1、图像裁剪就是在原图像或者大图中裁剪出图像块来，这个图像一般是多边形形状的。图像裁剪是几何处理中的一种基本操作。利用imcrop函数调用可以是现期裁剪功能，格式为imcrop（I,rect）;其中rect是一个四元向量xmin ymin width height,分别表示矩形的左上角的坐标，宽度和高度；（2）扭曲变换：MATLAB使用imtransform函数来实现图像空间变换，imtransform函数的调用格式为imtransform（I,T），其中I是要变换的图像，T是maketform函数产生的变换结果。Maketform函数就是利用给定的参量建立变换结构，然后把该变换结构赋给结构体变换
2、，根据得到的结构体变量T，调用imtransform函数进行变换；（3）镜像变换：实现水平，垂直，对角镜像处理，双精度取点后调用函数实现。（4）缩放与旋转变换：利用nearest，bilinearbicubic三个函数实现图片的三种缩放与旋转处理利用imresize和imrotate两个函数实现缩放及旋转功能。3设计方案 3.1 设计思想综合运用MATLAB实现图像处理的程序设计，根据需求进行程序的功能分析和界面设计，并实现对图像的平移，裁剪，扭曲，镜像，缩放，旋转等变换，按照要求增加变换的效果与其他的几何变换。变换的操作直接调用Matlab中自带的函数，部分模块采用用户提示对话框，用来提示用
3、户输入参数,以实现模块的动态操作，另外，需要同一模块需要将不同结果进行比对。整个系统系统框图如图3.1示：图3.1 系统框图3.2 设计流程3.2.1 平移和裁剪 平移和裁剪流程图如图3.2所示。NY Y 图3.2 平移和裁剪流程图3.2.2 扭曲变换扭曲变换流程图如图3.3所示。 N图3.3 扭曲变换流程图3.2.3 镜像变换镜像变换流程图如图3.4所示。 N Y 图3.4 镜像变换流程图 3.2.4 缩放和旋转变换缩放与旋转流程图如图3.5所示。 Y图3.5 缩放与旋转流程图4 代码实现4.1 Matlab程序实现代码4.1.1 平移和裁剪变换用函数translate（）实现对输入的图像平
4、移的功能；用函数imcrop（）实现对图像的裁剪功能，其核心程序如下： 1）平移： i=imread（D:1.jpg）;%读取图片信息prompt=输入参数:;defans=2%获取图像信息p=inputdlg（prompt,input,1,defans）; %创建数据输入窗口p1=str2num（p1）;se = translate（strel（2）, p1）;%对图像进行平移J = imdilate（i,se）;subplot（1,2,1）,imshow（i）,title（原图）subplot（1,2,2）,imshow（J）,title（平移后图像）%显示操作结果 2）裁剪： %读取图片
5、信息 %从坐标（0，0）开始，从原图上剪取一个长度为200，宽度为200的矩形部分j=imcrop（i,0 0 200 200）;figure,subplot（1,2,1）,imshow（i）,title（%创建图像窗口subplot（1,2,2）,imshow（j）,title（截取后图像 %以坐标（50，50）开始，剪取长度为200，宽度为200的矩形部分，并与以坐标（0，0）开始，剪取同样大小的图像相比较k=imcrop（i,50 50 200 200）;figure,subplot（1,2,1）,imshow（j）,title（以坐标（0，0）开始subplot（1,2,2）,imsh
6、ow（k）,title（以坐标（50，50）开始 4.1.2 扭曲变换用函数maketform（）实现对图像的扭曲变换的功能，其核心程序如下： %扭曲一T1=maketform（affine,0.5 0 0;0.5 1 0;0 0 1）;I1=imtransform（i,T1）;%二维变换%扭曲二T2=maketform（,0.5 1;0 1;1 0,0.2 0.6;0.5 0.3;0.5 0.9）;I2=imtransform（i,T2）; %二维变换%原图，扭曲一，扭曲二显示比较figure,subplot（1,3,1）,imshow（i）,title（subplot（1,3,2）,ims
