圖像常用操作及Matlab基礎(chǔ)

1、1Matrix Laboratory1980, Cleve Moler, New Mexico UniversityMatlab, 1984 v.1, The MathWorks Inc 該軟件主要面向科學(xué)計算、可視化以及交互式程序設(shè)該軟件主要面向科學(xué)計算、可視化以及交互式程序設(shè)計的高科技計算環(huán)境，可以進行矩陣運算、繪制函數(shù)和數(shù)計的高科技計算環(huán)境，可以進行矩陣運算、繪制函數(shù)和數(shù)據(jù)、實現(xiàn)算法、創(chuàng)建用戶界面、連接其它編程語言的程序據(jù)、實現(xiàn)算法、創(chuàng)建用戶界面、連接其它編程語言的程序等，主要應(yīng)用于工程計算、控制設(shè)計、信號處理與通訊、等，主要應(yīng)用于工程計算、控制設(shè)計、信號處理與通訊、圖像處理、信號檢測、

2、金融建模設(shè)計與分析等領(lǐng)域。圖像處理、信號檢測、金融建模設(shè)計與分析等領(lǐng)域。 圖像常用操作及Matlab基礎(chǔ)2MATLAB語言的顯著特點31 MATLAB工作界面命令窗口命令窗口 工作空間工作空間 歷史命令歷史命令 當(dāng)前路徑當(dāng)前路徑 標(biāo) 題 欄標(biāo) 題 欄菜 單 欄菜 單 欄工 具 欄工 具 欄工作空間工作空間命 令 窗命 令 窗42 通用命令53 圖像處理工具箱相關(guān)函數(shù)63 圖像處理工具箱相關(guān)函數(shù)3.1 3.1 圖像圖像I/OI/O函數(shù)、顯示函數(shù)函數(shù)、顯示函數(shù)789圖像類型轉(zhuǎn)換函數(shù)圖像類型轉(zhuǎn)換函數(shù)rgb2gray()rgb2gray()圖像數(shù)據(jù)輪廓線函數(shù)圖像數(shù)據(jù)輪廓線函數(shù)imcontour()im

3、contour() 1011圖像類型轉(zhuǎn)換函數(shù)圖像類型轉(zhuǎn)換函數(shù)im2bw()im2bw()I=imread(autumn.tif);X=im2bw(I,0.5);imshow(I);figure,imshow(X);123.2 3.2 圖像增強函數(shù)圖像增強函數(shù)圖像直方圖繪制函數(shù)圖像直方圖繪制函數(shù)imhist( )imhist( )13比較兩幅圖像灰度直方圖比較兩幅圖像灰度直方圖1415(a) 0200400600800(b) 0100200(c) 05001000(d) 0100200直方圖均衡化函數(shù)直方圖均衡化函數(shù)histeq( )histeq( )16直方圖均衡化函數(shù)直方圖均衡化函數(shù)hist

4、eq( )histeq( )17183.3 3.3 圖像空間域濾波圖像空間域濾波1)1)均值濾波均值濾波大致原理是把噪聲大致原理是把噪聲“涂抹涂抹”到周邊像素。到周邊像素。2)2)中值濾波中值濾波大致原理是用大致原理是用“篩子篩子”把噪聲篩掉。把噪聲篩掉。19未加入噪聲的情形未加入噪聲的情形20加入噪聲的情形加入噪聲的情形213.4 3.4 圖像空間變換圖像空間變換對對liftingbody.pngliftingbody.png圖像進行縮小。圖像進行縮小。p = imread(liftingbody.png);p = imread(liftingbody.png);ps = ps = imre

5、size(p,0.2);imresize(p,0.2); imshow(p);imshow(p);figurefigureimshow(ps);imshow(ps);22對對liftingbody.pngliftingbody.png圖像進行旋轉(zhuǎn)。圖像進行旋轉(zhuǎn)。p = imread(liftingbody.png);p = imread(liftingbody.png);pr =pr =imrotate(p,35,bilinear);imrotate(p,35,bilinear); % %使用雙線性插值方法實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)變換使用雙線性插值方法實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)變換subplot(1,2,1);subplot(

