基于matlab的ps圖像特效處理功能

基于Matlab的PS圖像特效處理功能摘要MATLAB是一套集數(shù)值計算、符號計算和圖形圖像處理等強(qiáng)大功能于一體的科學(xué)計算語言。作為一個強(qiáng)大的科學(xué)計算平臺，它幾乎可以滿足所有的計算需求。作為一種數(shù)值計算軟件，它在數(shù)字圖像處理領(lǐng)域有著很好的性能。MATLAB的一個主要特征是對特定區(qū)域的圖像或者一個像素的處理、光照處理、色彩處理、圖形的四維數(shù)據(jù)的表現(xiàn)，也不能取代其他軟件。本文闡述了圖像處理的基本原理，探討了利用MATLAB作為色彩調(diào)整的工具，代數(shù)，幾何，濾鏡效果，藝術(shù)效果，失真效果和圖像處理的風(fēng)格。經(jīng)過實(shí)際驗(yàn)證，MATLAB在圖像處理領(lǐng)域也有很好的表現(xiàn)。關(guān)鍵詞：Matlab；圖像處理；圖像特效abstractMATLABisasetofscientificnumericalcalculation,symboliccomputationandgraphicsandimageprocessingandotherfunctionsinoneofthepowerfulcomputinglanguage.Asapowerfulscientificcomputingplatform,itcanmeetalmostallcomputingneeds.Asakindofnumericalcalculationsoftware,itisinthefieldofdigitalimageprocessingisoneofthemainfeaturesof.MATLAB'sperformancegoodistheimageofaspecialareaorapixel,illuminationprocessing,colorprocessing,four-dimensionaldatagraphicsperformance,butalsocannotreplaceothersoftware.Thispaperdescribesthebasicprincipleofimageprocessing,discussestheuseofMATLABasacoloradjustmenttool,generationNumber,geometry,filtereffect,artisticeffect,distortioneffectandimageprocessingstyle.Aftertheactualverification,MATLABhasagoodperformanceinthefieldofimageprocessingKeywords:Matlab;imageprocessing;imageeffects2數(shù)字圖像處理基礎(chǔ)數(shù)字圖像是由一個稱為像素的小區(qū)域組成的二維矩陣。一個二維的圖像表示由有限數(shù)量的離散點(diǎn)，這被稱為數(shù)字圖像。像素值通常用來表示灰度、顏色、高度、透明度等。單色和灰度圖像，可以使用每個像素的高度來表示像素值范圍的值，它通常是在約0~255，它可以是一個字節(jié)的話，當(dāng)然在0的范圍內(nèi)為黑色，255為白色，但他是灰色的，如圖所示2.1可以在灰度圖像和相應(yīng)的矩陣。圖2.1可見到關(guān)于灰度圖像及其對應(yīng)的矩陣在數(shù)字圖像處理的過程中，圖像可以是紅、綠、藍(lán)三元組的二維矩陣來表示取值范圍，通常用三元組來表示數(shù)值，取值范圍在0～255之間，當(dāng)然，這表示沒有一個彩色像素值。