MATLAB仿真軟件進(jìn)行圖像的輸入、輸出和格式變換資料講解

1、Good is good, but better carries it.精益求精，善益求善。MATLAB仿真軟件進(jìn)行圖像的輸入、輸出和格式變換目錄TOCo1-3huHYPERLINKl_Toc21702摘要PAGEREF_Toc21702IHYPERLINKl_Toc27664AbstractPAGEREF_Toc27664IIHYPERLINKl_Toc30111圖像文件格式及圖像類(lèi)型PAGEREF_Toc30111HYPERLINKl_Toc2608611MATLAB支持的幾種圖像文件格式：PAGEREF_Toc260861HYPERLINKl_Toc1177212matlab幾種圖像類(lèi)型

2、PAGEREF_Toc117722HYPERLINKl_Toc257262圖像的輸入PAGEREF_Toc257264HYPERLINKl_Toc23963.圖像的輸入PAGEREF_Toc23966HYPERLINKl_Toc158423.1以圖像形式輸出（圖像的顯示）PAGEREF_Toc158426HYPERLINKl_Toc254403.1.1索引圖像的顯示PAGEREF_Toc254406HYPERLINKl_Toc257063.1.2灰度圖像的顯示PAGEREF_Toc257067HYPERLINKl_Toc73453.1.3二值圖像的顯示PAGEREF_Toc73458HYPER

3、LINKl_Toc209513.1.4RGB圖像的顯示PAGEREF_Toc209518HYPERLINKl_Toc222873.2以圖像文件的形式輸出PAGEREF_Toc222879HYPERLINKl_Toc165404圖像的保存PAGEREF_Toc1654011HYPERLINKl_Toc158185圖像類(lèi)型轉(zhuǎn)換PAGEREF_Toc1581813HYPERLINKl_Toc315355.1RGB轉(zhuǎn)換成灰度圖像PAGEREF_Toc3153513HYPERLINKl_Toc155885.2灰度圖像轉(zhuǎn)換為索引圖像PAGEREF_Toc1558813HYPERLINKl_Toc85.3灰

4、度圖像轉(zhuǎn)化為二值圖像PAGEREF_Toc814HYPERLINKl_Toc317515.4RGB圖像轉(zhuǎn)化為索引圖像PAGEREF_Toc3175115HYPERLINKl_Toc238656課設(shè)總結(jié)PAGEREF_Toc2386516HYPERLINKl_Toc2498參考文獻(xiàn)PAGEREF_Toc249817HYPERLINKl_Toc25785附錄PAGEREF_Toc2578518HYPERLINKl_Toc32592附錄1：圖像顯示代碼PAGEREF_Toc3259218HYPERLINKl_Toc1415附錄2：圖像轉(zhuǎn)換代碼PAGEREF_Toc141519摘要MATLAB是美國(guó)M

5、athWorks公司出品的商業(yè)HYPERLINK/view/1658637.htm數(shù)學(xué)軟件，用于HYPERLINK/view/7420.htm算法開(kāi)發(fā)、數(shù)據(jù)可視化、數(shù)據(jù)分析以及HYPERLINK/view/920695.htm數(shù)值計(jì)算的高級(jí)技術(shù)計(jì)算語(yǔ)言和交互式環(huán)境，主要包括MATLAB和Simulink兩大部分。MATLAB本身就是功能強(qiáng)大的數(shù)據(jù)可視化工具，可以通過(guò)各種形式顯示分析數(shù)據(jù)，例如灰度直方圖、等高線、蒙太奇混合、像素分析、圖層變換以及材質(zhì)貼圖等。利用可視化的圖形，不僅能夠評(píng)估圖形圖像的特性，還能夠分析圖像中的色彩分布等情況。本次課程設(shè)計(jì)介就是Matlab環(huán)境下的一些最基本的圖像處理操

6、作，如讀取、保存和顯示不同格式的圖像，并進(jìn)行圖像格式的相互變換如索引圖像、灰度圖像、RGB圖像和二值圖像的相互轉(zhuǎn)換。關(guān)鍵詞：MATLAB；圖像處理；圖像轉(zhuǎn)換AbstractTheMathWorksInc.MATLABisaU.S.commercialmathematicssoftwareforalgorithmdevelopment,datavisualization,dataanalysisandnumericalcalculationseniortechnicalcomputinglanguageandinteractiveenvironment,includingMATLABandSim