6、1,2,1);imshow(p);imshow(p);subplot(1,2,2);subplot(1,2,2);imshow(pr);imshow(pr);233.5 3.5 圖像的頻率域變換圖像的頻率域變換（1 1）FourierFourier變換變換2425（2 2）LaplacianLaplacian變換變換26273.6 3.6 圖像的邊緣檢測圖像的邊緣檢測邊緣的物理意義邊緣的物理意義物體的邊界物體的邊界表面方向變化表面方向變化不同顏色區(qū)域不同顏色區(qū)域光照明暗光照明暗28階梯狀邊緣階梯狀邊緣屋脊?fàn)钸吘壩菁範(fàn)钸吘壘€條狀邊緣線條狀邊緣灰度圖像中邊緣的類型灰度圖像中邊緣的類型29原始圖像原

7、始圖像輸出結(jié)果輸出結(jié)果模式識別模式識別預(yù)處理預(yù)處理特征提取特征提取為什么要提取邊緣？為什么要提取邊緣？30圖像的邊緣檢測函數(shù)圖像的邊緣檢測函數(shù)edge( )edge( )格式：格式：J=edge(I,method)J=edge(I,method)參數(shù)參數(shù)methodmethod代表邊緣檢測算子，常用的算代表邊緣檢測算子，常用的算子（或稱模板）包括：子（或稱模板）包括：sobelsobel、prewittprewitt、robertsroberts、cannycanny3132原始圖像不同算子邊緣檢測比較334. Matlab4. Matlab的圖形處理功能的圖形處理功能344.1 二維圖形二維

8、圖形 一、一、 plot函數(shù)函數(shù) 函數(shù)格式：plot(x,y) 其中x和y為坐標(biāo)向量 函數(shù)功能：以向量x、y為軸，繪制曲線。 【例例】 在區(qū)間0X2內(nèi)，繪制正弦曲線 Y=SIN（X），其程序為：x=0:pi/100:2*pi; y=sin(x); plot(x,y)3536 【例例】同時繪制正、余弦兩條曲線】同時繪制正、余弦兩條曲線Y1=SIN（X）和和Y2=COS（X）。）。 x=0:pi/100:2*pi;y1=sin(x);y2=cos(x);plot(x,y1,x,y2) plot函數(shù)還可以為函數(shù)還可以為plot(x,y1,x,y2，x,y3，)形形式，其功能是以公共向量式，其功能是以

9、公共向量x為為X軸，分別以軸，分別以y1，y2，y3，為為Y軸，在同一幅圖內(nèi)繪制出多條曲軸，在同一幅圖內(nèi)繪制出多條曲線。線。4.1 二維圖形一、一、 plot函數(shù)函數(shù)3738 （一）線型與顏色（一）線型與顏色 格式：格式：plot(x,y1,cs,.) 其中其中c表示顏色，表示顏色， s表示線型。表示線型。一、一、 plot函數(shù)函數(shù) 【例】【例】 用不同線型和顏色重新繪制例用不同線型和顏色重新繪制例2圖形，其程序為：圖形，其程序為：x=0:pi/100:2*pi;y1=sin(x);y2=cos(x);plot(x,y1,go,x,y2,b-.) 其中參數(shù)其中參數(shù)go和和b-.表示圖形的顏色和

10、線型。表示圖形的顏色和線型。g表示綠色，表示綠色，o表示圖形線型為圓圈；表示圖形線型為圓圈；b表示藍色，表示藍色，-.表示圖形線型為點表示圖形線型為點劃線。劃線。3940極坐標(biāo)系：極坐標(biāo)系：函數(shù)函數(shù)polar(theta,rho,polar(theta,rho,屬性屬性) )用來繪制極坐標(biāo)圖，用來繪制極坐標(biāo)圖，thetatheta為極坐標(biāo)角度，為極坐標(biāo)角度，rhorho為極坐標(biāo)半徑為極坐標(biāo)半徑. .【例】【例】 繪制繪制sin(2sin(2* *)* *cos(2cos(2* *)的極坐標(biāo)圖，程序為：的極坐標(biāo)圖，程序為：theta=0:0.01:2theta=0:0.01:2* *pi;pi;

