Можно получить доступ к расположениям на изображениях, используя несколько различных систем координат изображений. Можно указать местоположения с помощью дискретных индексов пикселей, поскольку изображения хранятся в виде массивов. Можно также задать местоположения, используя непрерывные пространственные координаты, поскольку изображения представляют реальные сцены в непрерывном пространстве.
Как описано в разделе Изображения в MATLAB, MATLAB ® хранит большинство изображений в виде массивов. Каждый (строка, столбец) индекс массива соответствует одному пикселю в отображаемом изображении .
Существует соответствие один к одному между индексами пикселей и подстрочными индексами для первых двух размеров матрицы. Как и для индексирования массива в MATLAB, индексы пикселей представляют собой целочисленные значения и находятся в диапазоне от 1 до длины строки или столбца. Индексы упорядочены сверху вниз и слева направо.
Например, данные для пикселя в пятой строке, втором столбце хранятся в матричном элементе (5,2). Для доступа к значениям отдельных пикселей используется обычная подстрочная матрица MATLAB. Например, код MATLAB
I(2,15)
возвращает значение пикселя в строке 2, столбец 15 одноканального изображения I. Аналогично, код MATLAB
RGB(2,15,:)
возвращает значения цвета пикселя в строке 2, столбец 15 многоканального изображения RGB.
В пространственной системе координат местоположения на изображении являются позициями на непрерывной плоскости. Местоположения описаны в виде декартовых координат x и y (не индексов строк и столбцов, как в системе индексирования пикселей). С этой декартовой перспективы положение (x, y), такое как (3.2,5,3), является значимым и отличается от координаты (5,3).
Toolbox™ обработки изображений определяет два типа пространственных систем координат в зависимости от системы координат. Внутренние координаты определяют местоположения относительно опорной рамки изображения. Мировые координаты указывают местоположения по отношению к внешнему мировому наблюдателю.
По умолчанию панель инструментов определяет пространственные координаты изображения с помощью внутренней системы координат. Эта пространственная система координат соответствует индексам пикселей изображения. Внутренние координаты (x, y) центральной точки любого пикселя идентичны индексам столбца и строки для этого пикселя. Например, центральная точка пикселя в строке 5, столбце 3 имеет пространственные координаты x = 3,0, y = 5,0. Однако следует иметь в виду, что порядок внутренней координаты (3.0,5,0) изменяется относительно индексов (5,3) пикселей.
Внутренние координаты центра каждого пикселя являются целочисленными. Центр верхнего левого пикселя имеет собственные координаты (1,0, 1,0). Центр нижнего правого пикселя имеет собственные координаты (numCols, numRows), где numCols и numRows - количество строк и столбцов в изображении. В общем, центр пикселя с индексами пикселей (m, n) падает в точке x = n, y = m в собственной системе координат.
Поскольку размер каждого пикселя в собственной системе координат равен единице, границы изображения имеют дробные координаты. Верхний левый угол изображения расположен в (0.5,0,5), а не в (0,0). Аналогично, правый нижний угол изображения расположен в (numCols + 0.5, numRows + 0.5).
Несколько функций в основном работают с пространственными координатами, а не с индексами пикселей, но пока используется система пространственных координат по умолчанию (внутренние координаты), можно указать местоположения в виде их столбцов (x) и строк (y).
В некоторых ситуациях может потребоваться использовать мировую систему координат (также называемую пространственной системой координат по умолчанию). Некоторые ситуации, в которых может потребоваться использовать мировую систему координат:
При выполнении геометрической операции, такой как перемещение, для изображения необходимо сохранить информацию о том, как новое положение соотносится с исходным положением.
Если пикселы не квадратные. Например, при магнитно-резонансной томографии (МРТ) можно собирать данные так, чтобы пиксели имели более высокую частоту дискретизации в одном направлении, чем ортогональное направление.
Когда вы знаете, как размер пикселей выравнивается с позициями в реальном мире. Например, на аэрофотосъемке каждый пиксель может покрывать конкретный участок земли размером 5 на 5 метров.
Если требуется изменить направление оси X или оси Y. Это обычная методика для использования с геопространственными данными.
Существует несколько способов определения мировой системы координат. Можно использовать объекты пространственной привязки, которые кодируют местоположение изображения в мировой системе координат, разрешение изображения и то, как экстент изображения соотносится с внутренними и мировыми координатами. Можно также задать максимальную и минимальную координаты для каждого размера. Дополнительные сведения см. в разделе Определение мировой системы координат изображения.