几何变换:原理、应用与实现
1. 引言
在不同的应用场景中,几何变换是必不可少的。它既可以用于纠正图像采集过程中引入的几何畸变(例如,在物体或传感器处于运动状态下采集的图像,如卫星和/或航空图像采集),也可以用于引入所需的视觉几何效果。在这两种情况下,几何算子必须能够尽可能忠实地再现具有相同辐射信息的图像。
几何变换会修改图像中像素的位置,这是通过选择适当的数学关系来实现的,该关系将输入图像 ( f(x, y) ) 像素的空间坐标 ( (x, y) ) 与输出图像 ( g ) 的新坐标 ( (x’, y’) ) 联系起来。在数字图像的背景下,几何变换由两个算子组成:
- 几何算子 :逐像素定义输入图像 ( f ) 的坐标 ( (x, y) ) 与输出图像 ( g ) 的坐标 ( (x’, y’) ) 之间的空间变换。
- 插值算子 :通过对输入图像 ( f ) 中同源像素附近的像素值进行插值,为输出图像 ( g ) 的每个像素分配适当的灰度级。
2. 齐次坐标
2.1 2D和3D形状的几何分析符号
通常,我们用向量 ( x = (x, y)^t \in \Re^2 )(在欧几里得坐标中)来表示二维点,以指示图像中像素的位置。这些点也可以用三个齐次坐标 ( \tilde{x} = (\tilde{x}, \tilde{y}, w)^t \in P^2 ) 表示,其中 ( P^2 ) 称为投影平面。一般来说,N 维欧几里得空间中的一个点可以表示为 (N + 1) 维投影空间中的一个点。
将投影平面中的点转换为欧几里得坐标,
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