實(shí)驗(yàn)一 MATLAB數(shù)字圖像處理初步-河北工業(yè)大學(xué)Word版

1、實(shí)驗(yàn)一 MATLAB數(shù)字圖像處理初步網(wǎng)絡(luò)121 XXX一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康呐c要求1熟悉及掌握在MATLAB中能夠處理哪些格式圖像。2熟練掌握在MATLAB中如何讀取圖像。3掌握如何利用MATLAB來(lái)獲取圖像的大小、顏色、高度、寬度等等相關(guān)信息。4掌握如何在MATLAB中按照指定要求存儲(chǔ)一幅圖像的方法。5圖像類(lèi)型轉(zhuǎn)換。二、實(shí)驗(yàn)原理及知識(shí)點(diǎn)1、數(shù)字圖像的表示和類(lèi)別一幅圖像可以被定義為一個(gè)二維函數(shù)f(x,y),其中x和y是空間(平面)坐標(biāo)，f 在任何坐標(biāo)處(x,y)處的振幅稱(chēng)為圖像在該點(diǎn)的亮度?；叶仁怯脕?lái)表示黑白圖像亮度的一個(gè)術(shù)語(yǔ)，而彩色圖像是由單個(gè)二維圖像組合形成的。例如，在RGB彩色系統(tǒng)中，一幅彩色圖像

2、是由三幅獨(dú)立的分量圖像(紅、綠、藍(lán))組成的。因此，許多為黑白圖像處理開(kāi)發(fā)的技術(shù)適用于彩色圖像處理，方法是分別處理三副獨(dú)立的分量圖像即可。圖像關(guān)于x和y坐標(biāo)以及振幅連續(xù)。要將這樣的一幅圖像轉(zhuǎn)化為數(shù)字形式，就要求數(shù)字化坐標(biāo)和振幅。將坐標(biāo)值數(shù)字化稱(chēng)為采樣；將振幅數(shù)字化成為量化。采樣和量化的過(guò)程如圖1所示。因此，當(dāng)f的x、y分量和振幅都是有限且離散的量時(shí)，稱(chēng)該圖像為數(shù)字圖像。作為MATLAB基本數(shù)據(jù)類(lèi)型的數(shù)值數(shù)組本身十分適于表達(dá)圖像，矩陣的元素和圖像的像素之間有著十分自然的對(duì)應(yīng)關(guān)系。0 / 14圖1 圖像的采樣和量化根據(jù)圖像數(shù)據(jù)矩陣解釋方法的不同，MATLAB把其處理為4類(lèi)：Ø 亮度圖像(I

3、ntensity images)Ø 二值圖像(Binary images)Ø 索引圖像(Indexed images)Ø RGB圖像(RGB images)(1) 亮度圖像一幅亮度圖像是一個(gè)數(shù)據(jù)矩陣，其歸一化的取值表示亮度。若亮度圖像的像素都是uint8類(lèi)或uint16類(lèi)，則它們的整數(shù)值范圍分別是0，255和0，65536。若圖像是double類(lèi)，則像素取值就是浮點(diǎn)數(shù)。規(guī)定雙精度型歸一化亮度圖像的取值范圍是0，1 (2) 二值圖像一幅二值圖像是一個(gè)取值只有0和1的邏輯數(shù)組。(3) 索引圖像索引顏色通常也稱(chēng)為映射顏色，在這種模式下，顏色都是預(yù)先定義的，并且可供選用的

4、一組顏色也很有限，索引顏色的圖像最多只能顯示256種顏色。一幅索引顏色圖像在圖像文件里定義，當(dāng)打開(kāi)該文件時(shí)，構(gòu)成該圖像具體顏色的索引值就被讀入程序里，然后根據(jù)索引值找到最終的顏色。 (4) RGB圖像一幅RGB圖像就是彩色像素的一個(gè)M×N×3數(shù)組，其中每一個(gè)彩色相似點(diǎn)都是在特定空間位置的彩色圖像相對(duì)應(yīng)的紅、綠、藍(lán)三個(gè)分量。按照慣例，形成一幅RGB彩色圖像的三個(gè)圖像常稱(chēng)為紅、綠或藍(lán)分量圖像。2、數(shù)據(jù)類(lèi)和圖像類(lèi)型間的轉(zhuǎn)化表1中列出了MATLAB和IPT為表示像素所支持的各種數(shù)據(jù)類(lèi)。表中的前8項(xiàng)稱(chēng)為數(shù)值數(shù)據(jù)類(lèi)，第9項(xiàng)稱(chēng)為字符類(lèi)，最后一項(xiàng)稱(chēng)為邏輯數(shù)據(jù)類(lèi)。工具箱中提供了執(zhí)行必要縮放的

5、函數(shù)(見(jiàn)表2)。以在圖像類(lèi)和類(lèi)型間進(jìn)行轉(zhuǎn)化。表1-1 MATLAB和IPT支持?jǐn)?shù)據(jù)類(lèi)型名稱(chēng)描述double雙精度浮點(diǎn)數(shù)，范圍為uint8無(wú)符號(hào)8比特整數(shù)，范圍為0 255uint16無(wú)符號(hào)16比特整數(shù)，范圍為0 65536uint32無(wú)符號(hào)32比特整數(shù)，范圍為0 4294967295int8有符號(hào)8比特整數(shù)，范圍為-128 127int16有符號(hào)16比特整數(shù)，范圍為-32768 32767int32有符號(hào)32比特整數(shù)，范圍為-2147483648 2147483647single單精度浮點(diǎn)數(shù)，范圍為char字符logical值為0或1表1-2 格式轉(zhuǎn)換函數(shù)名稱(chēng)將輸入轉(zhuǎn)化為有效的輸入圖像數(shù)據(jù)類(lèi)i