255是圖像中對應(yīng)顏色的圖像中像素的最大值，在這種情況下，可以看到以下數(shù)據(jù)，清楚地看到了三個字節(jié)。根據(jù)數(shù)據(jù)的其他要求可以直接看到數(shù)據(jù)的問題。如圖2.2所示：圖2.2彩色圖像及其對應(yīng)的矩陣數(shù)字圖像是一個二維的數(shù)據(jù)矩陣，由兩維連續(xù)光函數(shù)的等距矩形網(wǎng)格采樣。采樣是測量每個像素的值并對其進(jìn)行量化的過程。數(shù)字圖像本質(zhì)上是一二維信號，所以信號處理的基本技術(shù)（如FFT）可用于數(shù)字圖像處理。然而，由于數(shù)字圖像是一個很特殊的二維信號，反映場景的視覺屬性，只有很稀疏的二維連續(xù)信號的采樣、描述或有意義的特征，從一個單一的或少量的樣品，不能復(fù)制的一維信號處理的方法，對專業(yè)技術(shù)的需求。事實(shí)上，數(shù)字圖像處理更依賴于具體的應(yīng)用問題，是一種特殊技術(shù)的集合，缺乏一個嚴(yán)謹(jǐn)?shù)睦碚擉w系。數(shù)字圖像處理是一個多學(xué)科交叉的領(lǐng)域，涉及到光學(xué)、電子學(xué)、數(shù)學(xué)、攝影、計算機(jī)技術(shù)等多個學(xué)科。2.1圖像處理目的圖像處理的主要目的有三個：（1）為了提高視覺質(zhì)量的圖像，將圖像的一些高度，顏色變換，增強(qiáng)圖像的幾何變換的要素等，以提高圖像質(zhì)量。（2）在提取圖像的過程中，需要一些特征和提取信息，為圖像的分析提供很多方便。模式識別操作簡單。它包括很多方面，如頻域特征、灰度和彩色、邊界、區(qū)域、紋理、形狀和關(guān)系，等等，（3）為了便于存儲和圖像的傳輸，大量的圖像變換、編碼和壓縮技術(shù)的使用。無論是什么樣的圖像處理或處理，都要用計算機(jī)和圖像特定的設(shè)備來完成對圖像數(shù)據(jù)的處理，對圖像進(jìn)行一些必要的處理等。2.2圖像處理研究內(nèi)容數(shù)字圖像處理的主要研究內(nèi)容如下：（1）由于圖像變換中大量的圖像矩陣函數(shù)，需要在空間域進(jìn)行大量的處理。因此，常用的圖像變換方法是傅立葉、沃爾什、離散余弦變換等間接處理技術(shù)，將空間域變換域處理，可以減少計算量，可以更有效的治療。（2）在圖像編碼和壓縮技術(shù)中，它可以減少數(shù)據(jù)量（比特數(shù)），從而可以節(jié)省圖像傳輸，處理時間和減少內(nèi)存容量。圖像壓縮技術(shù)可以得到不失真的相應(yīng)要求，同時也允許圖像的失真處理。圖像編碼是圖像壓縮的重要方法之一，是圖像處理中最早和最成熟的編碼技術(shù)。（3）圖像增強(qiáng)與復(fù)原的目的是實(shí)現(xiàn)圖像的質(zhì)量，如去除、提高圖像清晰度等。圖像增強(qiáng)沒有考慮到圖像質(zhì)量降低的原因，突出了圖像的需要。例如，圖像的邊緣可以更清晰可見，細(xì)節(jié)更為明顯，如加強(qiáng)低頻分量以減少圖像中的噪聲。圖像退化圖像的恢復(fù)要求（低質(zhì)量）的原因有一定的了解的一般根據(jù)建立退化模型的退化過程的需要，然后用濾波方法，恢復(fù)或重建恢復(fù)預(yù)期目的的圖像。（4）圖像分割是數(shù)字圖像處理中最重要的技術(shù)之一。