MATLAB在圖像處理中應(yīng)用匯總課件

1、第7章 MATLAB在圖像處理中的應(yīng)用1.圖形文件的讀寫和查詢2.圖像的顯示 3.圖像的運(yùn)算4.圖像的幾何操作5.領(lǐng)域和塊運(yùn)算6.線性濾波與濾波器的設(shè)計(jì)7.圖像的變換處理8.圖像分析與增強(qiáng)9.小波分析在圖像處理中的應(yīng)用第1頁(yè)，共35頁(yè)。 第一節(jié) 數(shù)字圖像處理一、數(shù)字圖象處理的基本概念二維函數(shù) f(x,y)。（圖像和圖片）x,y是空間坐標(biāo)，f(x,y)幅值稱為強(qiáng)度或者灰度數(shù)字圖像：空間離散，幅值離散像素圖像在人類感知中扮演最重要的角色。6080的信息來(lái)自圖像成像機(jī)器可覆蓋幾乎所有電磁波譜還存在其他成像方式：聲波，電子顯微鏡，分形圖像第2頁(yè)，共35頁(yè)。二、數(shù)字圖像處理的基本特點(diǎn) 1信息量很大 2數(shù)

2、字圖像占用的頻帶較寬。 3數(shù)字圖像中各個(gè)像素是不獨(dú)立的，其相關(guān)性很大。 4處理后的數(shù)字圖像是需要給人觀察和評(píng)價(jià)的，因此受人的因素影響較大。 5. 數(shù)字圖像處理技術(shù)綜合性強(qiáng)6. 圖像信息理論與通信理論密切相關(guān)第3頁(yè)，共35頁(yè)。三、數(shù)字圖像處理的主要應(yīng)用 1、太空探索，遙感應(yīng)用2、生物醫(yī)學(xué)工程： CT的發(fā)明 血球自動(dòng)分類儀的商業(yè)化3、工業(yè)應(yīng)用：視覺(jué)檢驗(yàn)，零部件選取，過(guò)程控制4、軍事應(yīng)用：5、網(wǎng)絡(luò)數(shù)字媒體，視頻圖象特技,虛擬現(xiàn)實(shí),視頻會(huì)議通信等日常生活方方面面。應(yīng)用實(shí)例：:電磁波譜，,伽馬射線成像,X射線成像,紫外波段像，可見光成像(用顯微鏡方法)，可見光及紅外波段成像，紅外成像（全世界夜間燈光），

3、多光譜成像，可見光成像，微波波段（雷達(dá)波）成像，無(wú)線電波成像，聲波成像，子顯微鏡成像第4頁(yè)，共35頁(yè)。圖象處理的基礎(chǔ)知識(shí)2.1 圖像的獲取把照射量變?yōu)閿?shù)字圖像的三種主要傳感器裝置 1用單個(gè)傳感器獲取圖像 2用帶狀傳感器獲取圖像3用傳感器陣列獲取圖像2.2 圖象的數(shù)字化和計(jì)算機(jī)圖象數(shù)據(jù)處理2.2.1 圖象函數(shù) 成象過(guò)程是復(fù)雜的光學(xué)過(guò)程，這涉及到光度學(xué)，色度學(xué)光度學(xué)：亮度形成機(jī)制。 色度學(xué)：光的反射和發(fā)射與光波的波長(zhǎng)關(guān)系（和顏色，彩色有關(guān)系）。單色圖象：反映圖象亮度值，則和波長(zhǎng)無(wú)關(guān)，則圖象函數(shù)為f(x,y)。 第5頁(yè)，共35頁(yè)。例如：一張黑白照片，可以應(yīng)用二維函數(shù)f（x，y）表示x，y是平面兩個(gè)軸

