt);a=-0.0005;s=r+a*r.3;ut,vt=pol2cart(theta,s);u=reshape(ut,size(xi)+imid;v=reshape(vt,size(yi)+imid;tmap_B=cat(3,u,v);I_pin=tformarray(I,resamp,2 1,1 2,tmap_B,.3);%subplot(339),imshow(I_pin);iptsetpref(ImshowTruesize,manual);第七章第七章第七章第七章第七章第七章 图像的空间变换图像的空间变换图像的空间变换图像的空间变换图像的空间变换图像的空间变换计算机图像处理计算机图像处理计算机图像处理计算机图像处理计算机图像处理计算机图像处理imshow(I_pin)%7.5.6orthophoto=imread(westconcordorthophoto.png);subplot(1,2,1),imshow(orthophoto)unregistered=imread(westconcordaerial.png);subplot(1,2,2),imshow(unregistered)%cpselect(unregistered(:,:,1),orthophoto)%input_points=120.7086 93.9772 319.2222 78.9202 127.9838 291.6312 352.0729 281.1445;%第七章第七章第七章第七章第七章第七章 图像的空间变换图像的空间变换图像的空间变换图像的空间变换图像的空间变换图像的空间变换计算机图像处理计算机图像处理计算机图像处理计算机图像处理计算机图像处理计算机图像处理input_points_corr=cpcorr(input_points,base_points,.unregistered(:,:,1),orthophoto)input_points_corr=120.7086 93.9772 319.2222 78.9202 127.1064 289.8935 352.0729 281.1445;%mytform=cp2tform(input_points,base_points,projective);%registered=imtransform(unregistered,mytform)%7.7clcClear%ch7_8_11lily=imread(lily.tif);flowers=imread(flowers.tif);第七章第七章第七章第七章第七章第七章 图像的空间变换图像的空间变换图像的空间变换图像的空间变换图像的空间变换图像的空间变换计算机图像处理计算机图像处理计算机图像处理计算机图像处理计算机图像处理计算机图像处理subplot(1,2,1),imshow(lily);subplot(1,2,2),imshow(flowers);%rect_lily=93 13 81 69;rect_flowers=190 68 235 210;sub_lily=imcrop(lily,rect_lily);sub_flowers=imcrop(flowers,rect_flowers);sub_lily1,rect_lily=imcrop(lily);sub_flowers1,rect_flowers=imcrop(flowers);subplot(1,2,1),imshow(sub_lily1)subplot(1,2,2),imshow(sub_flowers1)%c=normxcorr2(sub_lily(:,:,1),sub_flowers(:,:,1);figure,surf(c),shading flat第七章第七章第七章第七章第七章第七章 图像的空间变换图像的空间变换图像的空间变换图像的空间变换图像的空间变换图像的空间变换计算机图像处理计算机图像处理计算机图像处理计算机图像处理计算机图像处理计算机图像处理%sub_lily,rect_lily=imcrop(lily);sub_flowers,rect_flowers=imcrop(flowers);%max_c,imax=max(abs(c(:);ypeak,xpeak=ind2sub(size(c),imax(1);corr_offset=(xpeak-size(sub_lily,2)(ypeak-size(sub_lily,1);rect_offset=(rect_flowers(1)-rect_lily(1)(rect_flowers(2)-rect_lily(2);offset=corr_offset+rect_offset;xoffset=offset(1);yoffset=offset(2);%第七章第七章第七章第七章第七章第七章 图像的空间变换图像的空间变换图像的空间变换图像的空间变换图像的空间变换图像的空间变换计算机图像处理计算机图像处理计算机图像处理计算机图像处理计算机图像处理计算机图像处理xbegin=xoffset+1;xend=xoffset+size(lily,2);ybegin=yoffset+1;yend=yoffset+size(lily,1);extracted_lily=flowers(ybegin:yend,xbegin:xend,:);if isequal(lily,extracted_lily)disp(lily.tif was extracted from flowers.tif)end%recovered_lily=uint8(zeros(size(flowers);recovered_lily(ybegin:yend,xbegin:xend,:)=lily;m,n,p=size(flowers)mask=ones(m,n);i=find(recovered_lily(:,:,1)=0);第七章第七章第七章第七章第七章第七章 图像的空间变换图像的空间变换图像的空间变换图像的空间变换图像的空间变换图像的空间变换计算机图像处理计算机图像处理计算机图像处理计算机图像处理计算机图像处理计算机图像处理mask(i)=.2;figure,imshow(flowers(:,:,1)hold