圖像分割技術(shù)是提取圖像中有意義的部分，包括圖像特征的重要性，包括邊緣、面積等，是圖像識別、分析和理解的必要工具。目前，邊緣檢測和區(qū)域分割的方法很多，但沒有一種有效的方法可以用于多種圖像。因此，圖像分割的研究仍處于深入階段，是圖像處理領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一。（5）圖像描述是圖像識別和理解的必要前提之一。由于最簡單的二維圖像可以用對象技術(shù)的幾何特征來描述，一般的圖像描述方法可以用來描述其二維圖像的形狀，它有兩種邊界描述和區(qū)域描述。二維紋理特征可用于特殊紋理圖像。隨著圖像處理技術(shù)的發(fā)展，對三維物體描述進(jìn)行了研究，提出了體、面和廣義柱面描述的方法。（6）圖像分類（識別）屬于模式識別，其主要內(nèi)容是通過一些預(yù)處理（圖像增強(qiáng)、恢復(fù)和壓縮）技術(shù)，圖像分割和特征提取的一種方法，并進(jìn)行分類決策。圖像分類常采用經(jīng)典的模式識別方法，統(tǒng)計模式分類和句法（結(jié)構(gòu)）模式分類、模糊模式識別和人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分類模型是最近幾年發(fā)展起來的由程序員關(guān)注的大多數(shù)圖像識別越來越多。3用Matlab實(shí)現(xiàn)的特效算法3.1圖像色彩和色調(diào)調(diào)整3.1.1色彩平衡我們都有這樣的經(jīng)歷，出去郊游，因?yàn)闆]有好的拍攝技巧，拍得不理想，大多數(shù)照片出現(xiàn)不同程度的顏色。圖像色彩平衡調(diào)整是處理上述現(xiàn)象的最佳方法之一。當(dāng)處理圖像的色差時，只要減少圖像的色彩太多。也就是說，只要在圖像中增加太多的色彩色彩，就可以達(dá)到減少色彩過多的目的，而色彩才是真理。圖4.1泛紅的圖片圖4.2正常的圖片3.1.2亮度處理亮度調(diào)整是指人眼的亮度調(diào)整可以通過R，G，B的顏色亮度增加或減少相同的幅度來顯示。人眼對亮度非常敏感，比較兩種亮度，有很好的判斷能力。指定亮度增益并將其添加到R、G、B的每個組件，然后將值返回到相應(yīng)的顏色分量。亮度處理的效果如下所示：圖4.3色彩較亮的圖片圖4.4正常的圖片3.1.3對比度處理如果一個圖像，光線不足，使圖像太暗或光線太強(qiáng)，整個圖像是明亮的，它被稱為低對比度，顏色擠在一起，沒有打開。對比度調(diào)整是為了使圖像更符合人們的需要，以達(dá)到一定的效果。通常用來增強(qiáng)對比度、感興趣的顏色范圍、像素的范圍、亮的光線、暗的暗，從而達(dá)到增強(qiáng)對比的目的。假設(shè)圖像的對比度需要擴(kuò)展N單位，然后R，G，B三個組成部分的統(tǒng)一公式：f為初始值，g為經(jīng)過處理的值。實(shí)際上，以上公式對對比度進(jìn)行處理，是在[n,255-n]區(qū)間的值擴(kuò)展到[0，255]區(qū)間。將圖4.5中亮度為[0,200]的像素調(diào)節(jié)到[0，255]區(qū)間，如圖4.6。圖4.5未處理的圖片圖4.6經(jīng)過處理的圖片3.1.4灰度處理灰度圖像處理是將彩色圖像轉(zhuǎn)化為灰度圖像。一般來說，一個彩色圖像的每一個像素是由三個字節(jié)表示，每個字節(jié)對應(yīng)的R，G，B的像素顏色的像素轉(zhuǎn)換成一個字節(jié)的亮度，這一點(diǎn)的亮度，他的值是[0，255]，越大的值，越白，即明亮。