6、m2uint8uint8logical,uint8,uint16和doulbeim2uint16uint16logical,uint8,uint16和doulbemat2graydouble,范圍為0 1doubleim2doubledoublelogical,uint8,uint16和doulbeim2bwlogicaluint8,uint16和double 下面給出讀取、壓縮、顯示一幅圖像的程序(%后面的語(yǔ)句屬于標(biāo)記語(yǔ)句，編程時(shí)可不用輸入)I=imread(原圖像名.tif); % 讀入原圖像,tif格式whos I % 顯示圖像I的基本信息imshow(I) % 顯示圖像Imfinfo

7、%查詢(xún)圖像文件信息imwrite; %壓縮存儲(chǔ)圖像例如：imwrite(I,'1.jpg','jpg','quality',80)就是以質(zhì)量因子80壓縮，100就是不變，圖像尺寸不變，像素值會(huì)發(fā)生變化，圖像會(huì)變得越來(lái)越模糊?？梢钥磯嚎s后圖像與原始圖像的大小發(fā)生變化。% 顯示多幅圖像，其中n為圖形窗口的號(hào)數(shù)figure(n), imshow('filename'); gg=im2bw('filename'); % 將圖像轉(zhuǎn)為二值圖像figure, imshow(gg) % 顯示二值圖像三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及步驟1利用imre

8、ad( )函數(shù)讀取一幅圖像，假設(shè)其名為football.jpg，存入一個(gè)數(shù)組中；>> I=imread('football.jpg');2利用whos 命令提取該讀入圖像football.jpg的基本信息；>> whos Name Size Bytes Class I 256x320x3 245760 uint8 array ans 1x1 1966 struct arrayGrand total is 245874 elements using 247726 bytes3利用imshow()函數(shù)來(lái)顯示這幅圖像；>>imshow(I) 4利用

9、imfinfo函數(shù)來(lái)獲取圖像文件的壓縮，顏色等等其他的詳細(xì)信息；>> imfinfo('football.jpg')ans = Filename: 'C:MATLAB7toolboximagesimdemosfootball.jpg' FileModDate: '01-Mar-2001 09:52:38' FileSize: 27130 Format: 'jpg' FormatVersion: '' Width: 320 Height: 256 BitDepth: 24 ColorType: '

10、truecolor' FormatSignature: '' NumberOfSamples: 3 CodingMethod: 'Huffman' CodingProcess: 'Sequential' Comment: 5利用imwrite()函數(shù)來(lái)壓縮這幅圖象，將其保存為一幅壓縮了像素的jpg文件,設(shè)為footballnew.jpg；語(yǔ)法：imwrite(原圖像，新圖像，quality,q), q取0-100。>> imwrite(I,'footbal.jpg','quality',10);

11、6用imread()讀入索引圖像：kids.tif；>> K=imread('kids.tif');7同樣利用imwrite()函數(shù)將最初讀入的tif圖象另存為一幅bmp圖像，設(shè)為kids_index.bmp。>> imwrite(K,'kids_index.bmp');8用imfinfo()獲取圖像football.jpg和kids.tif 的大?。?gt;> imfinfo('football.jpg') Width: 320 Height: 256>> imfinfo('kids.tif&#

12、39;) Width: 318 Height: 4009用figure,imshow()分別將football.jpg和kids.tif顯示出來(lái)，觀察兩幅圖像的質(zhì)量。10用im2bw將一幅灰度圖像轉(zhuǎn)化為二值圖像，并且用imshow顯示出來(lái)觀察圖像的特征。>> a=imread('football.jpg');>> e=rgb2gray(a);>> f=im2bw(e);>> imshow(f);11. 用imread打開(kāi)一幅圖像，在MATLAB中用程序繪制其灰度直方圖。（不要用MATLAB中自帶的函數(shù)imhist和histeq實(shí)現(xiàn)

13、）。>> I=imread('football.jpg');>> rows,cols=size(I);>> zhifang=zeros(1,256);>> for i=0:255zhifang(1,i+1)=length(find(I=i)/(rows*cols);end>> figure(1);>> bar(0:255,zhifang,'grouped');>>12. 將一幅彩色圖像轉(zhuǎn)換成256級(jí)灰度圖像，進(jìn)行4倍和16倍減采樣，并對(duì)減采樣的效果進(jìn)行描述>> a=i

14、mread('football.jpg');>> e=rgb2gray(a);>> imshow(e);。>> for m=1:2figurewidth,height=size(b);c=zeros(floor(width/(2*m),floor(height/(2*m);k=1;n=1;for i=1:(2*m):widthfor j=1:(2*m):heightc(k,n)=b(i,j);n=n+1;endk=k+1;n=1;endimshow(uint8(c);if m=1title('4倍減采樣');elsetitle

15、('16倍減采樣');endEnd13. 將一幅彩色圖像轉(zhuǎn)換成256、64、32、8、2級(jí)灰度圖像，并對(duì)灰度減小后的圖像效果進(jìn)行描述。14. >> a=imread('football.jpg');15. >> b=rgb2gray(a);16. >> figure17. >> imshow(b);18. >> title('256級(jí)灰度圖像');19. >> wid,hei=size(b);20. >> for m=1:421. figure22. c=zeros(wid,hei);23. if m=124. for i=1:wid25. for j=1:hei26. c(i,j)=floor(b(i,j)/4);27. end28. end29. imshow(uint8(c),0,63);30. title('64級(jí)灰度圖像')31. else32. for i=1:wid33. for j=1:hei34. c(i,j)=floor(b(i,j)/(2(2*m-1);35. en