onh=imshow(recovered_lily);set(h,AlphaData,mask)%ch7_8_11lily=imread(lily.tif);flowers=imread(flowers.tif);subplot(1,2,1),imshow(lily);subplot(1,2,2),imshow(flowers);%rect_lily=93 13 81 69;rect_flowers=190 68 235 210;sub_lily=imcrop(lily,rect_lily);第七章第七章第七章第七章第七章第七章 图像的空间变换图像的空间变换图像的空间变换图像的空间变换图像的空间变换图像的空间变换计算机图像处理计算机图像处理计算机图像处理计算机图像处理计算机图像处理计算机图像处理sub_flowers=imcrop(flowers,rect_flowers);sub_lily,rect_lily=imcrop(lily);sub_flowers,rect_flowers=imcrop(flowers);subplot(1,2,1),imshow(sub_lily)subplot(1,2,2),imshow(sub_flowers)%c=normxcorr2(sub_lily(:,:,1),sub_flowers(:,:,1);figure,surf(c),shading flat%max_c,imax=max(abs(c(:);ypeak,xpeak=ind2sub(size(c),imax(1);corr_offset=(xpeak-size(sub_lily,2)(ypeak-size(sub_lily,1);rect_offset=(rect_flowers(1)-rect_lily(1)第七章第七章第七章第七章第七章第七章 图像的空间变换图像的空间变换图像的空间变换图像的空间变换图像的空间变换图像的空间变换计算机图像处理计算机图像处理计算机图像处理计算机图像处理计算机图像处理计算机图像处理 (rect_flowers(2)-rect_lily(2);offset=corr_offset+rect_offset;xoffset=offset(1);yoffset=offset(2);%xbegin=xoffset+1;xend=xoffset+size(lily,2);ybegin=yoffset+1;yend=yoffset+size(lily,1);extracted_lily=flowers(ybegin:yend,xbegin:xend,:);if isequal(lily,extracted_lily)disp(lily.tif was extracted from flowers.tif)end%第七章第七章第七章第七章第七章第七章 图像的空间变换图像的空间变换图像的空间变换图像的空间变换图像的空间变换图像的空间变换计算机图像处理计算机图像处理计算机图像处理计算机图像处理计算机图像处理计算机图像处理recovered_lily=uint8(zeros(size(flowers);recovered_lily(ybegin:yend,xbegin:xend,:)=lily;m,n,p=size(flowers)mask=ones(m,n);i=find(recovered_lily(:,:,1)=0);mask(i)=.2;figure,imshow(flowers(:,:,1)hold onh=imshow(recovered_lily);set(h,AlphaData,mask)%ch7xiti%7-1I=imread(greens.jpg);ring=maketform(affine,1 0 0;.5 1 0;0 0 1);第七章第七章第七章第七章第七章第七章 图像的空间变换图像的空间变换图像的空间变换图像的空间变换图像的空间变换图像的空间变换计算机图像处理计算机图像处理计算机图像处理计算机图像处理计算机图像处理计算机图像处理%J=imtransform(I,ring);%imshow(I),figure,imshow(J)uData=0 1;vData=0 1;D=imtransform(I,ring,bicubic,.UData,uData,VData,vData,.XData,-2 2,YData,-2 2,.Size,400 400,FillValues,255);imshow(I);figure,imshow(D);%7-2 truesizewarning=iptgetpref(TruesizeWarning);iptsetpref(TruesizeWarning,off);load mri;第七章第七章第七章第七章第七章第七章 图像的空间变换图像的空间变换图像的空间变换图像的空间变换图像的空间变换图像的空间变换计算机图像处理计算机图像处理计算机图像处理计算机图像处理计算机图像处理计算机图像处理M1=D(:,64,:,:);size(M1);M2=reshape(M1,128 27);size(M2);T0=maketform(affine,0-2.5;1 0;0 0);imtransform(M2,T0,cubic)R2=makeresampler(bicubic,nearest,fill);M3=imfransform(M2,T0,R2);T1=makeform(affine,-2.5 0;0 1;68.5 0);T2=makeform(custom,3,2,ipex003,64);T1=makeform(composite,T1,T2);R3=makeresampler(cubic,nearest,nearest,fill);M4=tformarray(D,Tc,R3,4 1 2,1 2,66 128,0);T3=maketform(affine,-2.5 0 0;0 1 0;0 0 0.5;68.5 0-14);S=tformarray(D,T3,R3,4 1 2,1 2 4,66 128 35,0);figure;第七章第七章第七章第七章第七章第七章 图像的空间变换图像的空间变换图像的空间变换图像的空间变换图像的空间变换图像的空间变换计算机图像处理计算机图像处理计算机图像处理计算机图像处理计算机图像处理计算机图像处理immovie(S,map);S2=padarray(S,6 0 0 0,0,both);montage(S2,map);functionU=ipex003(X,t)U=X repmat(T.tdata,size(X,1)1);