4、的坐標(biāo)，f（x，y）表示（x，y）點(diǎn)的亮度值（灰度值）。一幅彩色圖象： 各點(diǎn)值還應(yīng)反映出色彩變化，即可用f（x，y，I）表示，其中I為波長(zhǎng)。 2.2.3 數(shù)字圖象在計(jì)算機(jī)內(nèi)的處理數(shù)字圖象的矩陣表示1.數(shù)字圖象的矩陣表示2.二維數(shù)組和圖象的關(guān)系二維數(shù)組的標(biāo)注和數(shù)字圖象的對(duì)應(yīng)關(guān)系有兩種形式:1) 數(shù)組的第1,2標(biāo)注I,J分別對(duì)應(yīng)于畫面的水平和垂直兩方向3/4F型2) 數(shù)組的第1,2標(biāo)注I,J分別對(duì)應(yīng)于畫面的垂直和水平兩方向3/4M型第6頁(yè)，共35頁(yè)。2.3 彩色圖象簡(jiǎn)介1. 彩色規(guī)范（顏色模型） RGB模型和HSI模型 1) RGB模型 最直接的方法是使用紅，綠，藍(lán)的亮度值，大小限定到一定范圍，如

5、0到1。我們把這種約定稱為RGB格式。每個(gè)象素（實(shí)際上任何可能要量化的顏色）都能用三維空間中第一象限的一個(gè)點(diǎn)來(lái)表示，如下圖中的彩色立方體所示。 在RGB彩色空間的原點(diǎn)上，任一基色均沒(méi)有亮度，即原點(diǎn)為黑色。三基色都達(dá)到最高亮度時(shí)則表現(xiàn)為白色。亮度較低的等量的三種基色產(chǎn)生灰色的影調(diào)。所有這些點(diǎn)均落在彩色立方體的對(duì)角線上，該對(duì)角線被稱為灰色線。彩色立方體中有三個(gè)角對(duì)應(yīng)于三基色紅、綠和藍(lán)色。剩下的三個(gè)角對(duì)應(yīng)于黃色，青色和洋紅（紅）。2) HSI模型H(hue):色調(diào)，表示顏色，與波長(zhǎng)有關(guān)；第7頁(yè)，共35頁(yè)。S(saturation):飽和度，表示色純度，即單色光中滲入白光的程度。當(dāng)光譜色摻入白光成分越

6、多時(shí)，飽和度下降，顏色變淺；I(intensity):強(qiáng)度，表示人眼感知顏色的強(qiáng)弱程度，它和能量大小及人眼對(duì)不同波長(zhǎng)的感知能力有關(guān)。 這種彩色描述對(duì)人來(lái)說(shuō)是自然的、直觀的，更適合人的視覺(jué)特性。HSI模型對(duì)于開發(fā)基于彩色描述的圖像處理方法是一個(gè)較為理想的工具。 第8頁(yè)，共35頁(yè)。采用HSI彩色空間的優(yōu)點(diǎn)： 能夠減少彩色圖像處理的復(fù)雜性，而增加快速性。在圖像處理中常用的算術(shù)操作或算法，例如作為邊緣檢測(cè)或邊緣增強(qiáng)的Sobel算子(卷積運(yùn)算)，只要對(duì)HSI彩色空間的亮度信號(hào)進(jìn)行操作就可獲得良好效果，而在RGB彩色空間要作上述運(yùn)算就很不方便。在圖像處理和計(jì)算機(jī)視覺(jué)中大量算法都可在HSI彩色空間中方便地使

7、用，它們可以分開處理而且是相互獨(dú)立的。因此，在HIS彩色空間中可以大大簡(jiǎn)化圖像分析和處理的工作量。 第9頁(yè)，共35頁(yè)。2. 真彩色、 偽彩色、 假彩色( 1 ) 真彩色圖象 ( true color ) 能真實(shí)反映自然界物體本來(lái)顏色的圖象叫真彩色圖象。( 2 ) 偽彩色圖象( pseudo color ) 把單色圖象的不同灰度賦予不同顏色的處理為偽彩色圖象處理。 灰度到彩色的映射。( 3 ) 假彩色圖象 ( false color ) 根據(jù)波長(zhǎng)的不同賦予不同的彩色的處理為假彩色圖象處理。 彩色到彩色的映射第10頁(yè)，共35頁(yè)。運(yùn)用假彩色增強(qiáng)主要用于：(1) 把正常的目標(biāo)置于特定的彩色背景下，使觀

8、察者對(duì)該目標(biāo)更加注意。(2) 對(duì)于由在光譜響應(yīng)在可見光以外（如紅外）傳感器獲取的多光譜圖象，可以用假彩色再現(xiàn)之。第11頁(yè)，共35頁(yè)。P210圖形文件格式：HDFJPEGPCXPNGXWDGIFBMP 第12頁(yè)，共35頁(yè)。I = imread(filmane, fmt);X,P = imread(filmane, fmt);格式有：Bmp; Cur; Gif; Hdf; Ico;Jpg, jpeg; Pcx; PngTif, tiff; xwd7.2 .圖形文件的讀寫和查詢讀I = imread(eight.tif);寫： Imwrite(A, filmane, fmt)查詢info=imfin