7、how（I1）,title（扭曲1subplot（1,3,3）,imshow（I2）,title（扭曲2 4.1.3 镜像变换函数A2（1:H（1）,1:H（2）,1:H（3）=A1（1:H（1）,H（2）:-1:1,1:H（3）表示对图像实现镜像变换的功能，其中（1：H（1）表示从1到H（1）的整数，其核心程序如下：subplot（2,2,1）,imshow（i）,title（A1=double（i）; %定义为双精度型H=size（A1）; %定义尺寸%水平镜像A2（1:H（3）;%显示结果subplot（2,2,2）,imshow（uint8（A2）,title（水平镜像%垂直镜像A3（
8、1:H（3）=A1（H（1）:subplot（2,2,3）,imshow（uint8（A3）,title（垂直镜像%对角镜像A4（1:1,H（2）:subplot（2,2,4）,imshow（uint8（A4）,title（对角镜像 4.1.4 缩放和旋转变换函数 Imresize（）表示对图像实现放大和缩小的功能；函数imrotate（）表示对图像实现旋转的功能，其核心程序如下： 1）缩放： %用最近邻插法将图像按原比例放大1.5倍，语句如下：i=imread（a=1.5j=imresize（i,a）;%默认的为nearest，表示最近邻法imshow（i）,title（figure,ims
9、how（j）,title（近邻插法放大1.5倍%用双线性插值法和双三次插值法将图像按原比例放大1.5倍k=imresize（i,a, % bilinear表示双线性插值l=imresize（i,a, % bicubic表示双三次插值figure,imshow（k）,title（双线性插值法放大1.5倍） figure,imshow（l）,title（双三次插值法放大1.5倍%用双线性插值法将图像按原比例缩小为0.1倍m=imresize（i,0.1,figure,imshow（m）,title（双线性插值法放大0.1倍 2）旋转： %用双线性插值法将原图像旋转45度，不裁去超出原图的部分 a=
10、45j=imrotate（i,a, %函数imrotate对图像进行旋转，参数method用于指定插值的方法，可选的值为nearest（最近邻法），bilinear（双线形插值）及bicubic（双三次插值），默认值为 nearest。一般来说，旋转后的图像会比原图大，超出原图像的部分值为0。subplot（1,3,2）,imshow（j）,title（双线性插值旋转45度，不裁%提示对话框 p1=str2num（p1）;%读取输入值 k=imrotate（i,p1, subplot（1,3,3）,imshow（k）,自定义度数，不裁去超出部分%用双线性插值法将原图像旋转45度，裁去超出原图的
11、部分，并与未裁去超出部分的做比较% 未裁去超出部分k=imrotate（i,a, , crop% 裁去超出原图的部分figure,subplot（1,2,1）,imshow（j）,双线性插值法旋转45度，不裁去超出部分subplot（1,2,2）,imshow（k）,双线性插值法旋转45度，裁去超出部分5 系统仿真与结果分析5.1 系统仿真 输入图像为一个慵懒的猫洗脸的图像，在Matlab代码中先用函数imread（）先对图像进行读取和解析。图5.1 输入图像 在把程序在Matlab软件中打开后，点击运行后，出现如图5.2所示界面，然后输入参数即可。图5.2 平移变换输入参数再输入平移变换参数
12、后，函数translate（）对图像做按照参数进行平移的变换，subplot（x,y,z）是显示图片变换后在界面上的坐标,原图及平移后的结果图如图5.3所示。图5.3 平移变换结果读取图片后，函数imcrop（i,0 0 200 200）表示，从图片坐标（0,0）开始，从原图剪取一个长度为200，宽度为200的矩形部分。裁剪结果如图5.4所示。图5.4 裁剪变换结果一在上图以（0，0）点开始剪取和从（50，50）开始剪取作比较，如图5.5所示。图5.5 裁剪变换结果二 首先函数imread（）对图像进行读取后，用函数maketform（）对图像进行扭曲变换，结果如图5.6所示。 图5.6 扭曲
