说明

资料来自《详解MATLAB图像函数及其应用》
作者：张倩，占君，陈珊
出版社：电子工业出版社
出版时间：2011-04
这是我对MTALAB图像处理整理出来的学习笔记，望与君共勉
采用部分只有代码，其他的我自己收集来的资料，萌新一枚，侵权即删
内容来自书的第十九章1375页

图像配准

主要目的：
去除或抑制待配准图像和参考图像之间在几何上的不一致，并融合这些数据从而得到被测对象更完整的信息
配准控制点：
输入图像与参考图像上映射配准的对应点，而进行图像配准的几何参数需根据图像的一些配准点来进行计算

配准点选取

配准点的选取遵循的原则：

两幅图像上的配准点的特征必须保持一致，一般是两幅图像中都共同拥有的标记，如道路的拐弯或道路两旁的标志性建筑物等
选择的配准点要相对分散，尽量不要集中在某个区域
配准点的数量要恰当，不能过多也不能过少。配准点太少会影响配准精度，如果太多则影响配准速度。

对四幅不同的图像进行图像配准

本例通过图像配准将四幅图像转换成同一角度拍摄的同一幅图像

将图像读入MATLAB的工作区，通过对话框选择图像文件，打开图像文件并判断图像文件有效性
采集图像中的控制点对，并保存控制点对
对每幅图像进行控制点的采集，要求控制点个数至少要2个，每幅图像的控制点必须相同
为了便于采集控制点，将图像放大至屏幕左上角显示
选取一个基准图像进行图像配准
以第k帧图像为基准图像进行图像配准，配准前确定变换类型，利用指定的变换类型进行图像配准
显示配准后的图像

步骤一

下面是第一段源码

[filename,pathname]=uigetfile({'*.bmp';'*.jpg';'*.gif';'*.tif';'*.*'},'打开原始图','MultiSelect','on');
if ~iscell(filename)
    errordlg('打开文件失败!');
    return;
end
imnum=length(filename);
imA=cell(imnum,1);
for i=1:imnum
    fullname=fullfile(pathname,filename{i});
    imA{i}=imread(fullname);
    figure
    imshow(imA{i});
end

uigetfile函数

[filename,pathname]=uigetfile(filterspec,dialogtitle,‘MultiSelect’,mode)

filename：返回的文件名，属性为细胞矩阵，每个元素存放一个文件的文件名
pathname：返回的文件的路径名，属性为字符串，存放文件的路径
filterspec：文件类型设置，如png,jpg,tif,gif等
dialogtitle：打开对话框的标题，显示在选取图像时的对话框左上角

并且本例指定用户可以选择多个文件，将模式设置为on，将允许进行多选图像文件

其他用法：
创建标准的对话框并通过交互式操作取得文件名

file=uigetfile

显示一个模态对话框，对话框列出了当前目录下的文件和目录，用于可以选择一个将要打开的文件名
如果文件名是有效的且该文件存在，则当用户点击Open时函数uigetfile返回该文件名
若不存在，uigetfile显示一个控制返回对话框值的错误提示信息，此时用户可以输入另外的文件名或点击cancel按钮
如果用户点击cancel按钮或关闭对话框，函数uigetfile将返回0

[filename,pathname,filterindex]=uigetfile(filterspec,dialogtitle,defualtname)

filename：返回的文件名
pathname：返回的文件的路径名
filterindex：选择的文件类型
filterspec：文件类型设置
dialogtitle：打开对话框的标题
defaultname：默认指向的文件名

创建并显示对话框,列出当前目录下的文件

FilterSpec决定文件的初始显示，它可以为一个文件全名或者包含通配符*，如‘*.doc’表示列出所有的文档文件
如果FilterSpec是一个包含文件名的字符串，则该文件名所在的文件名域将被选中并显示出来，且该文件的扩展名将作为过滤作用
如果FilterSpec是一个包含文件路径的字符串，例如‘.’,’…’或’/’,例如‘…/*.m’表示列出当前目录上的所有M文件
如果FilterSpec是一个单元数组，则其第一列为扩展名列表，第二列为描述列表
如果FilterSpec没有指定路径对象，则uigetfile将使用默认路径下的所有文件类型

iscell函数

tf=iscell(A)

如果A为cell array，则返回1，否则返回0

errordlg函数

errordlg(error_string)
错误对话框

其他：
普通对话框——h=dialog(‘PropertyName’,‘PropertyValue’)
警告对话框——h=warndlg(warning_string,dlgname,createmode)
帮助对话框——help(‘help_string’,‘dlgname’)
信息对话框——msgbox(message,title,icon)
- icon有’error’,‘warn’,‘help’,‘custom’
提问对话框——button=questdlg(‘q_string’,‘titlt’,‘str1’,‘str2’,‘str3’,default)

length函数

y=length(x)

