MATLAB數(shù)字圖像處理介紹

1、數(shù)字圖像像素?cái)?shù)字圖像的優(yōu)點(diǎn)：（1）精度高：目前計(jì)算機(jī)可將模擬圖像轉(zhuǎn)化成高精度數(shù)字圖像（2）處理方便：數(shù)字圖像是一組數(shù)據(jù)，可利用計(jì)算機(jī)對(duì)其處理（3）重復(fù)性好：數(shù)字圖像可比模擬圖像有正常的保質(zhì)時(shí)間3）像素：是圖像在計(jì)算機(jī)顯示中的基本單位。 4）分辨率：是用于度量圖像在顯示器中清晰程度的一個(gè)參數(shù)，分辨率越高，圖像越清晰。分辨率是與象素相關(guān)的，即單位長(zhǎng)度上的象素?cái)?shù)就是分辨率。5）圖像文件的大小：指一幅圖像在計(jì)算機(jī)中保存時(shí)所占用的磁盤(pán)空間，其大小與所用的顏色模式有關(guān)?；叶葓D像中的每一個(gè)灰度象素只占用一個(gè)字節(jié)（8位），RGB圖像中紅、綠、藍(lán)各占用一個(gè)字節(jié)。另外，圖像文件的大小也直接與其分辨率有關(guān)，原因是當(dāng)

2、分辨率增加時(shí)，一幅圖像所包含的象素量急劇增加。 2.幾種常見(jiàn)的幾種常見(jiàn)的MATLAB 圖像文件格式簡(jiǎn)介圖像文件格式簡(jiǎn)介 ： A）BMP格式。即位圖文件，整幅圖可視為一個(gè)數(shù)字矩陣。它包括1、4、8、24位非壓縮圖像，8位RLE（行程編碼）圖像。文件內(nèi)容包含文件頭、位圖信息數(shù)據(jù)塊和圖像數(shù)據(jù)。 B）TIFF格式。處理1、4、8、24位非壓縮圖像，1、4、8、24位 packbit 壓縮圖像，1位CCITT壓縮圖像等。文件內(nèi)容包括：文件頭、參數(shù)指針表與參數(shù)域、參數(shù)數(shù)據(jù)表和圖像數(shù)據(jù)四部分。是一種用途廣泛的文件格式，其特點(diǎn)是可移植性好，幾乎所有的掃描儀及在Windows、Macintosh平臺(tái)上常用的版面

3、設(shè)計(jì)軟件都支持TIFF文件格式。但圖像文件結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，不壓縮時(shí)文件比較大。 C）JPEG格式。是一種聯(lián)合圖像專(zhuān)家組的圖像壓縮格式，是目前所用對(duì)靜止灰度或彩色圖像的壓縮標(biāo)準(zhǔn)。它實(shí)際上定義了3種編碼系統(tǒng)： a基于DCT有損編碼基本系統(tǒng)，用于絕大多數(shù)壓縮場(chǎng)合； b用于高壓縮比、高精度或漸進(jìn)重建應(yīng)用的擴(kuò)展編碼系統(tǒng)； c用于無(wú)失真應(yīng)用場(chǎng)合的無(wú)損系統(tǒng)。JPEG沒(méi)有規(guī)定文件格式、圖像分辨率或所用的彩色空間模型，這使它適用于MATLAB。D）PCX格式?？商幚?、4、8、16、24位等圖像數(shù)據(jù)。文件內(nèi)容包括文件頭 、圖像數(shù)據(jù)、擴(kuò)展調(diào)色板數(shù)據(jù)。 E）XWD格式。1、8位Zpixmaps, Xybitmaps,

4、 1位XYPixmaps。 F）TGA格式。處理1、4、8、16、24位非壓縮圖像和行程編碼圖像。文件包由5個(gè)固定長(zhǎng)度字段和3個(gè)可變長(zhǎng)度字段組成。 G）HDF格式。有8位，24位光柵圖像數(shù)據(jù)集。 3. MATLAB圖像文件類(lèi)型：圖像文件類(lèi)型： 根據(jù)數(shù)據(jù)矩陣和圖像象素顏色匹配關(guān)系，MATLAB中圖像可分為：索引圖像、灰度圖像、二值圖像和RGB圖像。 1）索引圖像：它的數(shù)據(jù)信息包括一個(gè)數(shù)據(jù)矩陣和一個(gè)雙精度色圖矩陣，它的數(shù)據(jù)矩陣中的值直接指定該點(diǎn)的顏色為色圖矩陣中的某一種。色圖矩陣中，每一行表示一種顏色，每行有三個(gè)數(shù)據(jù)，分別表示該種顏色中紅、綠、藍(lán)的比例情況，所有元素值都在0，1內(nèi)。 數(shù)據(jù)矩陣數(shù)據(jù)矩

