视觉信息处理和FPGA实现第5次作业-Matlab实现图像逆时针旋转90度

一、Matlab2022a安装

链接：https://pan.quark.cn/s/6e177bc7c11d
提取码：dKNN

二、Matlab使用

2.1 新建一个脚本文件（.m文件）

2.2 另存为到便于归档的地方

考虑到.m文件如果不是全英文路径，也有可能会出问题，所以建议路径全英文。

2.3 运行disp("Hello, World")

disp全称应该是display，将字符串显示在命令行。

除了字符串数组和字符串内插，单引号和双引号没有区别，直接全部用双引号就行，因为双引号有上面两项功能。

写下需要的代码之后，点击运行，弹出了窗口，点击添加到路径即可。

命令行的>>test意思是执行脚本test,下面的Hello, World是输出结果。

三、解读顺时针旋转90度的代码

3.1 clc命令

清楚命令行窗口的值，看起来更舒服。全称应该是clear screen。

3.2 clear all

clear all; 用于清除当前工作空间中的所有变量，即删除所有已经定义的变量,以便开始一个新的工作。这有助于确保不同部分之间的代码不会相互干扰，并且可以释放内存。

3.3 注释

%在matlab中，%用来注释一行
%{   用来注释一段
%}

3.4 寻找Matlab示例图像，imread读入图像，imshow输出图像

我的在这个路径下，D:\matlab_2022a\toolbox\images\imdata，D:\matlab_2022a是我的Matlab安装目录。

imread函数的返回值，它返回的是一个数组，表示读取的图像数据。具体来说，如果图像是灰度图像，返回的数组是一个二维矩阵，每个元素表示一个像素的灰度值；如果图像是彩色图像，返回的数组是一个三维矩阵，其中的每个元素是一个包含红、绿、蓝（RGB）通道值的向量。

3.4.1 Matlab的相对路径和绝对路径

我在大四的时候跑Matlab，常年受到相对路径和绝对路径的困扰，正好一起总结了。

绝对路径

在windows中，路径从盘符开始，路径的分隔符是一个反斜杠\（backslash）,如果有过IT运维工程师经验的小伙伴回想起来刚刚入行的时候输入本地管理员账号老是输入不对，.\administrator是正确的，./administrator是错误的。

如图所示，那个cameraman.tif的图像的绝对路径是

D:\matlab_2022a\toolbox\images\imdata\cameraman.tif

在Matlab中使用imread和imshow读和输出图像

pic= imread("D:\matlab_2022a\toolbox\images\imdata\cameraman.tif");
imshow(pic);

效果如下

相对路径

Matlab的相对路径就比较麻烦，分成两种情况。

第一种情况是针对“当前文件夹的”，如图所示

可以直接cv大法把文件复制进来，能正常使用

第二种情况是针对.m文件所在路径的

我把cameraman.tif这张图片复制到了.m文件的相同目录下

如果我们不加.\,直接在读取图片的函数imread 里面输入cameraman.tif，图片是能够被读取到的

但是如果加了.\，就会报错，显示找不到图片

pwd之后显示当前路径在第一种情况的“当前文件夹”下，肯定也就没有“摄影男人”这张图片了。

第三种情况，.m目录有无图片，“当前文件夹”有图片，能正常使用

第四种情况，.m目录和“当前文件夹”都有同名文件

我对.m目录下的图片进行了编辑，如图所示，以作区别。

结果如图所示，很明显，无论是只输入文件名还是.\的情况下，都已当前目录为准。

这个实验补充一个对照，能看到这里的人应该明白我做了什么。

总结

“当前文件夹”的优先级远大于“.m文件目录”，一切以“当前文件夹”为准，可以将当前文件夹移动到和.m文件相同目录。

3.5 [M,N]= size( pic(:,:,1));通过索引获得行数和列数

在 MATLAB 中，图像是以多维矩阵的形式表示的，其中的维度通常是行、列和通道。对于彩色图像，通常有三个通道，分别对应红色（R）、绿色（G）和蓝色（B）。

当你使用 pic(:,:,1) 时，:,:,1 表示从图像 pic 中选择所有的行和列，但只选择第一个通道（即红色通道）。这是因为在 MATLAB 中，通道的索引从1开始，所以 1 代表红色通道。