7、ulinktwoparts.Asapowerfulscientificcomputingplatforms,itcanalmostsatisfyallthecalculationsthatneeds.MATLABitselfisapowerfultoolofdatavisualizationthatcandisplaydatathroughvariousforms,suchasgraylevelhistogram,contours,montagemixing,pixelanalysis,thelayertextureandtransformation.Withvisualgraphics,it

8、cannotonlyevaluateimagecharacteristics,butalsoanalyzethedistributionofcolorimage.ThecurriculumisdesignedtorefersomebasicimageprocessingoperationsMatlabenvironment,suchasread,saveanddisplayimagesofdifferentformatsandimageformatssuchasindexmutualtransformimages,grayscaleimages,RGBimageandbinaryimageco

9、nversion.Keyword:MATLAB；imageoperation；imageexchange1圖像文件格式及圖像類(lèi)型11MATLAB支持的幾種圖像文件格式：JPEG（JointPhotogyaphicExpeytsGroup）：一種稱為聯(lián)合圖像專家組的圖像壓縮格式。BMP（WindowsBitmap）：有1位、4位、8位、24位非壓縮圖像，8位RLE（RunlengthEncoded）的圖像。文件內(nèi)容包括文件頭（一個(gè)BITMAPFILEHEADER數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)）、位圖信息數(shù)據(jù)塊（位圖信息頭BITMAPINFOHEADER和一個(gè)顏色表）和圖像數(shù)據(jù)。PCX（WindowsPaintbrus

10、h）：可處理1位、4位、8位、16位、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)和擴(kuò)展色圖數(shù)據(jù)。TIFF（TaggedIamgeFileFormat）：處理1位、4位、8位、24位非壓縮圖像，1位、4位、8位、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。PNG（PortableNetworkGraphics）：包括1位、2位、4位、8位和16位灰度圖像，8位和16位索引圖像，24位和48位真彩色圖像。GIF（GraphicsInterchangeFormat）：任何1位到8位的可交換的圖像。HDF（Hierar

11、chialDataFormat）：有8位、24位光柵圖像數(shù)據(jù)集。ICO（WindowsIconresource）：有1位、4位、8位非壓縮圖像。CUR（WindowsCursorresource）：有1位、4位、8位非壓縮圖像。XWD（XWindowsDump）：包括1位、8位Zpixmaps，XYBitmaps，XYPixmmmaps。RAS（SunRasterimage）：有1位bitmap、8位索引、24位真彩色和帶有透明度的32位真彩色。PBM（PortableBitmap）。PGM（PortableGraymap）。PPM（PortablePixmap）。12matlab幾種圖像類(lèi)型

12、MATLAB支持五種圖像類(lèi)型，即二值圖像、索引圖像、灰度圖像、RGB圖像和多幀圖像陣列。（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)。（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?；叶葓D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?；叶葓D像讀入matlab中是一個(gè)二維

13、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)。（3）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。二值圖像讀入matlab中也是一個(gè)二維的平面矩陣，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。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。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。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

14、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。雙精度類(lèi):Double(每個(gè)元素占8個(gè)字節(jié))整數(shù)類(lèi)：Unit8(每個(gè)元素占1個(gè)字節(jié))整數(shù)類(lèi)（Unit16）(每個(gè)元素占2個(gè)字節(jié))索引圖像圖像數(shù)組大?。簃n圖像元素取值:1,p色度矩陣：p3色度元素值：0,1圖像數(shù)組大?。簃n圖像元素取值:0,p-1色度矩陣：p3色度元素值：0,255圖像數(shù)組大?。簃n圖像元素取值:0,p-1色度矩陣：p3色度元素值：0,65535灰度圖像圖像數(shù)組大?。簃n圖像元素值:0,1色度矩陣：p3色度元素值：0,1圖像數(shù)組大小：mn圖像元

15、素值:0,255色度矩陣：p3色度元素值：0,1圖像數(shù)組大小：mn圖像元素值:0,65535色度矩陣：p3色度元素值：0,1二值圖像圖像數(shù)組大?。簃n圖像元素值：0或1圖像數(shù)組大?。簃n圖像元素值：0或1真彩圖像數(shù)組大?。簃n3(:,:,1)紅色分量(:,:,2)綠色分量(:,:,3)藍(lán)色分量元素取值：0,1（無(wú)調(diào)色板）數(shù)組大小：mn3(:,:,1)紅色分量(:,:,2)綠色分量(:,:,3)藍(lán)色分量元素取值：0,255（無(wú)調(diào)色板）數(shù)組大?。簃n3(:,:,1)紅色分量(:,:,2)綠色分量(:,:,3)藍(lán)色分量元素取值：0,65535（無(wú)調(diào)色板）圖1.2MATLAB集中圖像類(lèi)型2圖像的輸入M