5、陣（圖片）（圖片）索引對(duì)應(yīng)雙精度色圖矩陣雙精度色圖矩陣（色彩）（色彩）2）灰度圖像：數(shù)據(jù)矩陣中的元素值一般都在0,1或0,255之間，灰度圖像根據(jù)這些數(shù)據(jù)利用線性插值來(lái)和色圖中的顏色種類(lèi)匹配。 灰度圖像讀入matlab中是一個(gè)二維的平面矩陣，其中行與列的乘積代表其圖片中像素點(diǎn)的個(gè)數(shù)。注意：灰度圖像一般看起來(lái)是一副黑白圖像，但是色彩明暗度較二值圖像更為豐富。因?yàn)槊恳粋€(gè)像素點(diǎn)的取值在0,1或0,255之間。.像素點(diǎn)取值：0,1或0,255mnm*n個(gè)像素，如1024*7683）二值圖像：數(shù)據(jù)矩陣中的元素值只是0或1。讀入matlab也是一個(gè)二維矩陣。注意：二值圖像讀入matlab中也是一個(gè)二維的平

6、面矩陣，但像素點(diǎn)取值只限于0，1。4）RGB圖像：圖像中每個(gè)象素的顏色用三個(gè)數(shù)據(jù)來(lái)存儲(chǔ)，分別指定紅、綠、藍(lán)三原色在象素顏色中的比例關(guān)系，組成一個(gè)三維數(shù)組，讀入matlab后是一個(gè)三維的矩陣。 注意：美術(shù)教科書(shū)中稱(chēng)紅、黃、藍(lán)為三原色，講的是繪畫(huà)顏料的使用。一般電視光色等光色是紅、綠、藍(lán)。RGB圖像就是采用紅、綠、藍(lán)作為三原色的，其中R為紅色，G為綠色，B為藍(lán)色。上圖是一個(gè)2048*1536大小的圖像，其中這個(gè)三維矩陣的第一維就是上圖中第一層代表紅色數(shù)值，第二維為第二層代表綠色數(shù)值，第三維為第三層代表藍(lán)色數(shù)值。也可以這樣理解：將索引圖像中的數(shù)據(jù)矩陣中每一個(gè)像素點(diǎn)直接加載上色圖矩陣中對(duì)應(yīng)的顏色值。x

7、oyz321153620481x1yrbg圖像在圖像（x1,y1）點(diǎn)的RGB值是（r,g,b） Image Acquisition Toolbox(圖像采集工具箱) Image Processing Toolbox（圖像處理工具箱） Signal Processing Toolbox（信號(hào)處理工具箱） Wavelet Toolbox（小波分析工具箱） Statistics Toolbox(統(tǒng)計(jì)工具箱) Bioinformatics Toolbox(生物信息學(xué)工具箱)雙精度類(lèi)雙精度類(lèi): Double整數(shù)類(lèi)：整數(shù)類(lèi)：Uint8數(shù)組大?。簲?shù)組大小：mn3(:,:,1)紅色分量紅色分量(:,:,2)綠

8、色分量綠色分量(:,:,3)藍(lán)色分量藍(lán)色分量像素取值：像素取值：0,1 數(shù)組大小：數(shù)組大?。簃n3(:,:,1)紅色分量紅色分量(:,:,2)綠色分量綠色分量(:,:,3)藍(lán)色分量藍(lán)色分量像素取值：像素取值：0,255 雙精度類(lèi)雙精度類(lèi):Double(每個(gè)元素占每個(gè)元素占8個(gè)字節(jié)個(gè)字節(jié)) 整數(shù)類(lèi)：整數(shù)類(lèi)：Uint8(每個(gè)元素占每個(gè)元素占1個(gè)字節(jié)個(gè)字節(jié)) 圖像數(shù)組大小：圖像數(shù)組大?。簃n圖像元素取值圖像元素取值:1,p調(diào)色板矩陣：調(diào)色板矩陣：p3圖像數(shù)組大?。簣D像數(shù)組大?。簃n圖像元素取值圖像元素取值:0,p-1調(diào)色板矩陣：調(diào)色板矩陣：p3123401230000.06270.062700010

9、.29020.6270.6270.38200.35781存儲(chǔ)圖像數(shù)據(jù)的矩陣名圖像調(diào)色板圖像文件名文件格式圖像Imread 讀入Matlab中的矩陣A（一個(gè)三維矩陣）Matlab窗口Imread 命令讀入的A是一個(gè)三維的數(shù)據(jù)為uint8位的矩陣命令窗口n對(duì)A（1536*2048*3，uint8）的解釋如下圖：通過(guò)左圖的表示，這樣這個(gè)三維矩陣A就可以表示成一個(gè)彩色矩陣，也就是一張數(shù)字圖像可以在matlab中讀成一個(gè)矩陣A值得注意的是數(shù)據(jù)類(lèi)型，上面記錄的數(shù)據(jù)是uint8型，關(guān)于數(shù)據(jù)類(lèi)型，有如下內(nèi)容：xoyz321153620481x1yrbg在圖像（x1,y1）點(diǎn)的RGB值是（r,g,b）且數(shù)據(jù)為u

