Matlab工具箱之?dāng)?shù)字圖像處理-全面、扼要課件

1、第六講：Matlab工具箱之?dāng)?shù)字圖像處理數(shù)字圖像基礎(chǔ)數(shù)字圖像讀取與顯示數(shù)字圖像處理6.1數(shù)字圖像基礎(chǔ)1圖像與數(shù)字圖像圖像：是對(duì)客觀對(duì)象的一種相似性的描述或?qū)懻?，它包含了被描述或?qū)懻鎸?duì)象的信息，是人們最主要的信息源。 圖像的含義十分廣泛。英文picture指圖片、圖畫，各種照片以及光學(xué)影像，它是用繪畫或拍照的方法，對(duì)人、物、景的模擬（likeness）。英文image的意義代表“像”，它是人或景物（scene）的再現(xiàn)（representation）,或者說它是人或景物通過透鏡等光學(xué)系統(tǒng)產(chǎn)生的景物的視覺印象（visual impression）。圖（picture）是物體反射或透射光的分布，它是客

2、觀存在的像（Image）是人的視覺系統(tǒng)所接收的圖在人的大腦中所形成的印象和認(rèn)識(shí) 按圖像明暗程度和空間坐標(biāo)的連續(xù)性劃分，圖像可以分為數(shù)字圖像和模擬圖像2模擬圖像與數(shù)字圖像模擬圖像：也稱光學(xué)圖像，是指空間坐標(biāo)和明暗程度連續(xù)變化的，計(jì)算機(jī)無法直接處理的圖像，它屬于可見圖像。數(shù)字圖像：是指能被計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)、處理和使用的圖像，是空間坐標(biāo)和灰度均不連續(xù)，用離散數(shù)字表示的圖像 A/D（模/數(shù)轉(zhuǎn)換） D/A （數(shù)/模轉(zhuǎn)換） 圖像的獲取方式（如遙感）攝影成像掃描成像雷達(dá)成像航向重疊60%旁向重疊30-20%航向Strip 3Strip 2Strip 1單片攝影感光膠片磁帶或光盤 雷達(dá)是由發(fā)射機(jī)通過天線在很短的時(shí)間

3、內(nèi)，向目標(biāo)地物發(fā)射一束很窄的大功率電磁波脈沖，然后用同一天線接收目標(biāo)地物反射的回波信號(hào)而進(jìn)行顯示的一種傳感器。按照雷達(dá)的工作方式可分為：成像雷達(dá)和非成像雷達(dá)。成像雷達(dá)中又可分為真實(shí)孔徑側(cè)視雷達(dá)和合成孔徑側(cè)視雷達(dá)（1）采樣（空間離散）空間上連續(xù)的圖像變化成離散點(diǎn)的操作成為采樣，實(shí)際上是空間坐標(biāo)(x,y)的數(shù)字化，即按一定的間隔(x, y)將圖像劃分M行N列的網(wǎng)格顯然，采樣網(wǎng)格的大小關(guān)系到圖像的質(zhì)量及所包含的信息1024102412812825625651251264643232f(x,y)xy（2）量化(灰度離散)2651801339066453322256灰度級(jí)16灰度級(jí)8灰度級(jí)4灰度級(jí)采樣大

4、小與量化等級(jí)對(duì)圖像質(zhì)量的影響5圖像的類型1 按灰度值可分為二值圖像和多值圖像 二值圖像:每個(gè)像素灰度由0或1構(gòu)成 多值圖像:每個(gè)象素灰度由02n之間的數(shù) 表示（n1）2 按波段量可分為單波段、彩色或多波段數(shù)字圖像文件頭文件信息，如標(biāo)識(shí)、波段數(shù)、文件頭長(zhǎng)度等，圖像數(shù)據(jù)的記錄方式各類注記與輔助信息與成像相關(guān)的輔助信息及與預(yù)處理相關(guān)的信息，如衛(wèi)星編號(hào)、傳感器、成像時(shí)間、中心點(diǎn)經(jīng)緯度、軌道號(hào)、星下點(diǎn)經(jīng)緯度、波段數(shù)、太陽高度角、投影方法傳感器增益等波段1波段2尾部數(shù)據(jù)的質(zhì)量信息6數(shù)字圖像的存儲(chǔ) Matlab數(shù)字圖像處理工具箱函數(shù)包括以下幾類： (1)圖像文件輸入、輸出函數(shù)；(2)圖像顯示函數(shù)； (3)圖