9、fo(rice.png)第13頁(yè)，共35頁(yè)。I = imread(eight.tif);J = imnoise(I,salt & pepper,0.02);imshow(I)figure, imshow(J)7.3.圖像的顯示第14頁(yè)，共35頁(yè)。I = imread(rice.png); figure, imshow(I), title(original image) BW = im2bw(I, graythresh(I); L = bwlabel(BW); RGB = label2rgb(L); RGB2 = label2rgb(L, spring, c, shuffle); imshow(

10、RGB), figure, imshow(RGB2)第15頁(yè)，共35頁(yè)。顯示二值圖像I = imread(coins.png);level = graythresh(I);BW = im2bw(I,level);Imshow(I)figureimshow(BW)第16頁(yè)，共35頁(yè)。在同一窗口中顯示2幅圖像x1,map1=imread(forest.tif);x2,map2=imread(trees.tif);subplot(121);subimage(x1,map1)subplot(122);subimage(x2,map2)第17頁(yè)，共35頁(yè)。紋理映射x,y,z=cylinder;I=imr

11、ead(trees.tif);subplot(121);warp(x,y,z,I);x,y,z=sphere(50);I=imread(trees.tif);subplot(122);warp(x,y,z,I);第18頁(yè)，共35頁(yè)。圖像的算術(shù)運(yùn)算%加法運(yùn)算I=imread(trees.tif);J=imread(cameraman.tif);K=imadd(I,J);imshow(K)減法：imsubtract乘法：immultiply 除法：imdivide第19頁(yè)，共35頁(yè)。圖像類型的轉(zhuǎn)換見P225插值運(yùn)算圖像的放大、縮小、旋轉(zhuǎn)imresizeImrotate(0381, 13)第20頁(yè)，

12、共35頁(yè)。 (1) 利用直方圖均衡化方法增強(qiáng)圖像 從純技術(shù)上講，圖像增強(qiáng)技術(shù)基本上可分成兩大類：一類是頻域處理法、一類是空域處理法。頻域處理法的基礎(chǔ)是卷積定理。它采用修改圖像傅立葉變換的方法實(shí)現(xiàn)對(duì)圖像的增強(qiáng)處理。空域處理法是直接對(duì)圖像中的像素進(jìn)行處理，基本上是以灰度映射變換為基礎(chǔ)的。所用的映射變換取決于增強(qiáng)的目的。例如增加圖像的對(duì)比度，改善圖像的灰度層次等處理均屬于空域處理法。 第21頁(yè)，共35頁(yè)。設(shè)變量r代表圖像中像素灰度級(jí)。把像素灰度級(jí)歸一化處理，那么0r1,其中r=0表示黑，r=1表示白。對(duì)于一幅給定的圖像來(lái)說(shuō)，每個(gè)像素取值在0，1的灰度級(jí)是隨機(jī)的。用概率密度函數(shù)Pr(r)來(lái)表示圖像灰度

13、級(jí)的分布。當(dāng)大部分像素集中在低灰度級(jí)區(qū)域，圖像呈現(xiàn)暗的特性，而當(dāng)大部分像素集中在高灰度級(jí)區(qū)域，圖像呈現(xiàn)亮的特性。(1) 利用直方圖均衡化方法增強(qiáng)圖像cameraman.tif，并繪制圖像的直方圖 第22頁(yè)，共35頁(yè)。I=imread(cameraman.tif);subplot(221)imshow(I)title(primeval figure ) J=histeq(I);subplot(222)imhist(I,255)subplot(223)imshow(J)subplot(224)imhist(J,255)figureimcontour(I)title(image contour)第23頁(yè)，共35頁(yè)。第24頁(yè)，共35頁(yè)。第25頁(yè)，共35頁(yè)。第26頁(yè)，共35頁(yè)。第27頁(yè)，共35頁(yè)。第28頁(yè)，共35頁(yè)。第29頁(yè)，共35頁(yè)。第30頁(yè)，共35頁(yè)。第31頁(yè)，共3