计算指定向量或矩阵的长度y，x为向量则返回长度，x为非空矩阵，则length（x）等价于max（size（x））

cell函数

a=cell（n，m）

把a初始化为一个n行m列的空元胞数组
赋值方式：a{1,1}=rand（5）

fullfile函数

f=fullfile(filepart1,…,filepartN)

从各部分构建完整的文件名
不同平台的文件分隔符不同，windows为反斜杠（\），最后一个part的末尾无分隔符

结果就创建了每幅图的路径
在这里插入图片描述因为是循环出来的，所以就剩一个第四幅图的路径，结果会弹四个窗口出来的，很占底部状态栏，可以关了吧

imread函数

[X,map]=imread(filename)

从指定的图像文件中读取索引图像和颜色表
X为索引图像
map为颜色表，其值自动被调整到[0 1]的范围

A=imread（filename，fmt）

从指定的图像中读取灰度图像或真彩色图像
filename表示文件名
fmt表示文件类型

其他说明

读取图像，我把tif格式去掉之后便出现了下图
去掉后面的“.”好像没啥用啊，那个所有文件的按钮都在的
然后打开原始图显示在
这个位置
打开失败是这样的
就是读取进去然判断是否读入了元胞数组，这些元胞数组被读成的样子是
我读入了四个读片，分别叫imge1/2/3/4，格式为png（QQ截图）
至于那个return到底是怎么回事，我学matlab到现在也没明白，也许有一天能理解吧
然后是图像个数、创建4x1的元胞数组、显示读取的图像，注意uigetfile并没有读入图片，而是读入图片的路径信息，最终读入图片要靠循环和imread函数给imA数组，元胞数组用{}这个括号

步骤二

hfigid=figure;
scrsz=get(0,'ScreenSize');
for i=1:imnum
    imagevalue=imA{i};
    imshow(imagevalue);
    set(hfigid,'Position',[0,scrsz(4)*0.3-80,scrsz(3)*0.7,scrsz(4)*0.7]);
    if i==1
        ka=sum(size(imagevalue));%length(imagevalue)
        k=1;
        xy=ginput;
        xynum=size(xy,1);
        if xynum<2
            errordlg('控制点个数至少要两个');
            close(hfigid);
            return;
        end
        imxy=zeros(xynum,2,imnum);
        questdlg({['控制点个数：',num2str(xynum)]});
        hfig0=figure;
        figure(hfig0);
        imshow(imagevalue);
        hold on;
        plot(xy(:,1),xy(:,2),'*r');
        hold off;
        figure(hfigid);
    else
        ka1=sum(size(imagevalue));
        if ka>ka1
        k=i;
        ka=ka1;
        end
    xy=ginput(xynum);
    if size(xy,1)~=xynum
        errordlg('控制点个数不一致');
        close(hfigid);
        close(hfig0);
        return;
    end
end
imxy(:,:,i)=xy;
end
close(hfigid);
close(hfig0);

get函数

v=get（h）

查询图形对象属性

本例是返回句柄0的对象的screensize值

set函数

set（H,name，value）

设置图形对象属性
为H标识的对象指定其name属性的值
使用时须用单引号将属性名引起来，如果H是对象的向量，则set会为所有对象设置属性

本例用于设置句柄参数的位置和大小

ginput函数

[x,y]=ginput

标识坐标区坐标
可用于无线多个点，要选择一个点，将光标移至所需位置，然后按下鼠标按键或键盘上的键，按return键可停止选择，返回所选点的坐标
如果没有当前坐标区，调用ginput会创建一个笛卡尔坐标区
对于[x,y,button]=ginput(N)，其中N为次数，button为操作的ascii码，x，y为横纵坐标，敲击键盘或鼠标总计N次后返回相应值

本例在i=1也就是对第一幅图进行采样，xy内记录了鼠标点击的地方的坐标值，一般应该都是Nx2的double型吧，我还没采集过3维，毕竟这个例子就是采集二维然后分析特征的嘛

其他说明

hfigid结果变成了figure类型，继续打开之后就是一列可以继续打开的数据，然而打开之后什么都没有，连数据都没有，如下图

采集图像中的控制点对，并保存控制点对
对每幅图像进行控制点的采集，要求控制点个数至少2个，每幅图像的控制点必须相同，反正你的点数相同才能继续下一幅图的采集和结束采集点操作

图像统一放大至屏幕左上角显示

在这里插入图片描述

通过鼠标采集控制点，并记录控制点个数
xynum里就记录了点的个数
最后的IF语句模块用于判断采集点数是否大于等于2
显示第一幅图像及其控制点，作为后面图像的控制，并选取尺寸最小的图像作为基准图像