16、ATLAB提供了一個(gè)重要的用于圖像文件的讀寫(xiě)的指令從圖像文件中讀取數(shù)據(jù)的imread，imread的常見(jiàn)調(diào)用格式為：A=imread(filename,fmt)其作用是將文件名用字符串filename表示的，擴(kuò)展名用fmt表示的圖像文件中的數(shù)據(jù)讀到矩陣A中。如果filename所指的為灰度級(jí)圖像，則A為一個(gè)二維矩陣；如果filename所指的為RGB圖像，則A為一個(gè)mn3的三維矩陣。Filename表示的文件名必須在MATLAB的搜索路徑范圍內(nèi)，否則需指出其完整路徑。imread的其他幾種重要的調(diào)用格式為：X,map=imread(filename,fmt)=imread(filename)=

17、imread(URL,)=imread(,idx)(CUR,ICOandTIFFonly)=imread(,frames,idx)(GIFonly)=imread(,ref)(HDFonly)=imread(,BackgroundColor,BG)(PNGonly)A,map,alpha=imread()(ICO,CURandPNGonly)上面一些參數(shù)的含義如下：idx是指讀取圖標(biāo)（cur、ico、tiff）文件中第idx個(gè)圖像，默認(rèn)值為1。frame,idx是指讀取gif文件中的圖像幀，idx值可以是數(shù)量、向量或all。ref是指整數(shù)值。alpha是指透明度。程序如下：I=imread(天

18、呀.jpg);或者是I=imread(C:MATLABwork天呀.jpg,jpg);圖2.1圖像的輸入3.圖像的輸入3.1以圖像形式輸出（圖像的顯示）以圖像形式輸出，其實(shí)質(zhì)就是圖像的顯示。函數(shù)為image(imshow).根據(jù)不同的圖像形式，有一些不同的顯示方法.圖3.1圖像輸出的框圖3.1.1索引圖像的顯示索引圖像包含一個(gè)數(shù)據(jù)矩陣A，一個(gè)顏色映射矩陣map。像素顏色內(nèi)數(shù)據(jù)矩陣X作為索引值向矩陣map進(jìn)行索引?？梢杂孟旅娲a來(lái)顯示一幅索引圖像：image（A）colormap（map）.程序：I=imread(C:MATLABworksuoyin.jpg,jpg);image(I);colo

19、rmap(map);圖索引圖像顯示程序及圖像3.1.2灰度圖像的顯示一幅灰度圖像是一個(gè)數(shù)據(jù)矩陣I1imshow(I,low,high)以灰度范圍low,high顯示圖像，如果不知道灰度范圍，可以用imshow(I,)顯示。程序：I=imread(C:MATLABworkhuidu.jpg,jpg);imshow(I,);title(原圖像);colorbar;圖灰度圖像顯示程序及圖像2imshow(I,n)顯示灰度級(jí)為n的圖像，n缺省為256。程序：I=imread(C:MATLABworkhuidu.jpg,jpg);imshow(I,256);圖灰度圖像顯示程序及圖像3.1.3二值圖像的顯

20、示imshow(BW)顯示二值圖像。程序：BW=imread(C:MATLABworkerzhi.jpg,jpg);image(BW);圖二值圖像顯示的程序及圖像3.1.4RGB圖像的顯示imshow(RGB)顯示真彩色圖像。程序：RGB=imread(C:MATLABworkdog2.jpg,jpg);image(RGB);圖RGB圖像顯示程序及圖像3.2以圖像文件的形式輸出以圖像文件的形式輸出，其實(shí)質(zhì)是圖像文件形式之間的轉(zhuǎn)換。圖3-8圖像文件形式的輸出框圖格式是：imwrite(A,filename,fmt)保存無(wú)調(diào)色板的圖像imwrite(X,map,filename,fmt)保存有調(diào)色

21、板的圖像imwrite(,filename)文件名中含格式imwrite(,Param1,Vall,Param2,Val2,)指定保存參數(shù)（其中imwrite(,Param1,Val1,Param2,Val2)可以讓用戶控制HDF、JPEG、TIFF等一些圖像文件格式的輸出特性。）在MATLAB中，默認(rèn)的保存類(lèi)型是uint8。由于PNG和TIFF格式支持16位的圖像，所以保存這類(lèi)圖像時(shí)，保存類(lèi)型就是uint16。文件格式：bmp、jpg、pcx、tif。4圖像的保存圖像的保存一般有四種方式：1.文件保存FileSaveAs，再選擇保存為fig,egs,jpeg,gif,png,bmp等格式圖4

