基于Matlab绘制超绚丽的烟花的过程详解

目录

• 1.使用效果
• 2.随机点生成
• 3.图像膨胀
• 4.特效「风」模拟
• 5.级坐标变换
• 6.图像模糊及再映射
• 7.图像上色
• 8.完整代码

1.使用效果

2.随机点生成

我们要构造一个黑色背景，对其添加高斯噪声，然后依据阈值删掉部分噪声，生成一张随机点图片：

% 构造黑色背景并生成白色杂点
blackPic=uint8(zeros(800,800));
distPic=imnoise(blackPic,'gaussian',0, 0.11);
distPic(distPic<254)=0;

3.图像膨胀

我们发现之前构造的点太小了，我们要对其进行形态学膨胀处理：

% 杂点膨胀
se=strel('square',3);
distPic=imdilate(distPic,se);

4.特效「风」模拟

就是建立一个循环，不断地将点往右侧复制，并将颜色变暗，代码中第二个参数为拖拽长度，第三个参数为暗化速度：

% 构造风特效
windPic=wind(distPic,180,0.99);
% 风特效构造函数
    function resultPic=wind(oriPic,len,ratio)
        oriPic=double(oriPic);
        for i=1:len
            tempPic=[zeros(size(oriPic,1),1),oriPic(:,1:(end-1))].*ratio;
            oriPic(oriPic<tempPic)=tempPic(oriPic<tempPic);
        end
        resultPic=uint8(oriPic);
    end

5.级坐标变换

% 极坐标变换
polarPic=polarTransf(windPic(:,end:-1:1)');
% 级坐标变换构造函数
    function resultPic=polarTransf(oriPic)
        oriPic=double(oriPic);
        [m,n]=size(oriPic);
        [t,r]=meshgrid(linspace(-pi,pi,n),1:m);

        M=2*m;
        N=2*n;
        [NN,MM]=meshgrid((1:N)-n-0.5,(1:M)-m-0.5);
        T=atan2(NN,MM);
        R=sqrt(MM.^2+NN.^2);

        resultPic=interp2(t,r,oriPic,T,R,'linear',0);
        resultPic=uint8(resultPic);
    end

6.图像模糊及再映射

我们发现烟花图片中心区域方格化严重：

我们很容易想到图像模糊，但是模糊后亮度又不够，因此我们再做一次映射将图片整体亮度提高：

模糊及映射：

% 模糊以减少像素化
polarPic=imgaussfilt(polarPic,1.5);
polarPic=uint8(double(polarPic)./double(max(max(polarPic))).*260);

7.图像上色

生成一个圆形的渐变图片，并与白色烟花图片进行一次正交叠底：

% 构造圆形渐变图
matSize=[1600,1600];
point=[800,800];
colorList=[195    53    93
    211   102   141
    231   179   192
    229   182   172
    227   178   137
    238   191   147
    236   195   113];
% 正片叠底
colorMat=cColorMat(matSize,point,colorList);
colorMatR=colorMat(:,:,1);
colorMatG=colorMat(:,:,2);
colorMatB=colorMat(:,:,3);
fwPicR=double(colorMatR).*double(polarPic)./255;
fwPicG=double(colorMatG).*double(polarPic)./255;
fwPicB=double(colorMatB).*double(polarPic)./255;
fwPic(:,:,1)=fwPicR;
fwPic(:,:,2)=fwPicG;
fwPic(:,:,3)=fwPicB;
fwPic=uint8(fwPic);
imshow(fwPic)

%==========================================================================
% 图像颜色映射函数
    function colorMat=cColorMat(matSize,point,colorList)
    [xMesh,yMesh]=meshgrid(1:matSize(2),1:matSize(1));
    zMesh=sqrt((xMesh-point(2)).^2+(yMesh-point(1)).^2);
    zMesh=(zMesh-min(min(zMesh)))./(max(max(zMesh))-min(min(zMesh)));

    colorFunc=colorFuncFactory(colorList);
    colorMesh=colorFunc(zMesh);

    colorMat(:,:,1)=colorMesh(end:-1:1,1:matSize(1));
    colorMat(:,:,2)=colorMesh(end:-1:1,matSize(1)+1:2*matSize(1));
    colorMat(:,:,3)=colorMesh(end:-1:1,2*matSize(1)+1:3*matSize(1));

    colorMat=uint8(colorMat);
    end

    function colorFunc=colorFuncFactory(colorList)
        x=(0:size(colorList,1)-1)./(size(colorList,1)-1);
        y1=colorList(:,1);y2=colorList(:,2);y3=colorList(:,3);
        colorFunc=@(X)[interp1(x,y1,X,'linear')',...
                       interp1(x,y2,X,'linear')',...
                       interp1(x,y3,X,'linear')'];
    end