反之，值越小，點(diǎn)越暗，即越黑暗。圖像灰度為三種顏色分量R、G、B分量相等。由于R，G，b值是[0255]，所以灰度級只有256，也就是說，灰度圖像只能顯示顏色的256灰度。常用的圖像灰度處理方法主要有以下三種：最大值法：該方法的原理是使RGB值等于顏色分量的三大分量之一：R=G=b最大值（R，G，b）。用最大值法處理灰度圖像的亮度會更高。平均值：這個方法的原理是使R、G、B值等于三個顏色分量的平均值，即：R=G=B=（r+G+B）/3。用均值法處理灰度圖像的亮度比較柔和。加權(quán)平均法：該方法是基于重要性或其他指標(biāo)為R，G，B不同的權(quán)重，和R，G和B等于加權(quán)值，即：R=G=B=AR+BG+BG+CB，A，B，C，R，G和B的權(quán)重。當(dāng)A、B和C的權(quán)值取不同的值時，加權(quán)方法可以用來形成灰度級不同的灰度圖像。由于人眼對綠色、紅色第二敏感度最高，對藍(lán)色的靈敏度最低，因此，當(dāng)b值為cC時，生成的灰度圖像更符合人眼視覺感知。通常情況下，當(dāng)A=30%，B=59%，C=11%，這個圖像是最合理的灰色。上述三種方法的灰度圖像不同，通常采用加權(quán)平均法處理灰度圖像?；叶忍幚淼男Ч缦滤荆簣D4.7未經(jīng)處理的圖片圖4.8經(jīng)過灰色處理的圖片3.1.5偽彩色顧名思義，偽彩色是一種彩色映射，一種顏色的灰度級圖像的灰度級，使灰度圖像也有顏色，它只能被稱為偽彩色“。理解三個概念。真彩色自然物體的顏色被稱為真彩色，一般可用紅、綠、藍(lán)三種顏色把一個單獨(dú)的真彩色圖像轉(zhuǎn)化為紅、綠、藍(lán)三個圖像；紅、綠、藍(lán)三個圖像合成，這是真正的原始彩色圖像。（2）假色有三種假色。首先是將真實(shí)場景圖像逐一映射到另一個顏色，使目標(biāo)在原始圖像中更加突出。例如，有一個銀色的飛機(jī)在藍(lán)天上，藍(lán)天可以映射成紅色，飛機(jī)，草原可以映射到藍(lán)色，只要飛機(jī)是有益的突出線。該映射可以是一對一或非一對一，也可以稱為假彩色賦值。第二個是將任意三個光譜圖像的多光譜圖像轉(zhuǎn)化為可見光的紅色，綠色和藍(lán)色，然后合成一個彩色圖像到三個彩色圖像。通常情況下，該映射的圖像是接近自然光。例如，遙感衛(wèi)星將可見光段的可見光段看不見，以模擬自然色彩，便于觀看。第三個是黑白圖像，用灰度級映射或光譜映射成類似的顏色處理，相當(dāng)于黑白照片的自然顏色。顏色可以隨機(jī)選擇一些顏色，通常盡可能的自然彩色圖像模糊了同樣的效果。（3）在偽彩色情況下的偽彩色，我們可以假設(shè)一個圖像的實(shí)例相當(dāng)于一個特殊情況下的假彩色，也就是說，某個顏色是原色。通常這個名稱最多是16個或更多，最高不會超過30系列，否則，它會指定太多的顏色，不能記住和區(qū)分的圖像風(fēng)格。偽彩色處理是一種用顏色代替像素灰度值的技術(shù)。本實(shí)用新型由于人眼對色彩分辨率的影響，可用來識別灰度值較小的像素值，大大高于灰度差的分辨率。這是一種視覺效果明顯的圖像增強(qiáng)方法，技術(shù)并不復(fù)雜?；叶葓D像，如果相鄰像素的灰度差，眼睛會從圖像中提取相應(yīng)的信息，因?yàn)槿搜蹖叶炔町惖哪芰?，幾十個數(shù)量級，但人眼的顏色信號的分辨力很強(qiáng)，所以黑白圖像轉(zhuǎn)換為彩色圖像，這人類的眼睛可以提取更多的信息。