22、.1文件保存2.復(fù)制粘貼Editcopyfigure，在粘貼其他程序。圖4.1復(fù)制保存3.Saveas函數(shù)saveas(h,filename)saveas(h,filename,format)saveas(gca,filename,fileformat)如下圖保存為文件figure1.jpg圖4.3saveas函數(shù)保存print函數(shù)print(h,-dpng,filename)如圖print(-dpng,9.png)表示保存為png圖片，文件名為9.png，圖4.4.Print函數(shù)保存其中第一個(gè)參數(shù)可以是：-dpng：保存為png格式-dpcx：保存為pcx格式-dpdf：保存為pdf格式-d

23、tiff：保存為tiff格式-dbmp：保存為bmp格式-djpeg：保存為jpeg格式經(jīng)過(guò)save和print后，保存到：圖4.5保存結(jié)果5圖像類(lèi)型轉(zhuǎn)換圖5.1圖像類(lèi)型轉(zhuǎn)換框圖5.1RGB轉(zhuǎn)換成灰度圖像程序：I=imread(C:MATLABwork天呀.jpg,jpg);K=rgb2gray(I);imshow(K);圖5.1RGB轉(zhuǎn)換成灰度圖像舉例5.2灰度圖像轉(zhuǎn)換為索引圖像程序：I=imread(C:MATLABworkhuidu.jpg,jpg);K=rgb2gray(I);Y=gray2ind(K);imshow(Y);圖5.2灰度圖像轉(zhuǎn)換為索引圖像5.3灰度圖像轉(zhuǎn)化為二值圖像程序

24、：I=imread(C:MATLABworkhuidu.jpg,jpg);K=rgb2gray(I);Y=im2bw(K);imshow(Y);圖5.3灰度圖像轉(zhuǎn)化為二值圖像舉例5.4RGB圖像轉(zhuǎn)化為索引圖像程序：I=imread(天呀.jpg);X,map=rgb2ind(I,3);imshow(X,map);圖5.4RGB圖像轉(zhuǎn)化為索引圖像6課設(shè)總結(jié)在這一次的學(xué)習(xí)、設(shè)計(jì)過(guò)程中我學(xué)會(huì)很多。這次課程設(shè)計(jì),讓我充分利用所學(xué)過(guò)的理論知識(shí)還有自己想象的能力，讓我們學(xué)習(xí)查找資料的方法。通過(guò)課設(shè)，我認(rèn)識(shí)到了matlab的功能非常強(qiáng)大，使得我們?cè)谑褂玫臅r(shí)候用戶直接調(diào)用這些庫(kù)函數(shù)并賦予實(shí)際參數(shù)就能解決實(shí)際問(wèn)

25、題，具有極高的編程效率。我也熟悉了matlab的工作環(huán)境，可以很熟練的對(duì)matlab進(jìn)行常規(guī)的操作，快速進(jìn)行程序編程和仿真。完成任務(wù)后才發(fā)現(xiàn)這次訓(xùn)練的內(nèi)容并不算難。首先要做的工作就是熟悉matlab中的各種庫(kù)函數(shù)的格式和使用方法，其次就是針對(duì)具體圖像進(jìn)行操作，通過(guò)觀察圖像的質(zhì)量等方面的問(wèn)題，來(lái)了解變換的效果。在這次課設(shè)中，我也發(fā)現(xiàn)了自己的缺陷。而且我覺(jué)得通過(guò)這種課程設(shè)計(jì)來(lái)考驗(yàn)我們的動(dòng)腦能力的教學(xué)方式很有效。這樣一方面激發(fā)了我們自主學(xué)習(xí)的興趣，另一方面也鞏固了學(xué)習(xí)到的理論知識(shí)，可以從實(shí)踐中積累實(shí)際的經(jīng)驗(yàn)，而不是老停留在理論學(xué)習(xí)的階段。當(dāng)然這次設(shè)計(jì)學(xué)到的不僅僅是知識(shí)，還有如何去查閱資料。如何去高質(zhì)量的完成一份報(bào)告書(shū)等等。我覺(jué)得這樣的實(shí)踐對(duì)我們現(xiàn)在的學(xué)習(xí)以及以后的工作都是很大的幫助，而且對(duì)我分析問(wèn)題的方法也有很大的幫助，也使我考慮為難更加