其他几个颜色：

colorList2=[25    59   157
    24    71   219
    38   124   237
    93   215   255
   168   244   255
   243   254   250
   246   252   240];
colorList3=[239   250   210
   229   164   122
   232   150   138
   255   164   204
   192    58   111
   158    10    26
   224   168   121];

8.完整代码

function drawFireWorks

% 构造黑色背景并生成白色杂点
blackPic=uint8(zeros(800,800));
distPic=imnoise(blackPic,'gaussian',0, 0.11);distPic(distPic<254)=0;

% 杂点膨胀
se=strel('square',3);
distPic=imdilate(distPic,se);

% 构造风特效
windPic=wind(distPic,180,0.99);

% 极坐标变换
polarPic=polarTransf(windPic(:,end:-1:1)');

% 模糊以减少像素化
polarPic=imgaussfilt(polarPic,1.5);
polarPic=uint8(double(polarPic)./double(max(max(polarPic))).*260);

%-----------------------------------------------------------------
% 构造圆形渐变图
matSize=[1600,1600];
point=[800,800];
colorList=[195    53    93
    211   102   141
    231   179   192
    229   182   172
    227   178   137
    238   191   147
    236   195   113];
% 正片叠底
colorMat=cColorMat(matSize,point,colorList);
colorMatR=colorMat(:,:,1);
colorMatG=colorMat(:,:,2);
colorMatB=colorMat(:,:,3);
fwPicR=double(colorMatR).*double(polarPic)./255;
fwPicG=double(colorMatG).*double(polarPic)./255;
fwPicB=double(colorMatB).*double(polarPic)./255;
fwPic(:,:,1)=fwPicR;
fwPic(:,:,2)=fwPicG;
fwPic(:,:,3)=fwPicB;
fwPic=uint8(fwPic);
imshow(fwPic)

%==========================================================================
% 风特效构造函数
    function resultPic=wind(oriPic,len,ratio)
        oriPic=double(oriPic);
        for i=1:len
            tempPic=[zeros(size(oriPic,1),1),oriPic(:,1:(end-1))].*ratio;
            oriPic(oriPic<tempPic)=tempPic(oriPic<tempPic);
        end
        resultPic=uint8(oriPic);
    end
% 极坐标变换构造函数
    function resultPic=polarTransf(oriPic)
        oriPic=double(oriPic);
        [m,n]=size(oriPic);
        [t,r]=meshgrid(linspace(-pi,pi,n),1:m);

        M=2*m;
        N=2*n;
        [NN,MM]=meshgrid((1:N)-n-0.5,(1:M)-m-0.5);
        T=atan2(NN,MM);
        R=sqrt(MM.^2+NN.^2);

        resultPic=interp2(t,r,oriPic,T,R,'linear',0);
        resultPic=uint8(resultPic);
    end

%==========================================================================
% 图像颜色映射函数
    function colorMat=cColorMat(matSize,point,colorList)
    [xMesh,yMesh]=meshgrid(1:matSize(2),1:matSize(1));
    zMesh=sqrt((xMesh-point(2)).^2+(yMesh-point(1)).^2);
    zMesh=(zMesh-min(min(zMesh)))./(max(max(zMesh))-min(min(zMesh)));

    colorFunc=colorFuncFactory(colorList);
    colorMesh=colorFunc(zMesh);

    colorMat(:,:,1)=colorMesh(end:-1:1,1:matSize(1));
    colorMat(:,:,2)=colorMesh(end:-1:1,matSize(1)+1:2*matSize(1));
    colorMat(:,:,3)=colorMesh(end:-1:1,2*matSize(1)+1:3*matSize(1));

    colorMat=uint8(colorMat);
    end

    function colorFunc=colorFuncFactory(colorList)
        x=(0:size(colorList,1)-1)./(size(colorList,1)-1);
        y1=colorList(:,1);y2=colorList(:,2);y3=colorList(:,3);
        colorFunc=@(X)[interp1(x,y1,X,'linear')',...
                       interp1(x,y2,X,'linear')',...
                       interp1(x,y3,X,'linear')'];
    end
end

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