10、int8位此處沒(méi)有分號(hào)得到圖像信息 調(diào)用調(diào)用imshow函數(shù)顯示圖像函數(shù)顯示圖像I=imread(rice.png)J=filter2(1 2;-1 -2,I) %用模板用模板1 2;-1 -2對(duì)圖像濾波對(duì)圖像濾波imshow(I)figure,imshow(J, )Matlab輸出的圖像矩陣AImage/imshow得到圖像輸出窗口點(diǎn)擊Data Cursor按鈕并將光標(biāo)移動(dòng)到圖像的一個(gè)位置可以得到此處的數(shù)據(jù)信息，如右圖所示：imshow和image: 圖像的顯示是最為重要的，用imshow和image都可以顯示圖像，但是有一定的區(qū)別。用的不對(duì)，可能出錯(cuò)或得到一張空白圖或者是彩色圖顯示成顆粒狀

11、、反相黑白圖等等。image是用來(lái)顯示附標(biāo)圖像，即顯示的圖像上有x,y坐標(biāo)軸的顯示，可以看到圖像的像素大小，而imshow只是顯示圖像。它們都可以用subplot來(lái)定位圖像顯示的位置。 image顯示 imshow顯示顯示真彩色圖像像素如果是uint8類(lèi)型，要求數(shù)據(jù)范圍為0-255，如是double型，則其數(shù)據(jù)范圍為0-1。uint16數(shù)據(jù)類(lèi)型與uint8類(lèi)似，取值范圍為0-65536。 索引圖像灰度圖像二值圖像RGB圖像Gray2ind Ind2gray Int2rgb Rgb2gray Rgb2ind 三層變一層三層變一層一層變?nèi)龑右粚幼內(nèi)龑樱ǚ椒ㄑ芯浚ǚ椒ㄑ芯浚㊣m2bw 涉及到閾值選

12、擇，即多少作為黑白圖像的分界線，一個(gè)閾值選擇函數(shù)：graythresh。一個(gè)轉(zhuǎn)換函數(shù)例如：W=im2bw(W,graythresh(W)當(dāng)前路徑存放變量默認(rèn)路徑改變路徑各種圖片和編寫(xiě)的M文件和程序放在默認(rèn)路徑A=imread(山水照片.jpg);imshow(A);得到：大小為大小為2048*1536用此處保存得到圖片再讀用此處保存得到圖片再讀入和入和imshow得到得到保存白邊，大保存白邊，大小為小為335*470解決方案：程序中直接采用解決方案：程序中直接采用imwrite寫(xiě)入磁盤(pán)，這樣大寫(xiě)入磁盤(pán)，這樣大小就不會(huì)改變。一般小就不會(huì)改變。一般bmp格格式較不易失真。式較不易失真。101000

13、1110011yxTTyxyx1010001111100yxTTyxyxstrel %用來(lái)創(chuàng)建形態(tài)學(xué)結(jié)構(gòu)元素translate(SE,y x)%原結(jié)構(gòu)元素SE上y和x方向平移imdilate%形態(tài)學(xué)膨脹I=imread(nir.bmp);se=translate(strel(1),180 190);B=imdilate(I,se);figure;subplot(1,2,1),subimage(I);title(原圖像);subplot(1,2,2),subimage(B);title(平移后圖像);B=imtransform(A,TFORM,method);TFORM=makeform(tra

14、nsformtype,Matrix);%空間變換結(jié)構(gòu)Method合法值合法值含義含義bicubic雙三次插值bilinear雙線性插值nearest最近鄰插值A(chǔ)=imread(nir.bmp);height,width,dim=size(A);tform=maketform(affine,-1 0 0;0 1 0;width 0 1);B=imtransform(A,tform,nearest);tform2=maketform(affine,1 0 0;0 -1 0;0 height 1);C=imtransform(A,tform2,nearest);figure;imshow(A);fi

15、gure;imshow(B);imwrite(B,nir水平鏡像.bmp);figure;imshow(C);imwrite(B,nir垂直鏡像.bmp);A=imread(nir.bmp);tform=maketform(affine,0 1 0;1 0 0;0 0 1);B=imtransform(A,tform,nearest);figure;imshow(A);figure;imshow(B);imwrite(B,nir轉(zhuǎn)置后圖像.bmp);B=imrotate(A,angle,method,crop);A=imread(nir.bmp);B=imrotate(A,30,nearest,crop);figure;imshow(B);imwrite(B,逆時(shí)針中心旋轉(zhuǎn)30度.