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时间:2019-11-14
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1、《Matlab程序设计》实验指导书实验二基于Matlab的图像配准实验一、实验目的1、掌握Matlab图像处理工具箱的使用。2、学习使用联机帮助查找更多的Matlab功能。3>熟悉使用Matlab进行交互操作的方法。4、学习图像配准的相关知识。二、实验要求(一)、对实验过程的要求1、编写M・文件,实现两幅图像的配准及结杲对比。2、学习Matlab的ImageProcessingToolbox的相关帮助。3、实验中生成的中间结果和数据尽量保存。(二)、对实验报告的撰写要求1、参考附录的实验报告格式样本撰写。2、“实验结果
2、”主要包括:(1)利用cpselect工具选择控制点的截屏图。(2)图像配准的结果图像。(3)不同配准方法相比较的数据。3、实验报告附录中包含M■文件的源代码,要注意代码的格式。三、实验环境和设备1、PC机,WindowsXP操作系统。2^MatlabR12+及其以上版木,ImageProcessingToolboxV3.0以上版。四、实验原理1、图像配准图像配准是将一幅图像与另一幅图像对齐的过程,也就是将一幅图像进行几何变换,使它与另一幅图像中对应的目标具有相同的位置。如下图1所示,将@)与(b)配准,只要将(a)变
3、换成(c)即可。2、实现方式图像配准可以由手工的方法来实现:首先在两幅图像中选择若干控制点对(可以使用函数cpselect);再由这些对应点计算岀几何变换的形式(使用函数cp2tform);最后进彳亍图像变换(可使用一般的变换函数imtransform)<>利用Matlab帮助可查看相关函数的详细用法。3、酉己准结杲的评彳介图像配准结果是否精确冇多种评价方法,例如计算均方误差值MSE(MeanSquaredError)<>令/)和/2是两幅经过配准的图像,它们的均方误差如下计算MSE=1~MNMN工工[仙)-/2(门)
4、]2i=l>1英屮M和N分别表示图像的行数和列数。MSE的值越小,则说明这两幅图像配准的精度越高。(a)(b)(c)图1图像配准的例子。五、实验内容及步骤(一)学习Matlab帮助从Matlab帮助界面中打开如下路径进行学习:ImageProcessingToolbox->ImageRegistration・>RegisteringanImage其屮的内容是木实验的基础。(-)生成测试图像利用如下代码主成一幅基准图像和一幅输入图像:base=imreadCcameraman.tif);input=imcrop(imro
5、tate(imresize(base,1.6),30),[150,150,255,255]);其中input图像将与base图像进彳亍配准。(三)设计配准方案确定所要选择的几何变换的形式,如线性保角变换linearconfonnar(又称为相似变换)、仿射变换5affine投影变换,projective,等。实验中至少选择两种变换形式进行配准。确定每种变换所需要的控制点对的数量,并思考对木实验来说哪种变换在理论上最好。(四)选择控制点利用cpselect命令手工选择第二步中两幅图像的控制点,并将控制点保存到Matla
6、b的工作空间中备用。用屏幕拷贝的方法将选择控制点的界而图保存到实验报告屮。(五)由控制点计算几何变换将第四步得到的控制点输入到函数cp2tform中,并根据第三步所选择的几何变换形式(至少两种)分别计算几何变换。(六)变换图像实现配准将第五步得到的变换形式输入到函数imtransform屮,实现对第二步屮的图像input的变换。将图像配准的结果整理到实验报告中,将上述各步骤的代码整合为M・文件。(七)分析比较配准结果编写M・文件,利用公式⑴计算配准的精度。注意如果图像屮某点处没有像索值(如图1(c)中的黑色区域),在计
7、算MSE时该点不应统计在内。另外编程吋尽量不要使用数组下标I(i,j)的形式来访问数据。比较第三步所选择的不同变换形式配准精度的高低,将计算出的MSE数据整理到实验报告中。对本实验来说哪一种变换的配准结果更好?人工选择点的误差对结果有无影响?(八)思考如何实现两幅图像的口动配准?附录:实验报告格式样木《Matlab程序设计》课程实验报告姓名学号—、实验题目二、实验目的三、实验环境四、实验内容五、实验结果六、实验中遇到的问题及解决方案附录:程序源代码
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