在灰度圖像中的每個像素的轉(zhuǎn)換過程中，將灰度值點(diǎn)轉(zhuǎn)化為紅、綠、藍(lán)三個通道，實(shí)現(xiàn)不同的變換，產(chǎn)生相應(yīng)的紅綠燈和藍(lán)色亮度值，許多具體的變換方法。以下是偽彩色還原映射變換圖，下面的映射函數(shù)，其中R（x，y），G（x，y），B（x，y）表示偽彩色灰度值，f（x，y）表示原始圖像的灰度值。在本文中，我們提出了一種映射灰度變換映射曲線的方法。對于任何圖像，可以先將灰度等級降低到16，然后根據(jù)對應(yīng)的灰度關(guān)系和相應(yīng)的顏色，新建一個顏色。顏色映射表的方法很簡單：所有oldgray減少為16級，灰度值的原始圖像，任何一點(diǎn)，對于新的灰度：灰度=16xoldgray/255圖4.9未經(jīng)處理的圖像圖4.10經(jīng)過曲線映射后的圖像圖4.11經(jīng)過圖表映射后的圖像3.1.6色彩通道處理同一圖像層的一個通道的最基本的區(qū)別是每個像素層的屬性表示為紅色，綠色和藍(lán)色的像素值，顏色通道層是由亮度值組成的一組顏色。流行點(diǎn)：只有一個通道在不同的顏色亮度，是一個灰度圖像。下面的通道實(shí)現(xiàn)三圖像效果：旋轉(zhuǎn)通道：從圖像的R，G和B的旋轉(zhuǎn)輸出顯示三部分組成，綠色部分是取代原來的紅色分量，原取代綠色分量的藍(lán)色分量，紅色的部分取代了原來的藍(lán)色分量。提取通道：從灰度圖像中提取指定信道。篩選器通道：僅保留指定的通道以僅顯示指定的顏色通道。3.1.7亮度映射有時，為了提高圖像的清晰度，有必要擴(kuò)大或壓縮整個范圍的亮度水平的圖像或一個小部分，以突出一些細(xì)節(jié)的圖像。亮度映射是重新指定圖像的原始亮度，從而調(diào)整原始圖像的顏色。首先建立亮度映射表，然后提取原始圖像的每個像素的亮度。然后，通過查找映射表找到相應(yīng)的新亮度。圖4.12映射的曲線圖4.13未經(jīng)處理的圖像圖4.14經(jīng)過映射的圖片3.2代數(shù)運(yùn)算3.2.1加減乘除運(yùn)算加法運(yùn)算是添加源像素和目標(biāo)像素分量。在游戲中，可以用來處理光源，如爆炸或火災(zāi)等；在科學(xué)研究中，可以用來合成兩幅圖像等。減法運(yùn)算與加法運(yùn)算正好相反，即使用亮度相減來混合源和目標(biāo)像素。乘法可用于掩模處理。如果要屏蔽圖像的某些部分，可以使用0部分來屏蔽；反之，如果要保留一些圖像，則可以使用此部分的表達(dá)式為255。分割運(yùn)算的非線性效應(yīng)可以用來標(biāo)定成像裝置，它通常用于某些特殊形式的圖像處理，如醫(yī)學(xué)圖像的層析成像，氣象中的云識別等。效果如下所示：圖4.15未經(jīng)運(yùn)算前的圖片圖4.16經(jīng)過相乘運(yùn)算后的圖片3.2.2求異運(yùn)算這里引用一個例子，一個找不同的游戲，玩法很簡單，就是對比兩個圖像，找出兩個圖像的不同部分。圖像對比度是兩個圖像的差異，同一區(qū)域的一部分（即白色屏蔽），只顯示不同的部分。它是區(qū)別于圖像相減的兩幅圖像，相減后的同一部分被設(shè)置為黑色，并求操作后，原來的部分可以透明，也可以設(shè)置成其他顏色。效果如下：圖4.17未經(jīng)處理的圖片圖4.18經(jīng)過求異后的圖片3.3藝術(shù)效果3.3.1剪紙相信大家都看過吧，它的設(shè)計比較簡單，色彩比較單調(diào)，主要顏色是紅色。實(shí)現(xiàn)對剪紙的效果，對黑白圖像進(jìn)行彩色圖像處理，然后用黑白代替黑白。