《Matlab程序设计》实验指导书

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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