图像空域运算

实验二图像空域运算
实验内容：（1）选择两幅图像，一幅是物体图像，一幅是背景图像，采用正确的图像代数运算方法，分别实现图像叠加、混合图像的分离和图像的局部显示效果。

（2）对一幅图像实现按比例缩小和不按比例任意缩小的效果，以及图像的成倍放大和不按比例放大效果。

（3）将一幅图像分别旋转45度和90度，与原图像对比，观察它们的区别。

实验原理：(1)叠加：将两幅图像进行加法运算。

分离：将混合图像与背景图像做减法运算；
局部显示：设置掩模模板，对于需要保留下来的区域，掩模图像的值置为1，而在需要被抑制掉的区域，掩模图像的值置为0。

(2)比例缩放关系：x1=ax0, y1=ay0
(3)旋转变换关系：
cos sin0
sin cos0 10011 x x y y
ββ
ββ
⎛⎫⎛⎫⎛⎫ ⎪ ⎪⎪=-
⎪ ⎪⎪ ⎪ ⎪⎪⎝⎭⎝⎭⎝⎭
实验报告要求：给出实验代码，和实验结果图，并对实验结果进行分析。

所用函数：
imread从文件读取图像
imwrite把图像写成文件
调用格式：imwrite(A,filename,fmt)
其中，A是图像数据， filename是目标图像名字， fmt是要生成的图片的格式。

图像格式有：bmp、gif、hdf、jpg（或jpeg）、jp2或jpx、pbm、pcx、pgm、png、pnm、ppm、ras、tif（或tiff）、xwd。

举例：
imgrgb = imread('flower.jpg');
imwrite(imgrgb, 'flower.bmp', 'bmp'); % jpg格式转换为bmp格式
imresize函数实现图像的缩放
调用格式
（1）B = imresize(A, m)
返回的图像B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。

（2）B = imresize(A, [numrows numcols])
numrows和numcols分别指定目标图像的高度和宽度。

显而易见，由于这种格式允许图像缩放后长宽比例和源图像长宽比例不相同，因此所产生的图像有可能发生畸变。

imrotate函数实现图像的旋转
调用格式：
（1）B = imrotate(A,angle)
将图像A（图像的数据矩阵）绕图像的中心点旋转angle度，正数表示逆时针旋转，负数表示顺时针旋转。

返回旋转后的图像矩阵。

以这种格式调用该函数，该函数默认采用最近邻线性插值（Nearest-neighbor interpolation）。

旋转后的图像超出的部分填充0（黑色）。

（2）B = imrotate(A,angle,method)
使用method参数可以改变插值算法，method参数可以为下面这三个值：
'nearest'：最邻近线性插值（Nearest-neighbor interpolation）
'bilinear'：双线性插值（Bilinear interpolation）
'bicubic'：双三次插值（或叫做双立方插值）（Bicubic interpolation）
（3）B = imrotate(A,angle,method,bbox)
bbox参数用于指定输出图像属性：
'crop'：通过对旋转后的图像B进行裁剪，保持旋转后输出图像B的尺寸和输入图像A
的尺寸一样。

'loose'：使输出图像足够大，以保证源图像旋转后超出图像尺寸范围的像素值没有丢失。

一般上这种格式产生的图像的尺寸都要大于源图像的尺寸。

附录：
1.图像加减运算和局部显示
图像加减
clear all
I=imread('D:\matlab图片\lanse.jpg');
J=imread('D:\matlab图片\lena.jpg');
%图像相加
k=imadd(I,J);
%图像相减，还原原图像
I1=imsubtract(k,J);
J1=imsubtract(k,I);
subplot(2,3,1);imshow(I);xlabel('原始图像I');
subplot(2,3,2);imshow(J);xlabel('原始图像J');
subplot(2,3,3);imshow(k,[]);xlabel('相加后的图像k'); subplot(2,3,4),imshow(I1,[]);xlabel('相减得到原始图像I1'); subplot(2,3,5),imshow(J1,[]);xlabel('相减得到原始图像J1');运行结果：
图像局部显示
clear all
%图像的局部显示
I2=imread('D:\matlab图片\lena_gray.bmp');
subplot(1,2,1);imshow(I2);xlabel('原始图像I2');
%设置模板
[m,n]=size(I2);
for i=1:m
for j=1:n
h(i,j)=0;
end
end
for i=50:1:200
for j=50:1:200
h(i,j)=I2(i,j);
end
end
subplot(1,2,2);imshow(h,[]);xlabel('局部显示');运行结果：
2.图像缩放
源代码：
clear all
I=imread('D:\matlab图片\lena_gray.bmp'); figure;imshow(I);xlabel('原图像');
%按比例图像缩放
B = imresize(I, 1.5);
figure;imshow(B);xlabel('按比例放大');
C = imresize(I, 0.5);
figure;imshow(C);xlabel('按比例缩小');
%指定图像大小缩放
D = imresize(I, [350 300]);
figure;imshow(D);xlabel('指定放大');
E = imresize(I, [150 200]);
figure;imshow(E);xlabel('指定缩小');
运行结果：
3.图像旋转
源代码：
clear all
I=imread('D:\matlab图片\lena_gray.bmp');
subplot(2,3,1);imshow(I);xlabel('原始图像I');
%双线差值，剪裁输出
C1=imrotate(I,45,'bilinear','crop');
subplot(2,3,2);imshow(C1);xlabel('旋转45度图像'); C2=imrotate(I,90,'bilinear','crop');
subplot(3,3,3);imshow(C2);xlabel('旋转90度图像'); %双线差值，输出合适图像
D1=imrotate(I,45,'bilinear','loose');
subplot(2,3,4);imshow(D1);xlabel('旋转45度图像'); D2=imrotate(I,90,'bilinear','loose');
subplot(2,3,5);imshow(D2);xlabel('旋转90度图像');
运行结果：。