13、变换结果图5.7 扭曲变换结果 镜像变换中（1：H（1）表示从1到H（1）的整数，变换后的图像如5.8，图5.9和图5.10所示。 图5.8 水平镜像变换结果图5.9 垂直镜像变换结果图5.10 对角镜像变换结果用最近邻插法将图像按原比例放大1.5倍，函数j=imresize（i,a）表示，返回的图像j的长宽是图像A的长宽的m倍，即缩放图像。m大于1，则放大图像； m小于1， 缩小图像。缩放变换结果如图5.11所示。 图5.11 缩放变换结果一 用双线性插值法和双三次插值法将图像按原比例放大1.5倍,还是用函数imresize（）,对图像作放大处理，处理结果如图5.12和图5.13所示。 图5
14、.12 缩放变换结果二 图5.13 缩放变换结果三 图5.14所示为函数 imresize（）变换后放大0.1倍所示的结果图。 图5.14 缩放变换结果四 用双线性插值法将原图像旋转45度，读取图像后，函数j=imrotate（）表示对图像旋转。inputdlg（）表示创建参数输入窗口，如图5.15所示。图5.15 旋转变换输入参数旋转变换结果如图5.16和5.17所示：图5.16 旋转变换结果一图5.17 旋转变换结果二5.2 结果分析从结果图可以看出，预期的功能基本实现，并且比较全面，符合设计要求。（1）平移变换中，采用了提示对话框，提示用户输入平移参数。以左上角为原点（0,0），输入参数
15、（150，150），原图像向右下平移分别沿x轴和y轴平移150个像素点。（2）裁剪变换中，分别以（0,0）和从坐标（50，50）开始，从原图上剪取一个长度为200，宽度为200的矩形部分。（3）扭曲变换采用了两个变换矩阵对图像进行了扭曲变换。（4）镜像变换实现了垂直镜像，水平镜像和对角镜像。（5）缩放变换采用了近邻插法，双线性插值法和双三次插值法将图像按原比例放大1.5倍，图像色调一次变淡，用双线性插值法将图像按原比例缩小为0.1倍。（6）旋转变换采用了提示对话框，提示用户输入旋转角度。第一个figure中依次显示了原图，程序设定的旋转45度图和根据用户输入的度数旋转后的图，都没有裁剪超出部分
16、；第二个figure中显示了旋转45度后没有裁去超出部分的图像和裁去超出部分的图像。结 论本设计采用了MATLAB作为工具，以最近邻域插法、双线性插值法和双三次插值法三种常用数字图像插值算法为基础，实现了数字图像的比例缩放、旋转和剪取等一系列几何变换。通过实践可以有以下成果：（1）插值算法的选取直接影响到数字图像在经过几何变换之后的质量。（2）最近邻插法质量最差，但是算法简单，速度快；（3）双三次插值法质量好，但是需要较大的计算量才能完成；（4）双线性插值法无论在质量上还是速度上，都介于两者之间。（5）插值技术的提高是以数学方法的改进和提高为前提的。运用到现实中，还应结合硬件处理速度选择合适的
17、算法，硬件处理速度的提高也是实现复杂算法的前提。随着数学的发展和计算机硬件水平的提高，将会有更优秀的插值算法运用到实际当中，数字图像几何变换的质量和速度将得到很大程度上的提高。整个系统各个模块都基本实现，实现了平移、裁剪、扭曲、镜像、缩放和旋转变换功能，比较全面地完成了数字图像几何变换这一任务。不足的是没有完成提高部分，没有深入的研究其他几何变换。参考文献1章毓晋.图像工程上册图像处理和分析M.北京：清华大学出版社,1999.3:3-5.2图像工程下册图像理解与计算机视觉M.北京:清华大学出版社,2000.8:12-14.3陈桂明,张明照,戚红雨.应用MATLAB语言处理数字信号与数字图像M.
18、北京:科学出版社,2000.1:56-57.4张兆礼,赵春晖,梅晓丹.现代图像处理技术M.北京:人民邮电出版社,2001.1l:30-32.5 阮秋琦. 数字图像处理学M. 北京：电子工业出版社，2001:112-115.6 龚声蓉，刘纯平，王强等. 数字图像处理与分析M. 北京：清华大学出版社，2006:85-86.7 贾永红. 计算机图像处理与分析M. 武汉：武汉大学出版社，2001:98-99.8 陈桂明. 应用MATLAB语言处理数字信号与图像处理M. 北京：科学出版社，2000:134-135.9 夏德深，傅德胜. 计算机图像处理及应用M. 南京：东南大学出版社，2004:42-45.10 姚敏. 计算机图像处理M. 北京：机械工业出版社，2006:156-157.