如果你需要获取其他通道的像素值，你可以分别使用 2 表示绿色通道，3 表示蓝色通道。

1,2,3是索引，索引从1开始。

红色通道的行和列表示了红色通道中每个像素的位置。每个行列有自己的灰度值，用来表示图像。

3.6 旋转部分代码解析

旋转的数学原理

推导过程

注意！！！

1、在Matlab中，旋转的起点是左上角，也就是矩阵的第一行的第一列

2、不管旋转的旋转中心在哪里，都不会影响到图像旋转出来的效果，如图，反正Matlab打印出来的时候都会调整放在中间位置。

%第M行
for i= 1:M%第N列for j= 1:N%{原图* * ** * ** * ** * *旋转后* * * ** * * ** * * *%}%假设图像有4行M=4，3列N=3%举个例子，红色通道的第1行i=1，第1列j=1%是旋转后图像，通道1，第1行，第4+1-1=4列pic1(j,M+1-i,1) = red_channel(i,j);pic1(j,M+1-i,2) = green_channel(i,j);pic1(j,M+1-i,3) = blue_channel(i,j);end
end

3.7 生成图片的函数figure,subplot

figure();subplot(121);
imshow(pic);
title("原图");subplot(122);
imshow(pic1);
title("顺时针旋转90度");

figure（）;是生成了一个新的图像窗口

3.8 顺时针旋转90度的完整代码

%在matlab中，%用来注释一行
%{   用来注释一段
%}close all;clear all;clc;
pic= imread("hallway.jpg");%M,N得到矩阵的行和列,1是索引，从1开始
%M,N是行数和列数，从零开始
[M,N]= size( pic(:,:,1));%得到三个通道各自的灰度值
red_channel= pic(:,:,1);
green_channel= pic(:,:,2);
blue_channel= pic(:,:,3);%第M行
for i= 1:M%第N列for j= 1:N%{原图* * ** * ** * ** * *旋转后* * * ** * * ** * * *%}%假设图像有4行M=4，3列N=3%举个例子，红色通道的第1行i=1，第1列j=1%是旋转后图像，通道1，第1行，第4+1-1=4列pic1(j,M+1-i,1) = red_channel(i,j);pic1(j,M+1-i,2) = green_channel(i,j);pic1(j,M+1-i,3) = blue_channel(i,j);end
end
figure();subplot(121);
imshow(pic);
title("原图");subplot(122);
imshow(pic1);
title("顺时针旋转90度");

四、写逆时针将图像旋转90度的代码

仿写得到代码如下

%在matlab中，%用来注释一行
%{   用来注释一段
%}close all;clear all;clc;
pic= imread("hallway.jpg");%M,N得到矩阵的行和列,1是索引，从1开始
%M,N是行数和列数，从零开始
[M,N]= size( pic(:,:,1));%得到三个通道各自的灰度值
red_channel= pic(:,:,1);
green_channel= pic(:,:,2);
blue_channel= pic(:,:,3);%第M行
for i= 1:M%第N列for j= 1:N%{原图* * ** * ** * ** * *旋转后* * * ** * * ** * * *%}%假设图像有4行M=4，3列N=3%举个例子，红色通道的第1行i=1，第1列j=1%是旋转后图像的通道1，第3行，第1列%原来的第i=1,j=3%是旋转后图形的第1行，第1列%推出(i,j)上的灰度值，是旋转后(N+1-j,i)pic1(N+1-j,i,1) = red_channel(i,j);pic1(N+1-j,i,2) = green_channel(i,j);pic1(N+1-j,i,3) = blue_channel(i,j);end
end
figure();subplot(121);
imshow(pic);
title("原图");subplot(122);
imshow(pic1);
title("顺时针旋转90度");

结果如图