剪紙效果如下所示：圖4.19未經(jīng)處理的圖像圖4.20經(jīng)過剪紙效果的圖像3.3.2素描草圖過濾器主要用于模擬鉛筆畫、素描等。這兩種方法都將用于實(shí)現(xiàn)草圖過濾效果。實(shí)現(xiàn)圖像輪廓輪廓效果的關(guān)鍵點(diǎn)是輪廓，所以應(yīng)該作為出發(fā)點(diǎn)。輪廓是灰色的跳躍。因此，只要設(shè)置一個閾值，將圖像的顏色像素轉(zhuǎn)化為灰度，然后對兩個像素的灰度級進(jìn)行比較，當(dāng)灰度級變化超過一個程度時，就可以判斷為一個輪廓。此時涂上黑點(diǎn)。鉛筆畫的標(biāo)準(zhǔn)是當(dāng)前像素的平均值和八點(diǎn)左右的亮度差比較。該標(biāo)準(zhǔn)的草圖是使用當(dāng)前像素和右下像素灰度差比較。素描效果如下所示：圖4.21未經(jīng)處理的圖像圖4.22經(jīng)過鉛筆畫處理的效果圖4總結(jié)圖像是人類獲取和交換信息的主要來源。因此，圖像處理的應(yīng)用必須涉及到人類生活和工作的方方面面。數(shù)字圖像處理被廣泛使用，本文介紹了利用MATLAB軟件實(shí)現(xiàn)圖像處理的算法。MATLAB是數(shù)據(jù)矩陣、表達(dá)式和數(shù)學(xué)指令的基本單元。它是工程中常用的很相似的窗體，利用matlab來計算圖像處理的問題，比C語言的Fortran語言要簡單得多。本文首先介紹了圖像處理的基本概念。然后從處理的角度，逐一講述了算法的影響及其實(shí)現(xiàn)原理，其中的許多效果也逐漸在實(shí)踐中得到了體現(xiàn)，如圖像操作的不同，剪紙與素描圖像的操作。本文介紹的MATLAB在圖像處理方面，有其獨(dú)特的優(yōu)勢，與其他軟件相比具有不低于性能。參考文獻(xiàn)[1]孫兆林.MATLAB6.x圖像處理[M].北京：清華大學(xué)出版社，2002.[2]岡薩雷斯.數(shù)字圖像處理（Matlab版）[M]北京：電子工業(yè)出版社，2004.[3]蘇金明，王永利.MATLAB7.0實(shí)用指南[M].北京：電子工業(yè)出版社，2004.[4]向世名.VisualC++數(shù)字圖像與圖形處理[M].北京：電子工業(yè)出版社，2002.[5]霍宏濤.數(shù)字圖像處理[M].北京：北京理工大學(xué)出版社，2002.[6]施曉紅，周佳.精通GUI圖形界面編程[M].北京：北京大學(xué)出版社，2003.[7]朱志剛.數(shù)字圖像處理[M].北京：電子工業(yè)出版社，2002.[8]阮秋琦.數(shù)字圖像處理學(xué)[M].北京：電子工業(yè)出版社，1998.[9]葉超，高寧波.PhotoshopCS精美圖文設(shè)計與制作教程[M].北京：北京希望電子出版社，2005.[10]秦川，王朔中.一種基于視覺特性的圖像摘要算法[J].中國圖像圖形學(xué)報，2006，11(11)：1678-1681.[11]飛思科技產(chǎn)品研發(fā)中心.MATLAB7基礎(chǔ)與提高[M].北京：電子工業(yè)出版社，2005.[12]FWang,XJWangandZYMaet.al.TheresearchontheestimationforNO_xemissiveconcentrationofthepulverizedcoalboilerbytheflameimageprocessingtechnique[J].Fuel,2002,81(16)：211