11、rho=sin(2rho=sin(2* *theta).theta).* *cos(2cos(2* *theta);theta);polar(theta,rho); polar(theta,rho); % %繪制極坐標(biāo)圖命令繪制極坐標(biāo)圖命令4142二、二、 特殊形狀的二維繪圖函數(shù)特殊形狀的二維繪圖函數(shù)1.柱狀圖柱狀圖 bar(x,y) 【例】【例】 ：x=0:0.1*pi:2*pi;y=sin(x)；bar(x,y); 43 【例】：【例】：x=0:0.1*pi:2*pi;y=sin(x)；stairs(x,y); 2.階梯圖形階梯圖形 stairs(x,y)44 【例】【例】 ：x=0:0.

12、1*pi:2*pi;y=sin(x)；pie(x,y); 4.餅形圖形餅形圖形 pie(x,y)454.2 三維圖形三維圖形 一、一、 plot3函數(shù)函數(shù) 最基本的三維圖形函數(shù)為plot3，它是將二維函數(shù)plot的有關(guān)功能擴展到三維空間，用來繪制三維圖形。 函數(shù)格式：plot3(x1,y1,z1,c1,x2,y2,z2,c2,) 其中x1,y1,z1表示三維坐標(biāo)向量，c1，c2表示線形或顏色。46 【例例】 繪制三維螺旋曲線，其程序為： t=0:pi/50:10*pi; y1=sin(t);y2=cos(t); plot3(y1,y2,t);47二、二、 三維網(wǎng)圖三維網(wǎng)圖函數(shù)函數(shù) mesh(x

13、,y,z,c) 函數(shù)格式：其中x，y控制X和Y軸坐標(biāo)，矩陣z是由(x，y)求得Z軸坐標(biāo)，(x,y,z)組成了三維空間的網(wǎng)格點；c用于控制網(wǎng)格點顏色。 【例】【例】 下列程序繪制三維網(wǎng)格曲面圖下列程序繪制三維網(wǎng)格曲面圖 x=0:0.15:2*pi; y=0:0.15:2*pi; z=sin(y)*cos(x); mesh(x,y,z);4849 三維網(wǎng)圖函數(shù)三維網(wǎng)圖函數(shù) surf (x,y,z)【例例】 下列程序繪制三維曲面圖形下列程序繪制三維曲面圖形x=0:0.15:2*pi;y=0:0.15:2*pi;z=sin(y)*cos(x); surf(x,y,z);504.動畫的設(shè)計動畫的設(shè)計如果

14、將如果將Matlab產(chǎn)生的多幅圖形保存起來，并利用系統(tǒng)產(chǎn)生的多幅圖形保存起來，并利用系統(tǒng)提供的函數(shù)進行播放，就可產(chǎn)生動畫效果。系統(tǒng)所提提供的函數(shù)進行播放，就可產(chǎn)生動畫效果。系統(tǒng)所提供的動畫功能函數(shù)有供的動畫功能函數(shù)有g(shù)etframe、moviein和和movie。 getframe函數(shù)函數(shù) getframe函數(shù)可將當(dāng)前圖形窗口作為一個畫面取函數(shù)可將當(dāng)前圖形窗口作為一個畫面取下并保存。下并保存。 格式為：格式為：m=getframe 它將每一幀畫面信息數(shù)據(jù)截取下來整理成列向量。它將每一幀畫面信息數(shù)據(jù)截取下來整理成列向量。該函數(shù)截取圖形的點陣信息，圖形窗口的大小，對該函數(shù)截取圖形的點陣信息，圖形窗口的大小，對數(shù)據(jù)向量的大小影響較大，窗口越大，所需存儲容數(shù)據(jù)向量的大小影響較大，窗口越大，所需存儲容量越大。而圖形的復(fù)雜性對數(shù)據(jù)容量要求沒有直接量越大。而圖形的復(fù)雜性對數(shù)據(jù)容量要求沒有直接的關(guān)系。的關(guān)系。5