本次我采用maya制作一个长方体，并用ps进行图像大小限制之后再进行的采样，故四幅图大小一致
判断控制点个数是否一致，并且关闭图像

然后是用zeros函数创建一个xynum2imnum大小的三维零矩阵，本次应是3x2x4，即三个采样点，x和y两个坐标值，4幅图
第一幅图采样完之后你可以敲击回车结束采集，会弹出一个询问框，如下图
比如我某一次采样点为4，然后执行hold on；plot第一列所有点+第二列所有点+红色星号
可以看到已经是第七张新图了，然后继续弹出第二幅图的采样，当你完成第二幅图的采样时，上面这幅图也不会消失，直到你把四幅图采样完成才会关闭
然后是hfig0的出现，它就是创建采样图的那个新图用的，正常情况下会出现读取的4幅图即figure1234，然后采样图占一幅5，出现这个hfig0就是第6个句柄，我出现7是还有一幅我上次采样三个点用的
然后下边是if语句的出现，这是用来查找最小的图像的
又继续用ginput函数采点，达到第一幅图的采集次数会自动进行下一幅（close函数），点数不够又敲击的话会弹出报错窗口，然后关闭第一幅图的采样位置图
或者采集完也会自动关闭的，一个在if语句内，一个在外
然后把采集的位置传给imxy，前两个全部传，第三维指向图的顺序

步骤三

imA1=imA{k};
[imAx,imAy]=size(imA1);
if xynum==2
    formstr='linear conformal';
elseif xynum==3
    formstr='affine';
else
    strlx=questdlg('请选择变换类型：仿射变换（Affine）/透视变换（Projective）','','Affine','Projective','Cancel','Affine');
    if strcmp(strlx,'Affine')
        formstr='affine';
    elseif strcmp(strlx,'Projective')
        formstr='projective';
    else
        return;
    end
end
imB=uint8(zeros(imAx,imAy,3,imnum));
for i=1:imnum
    tform=cp2tform(imxy(:,:,i),imxy(:,:,k),formstr);
    imB(:,:,:,i)=imtransform(imA{i},tform,'XData',[1 imAy],'YData',[1 imAx]);
end

uint8函数

Y=uint8(X)

8位无符号整数数组
将X中的值转换为uint8类型，超出范围[0 2^8-1]的值映射到最近的端点，对数对矩阵都是如此，此为标量操作

本次出现4-D uint8表示4维无符号整型，第四维表示帧数

zeros函数

X=zeros(sz1,…,szN)

返回由0组成的sz1x…xszN数组

cp2tform函数

TFORM = cp2tform(input_points, base_points, ‘affine’);

对图像进行变换（模型参数估计）
在图像配准中，分别由标准图像和待测图像得出关键点坐标后，需进行仿射变换参数估计

我也没看懂这个函数，它创造出来的参量是这样的
在这里插入图片描述看了好久的帮助文档之后，我只能说这个函数可以用于图像的旋转（二、三维）、液化、分段线性拉伸、分段非线性拉伸，我也用其他简单的参数试了一下
没看懂，可能是里边还有嵌套的概念吧，容我研究个几年

imtransform函数

B=imtransform(A,tform)

参数tform来自cp2tform函数
将二维空间变换应用于图像
具体细节请移步帮助文档

按我第一次研究的理解的话，就是可以用一个三维实现灰度图像的变形，要保持1x0;x10;001这样的，其中x可以作为修改图片的参数，第一行作为左右边的图片的上下错位，第二行作为图片的上下边错位，书面表达叫水平（垂直）剪切
还有个用途叫做图像配准，就是你拍同一个东西，会产生手抖，就有核心内容还在，但是边缘出现内容的增加或减少，然后用这个函数进行亿些操作，就可以检测出一点点变化
本例中的XData、YData指XY输出空间中的空间范围，XData 的两个元素分别给出 B 的第一列和最后一列的 x 坐标（水平）。YData 的两个元素给出 B 的第一行和最后一行的 y 坐标（垂直）。

其他说明

当控制点为2时，默认使用线形变换矩阵
当控制点为3时，默认使用仿射变换矩阵
当控制点大于3时，由用户选择使用仿射变换矩阵或透视矩阵，由questdlg函数弹出选择框
然后定义一个四维零矩阵，存放配准后的图像集，原代码中第三维大小为1，于是matlab弹出error，在修改创建大小和存放大小之后，error消失
k出现在判断最小的图那里，因为我的四幅图大小一样，所以k=1

步骤四

figure
montage(imB);

montage函数

montage(photoname1,photoname2,…)
montage(D,map)

显示多帧图像的所有帧

测试结果

第一幅图
在这里插入图片描述

当采样点数为3时

当采样点数为4且选择affine仿射变换
我们可以知道这个图像配准配了什么鬼我们并看不懂，如实我按照教材说的各种奇妙的三角形去试试
第一幅采样图

2个采样点

4个采样点，选择affine
在这里插入图片描述
终于到这里变得规则了一点，至于这些图给了什么信息，还请容我用时间来慢慢渗透理解