5、像幾何操作函數(shù)；(4)圖像像素值及統(tǒng)計(jì)函數(shù)；(5)圖像分析函數(shù)；(6)圖像增強(qiáng)函數(shù)；(7)線性濾波函數(shù)；(8)二維線性濾波器設(shè)計(jì)函數(shù)；(9)圖像變換函數(shù)；(10)圖像鄰域及塊操作函數(shù)；(11)二值圖像操作函數(shù)；(12)基于區(qū)域的圖像處理函數(shù)；(13)顏色圖操作函數(shù)；(14)顏色空間轉(zhuǎn)換函數(shù)；(15)圖像類型和類型轉(zhuǎn)換函數(shù)。6.2圖像的讀取與顯示1圖像讀取函數(shù)和語法A = imread(filename,fmt)X,map = imread(filename,fmt)load filename (對(duì)于索引圖，*.mat格式的數(shù)據(jù)等)tu=imread(football.jpg)tu=imread

6、(forest.tif);load woman2 圖像顯示函數(shù)及其調(diào)用方法(1)一般的方式imshow football.jpgimshow trees.tif區(qū)別figure,imshow football.jpgfigure,imshow trees.tifimview(trees.tif)（2）索引圖的顯示load woman對(duì)比imshow(X,map)imshow(X)對(duì)于X中的每一個(gè)象素，imshow顯示存儲(chǔ)在map中的顏色imshow(uint8(X)(3)彩色圖像的顯示前面imshow football.jpg 等都可是顯示彩色，單有時(shí)候要調(diào)整RGB的顯示順序怎么辦？tu=im

7、read(football.jpg);imshow(tu)（4）灰度圖像的顯示figure,imshow pout.tifI=imread(pout.tif);figure,imshow(I)figure,imshow(I,1 200)figure,imshow(I,2)figure,imshow(I,8)figure,imshow(I,256)（5）truesize的使用如果圖像太小，顯示很小，不利于瀏覽，這是可是采用truesize來進(jìn)行調(diào)整bw=zeros(20,20); bw(2:2:18,2:2:18)=1figure,imshow(bw)figure,imshow(bw),true

8、size(100 100)figure,imshow(bw,notruesize)bw=imread(circbw.tif);imshow(bw) figure,imshow(bw)（6）圖像顯示中邏輯操作符的使用（常用于二值圖像）（7）特殊的顯示方式顯示多禎圖像（實(shí)現(xiàn)動(dòng)畫）語法mov = immovie(X,map)mov = immovie(RGB)通常和movie(mov)聯(lián)合使用舉例1axis equalM=moviein(16)set(gca,NextPlot,replacechildren)for j=1:100 plot(fft(eye(j+16) M(:,j)=getframe

9、;endMovie(M,2)%指定放映幾次舉例2mri=uint8(zeros(128,128,1,27);for frame=1:27mri(:,:,:,frame),map=imread(mri.tif,frame);endmov=immovie(mri,map);montage(mri,map)%蒙太奇;畫面剪輯，由許多畫面或圖樣并列或疊化而成的一個(gè)圖畫作品movie(mov);6.3Matlab圖像處理圖像的幾何運(yùn)算圖像的亮度調(diào)整圖像中斑點(diǎn)的去除圖像的輪廓圖像的邊界圖像間的運(yùn)算特定區(qū)域的處理1 圖像幾何運(yùn)算（1）圖像大小的調(diào)整imresize語法B = imresize(A,m)B =

10、 imresize(A,m,method)B = imresize(A,mrows ncols,method)B = imresize(.,method,n)B = imresize(.,method,h)load woman2Figureimshow(X,map)X1 = imresize(X,2);figureimshow(X1,);X2 = imresize(X,3);figureimshow(X2,);X3 = imresize(X,4);figureimshow(X3,); （2）圖像旋轉(zhuǎn)imrotate語法B = imrotate(A,angle)B = imrotate(A,an

11、gle,method)A0逆時(shí)針選擇一個(gè)角度angle，反之順時(shí)針I(yè),map = imread(kids.tif);J = imrotate(I,35);subplot(1,2,1)imshow(I,map)subplot(1,2,2)imshow(J,map)（3）圖像裁剪imcrop（規(guī)則裁剪）基本語法J= imcropJ = imcrop(I)J = imcrop(X,map)I,map = imread(kids.tif);imshow(I,map)Imcrop不規(guī)則裁剪tu=imread(pears.png);figure,imshow(tu)tu=imread(pears.png)

12、;figure,imshow(tu)bw=roipoly(tu);figure,imshow(bw)r=tu(:,:,1);g=tu(:,:,2);b=tu(:,:,3);cr=bw.*double(r);cg=bw.*double(g);cb=bw.*double(b);J=cat(3,uint8(cr),uint8(cg),uint8(cb);figure,imshow(J)2 圖像亮度的調(diào)整（1）線性處理tu=imread(pout.tif);figure,imshow(tu)tu1=(double(tu)*1.5+30;figure,imshow(uint8(tu1)tu1=(doub

13、le(tu)*0.5;figure,imshow(uint8(tu1)也可是用Imadjust來進(jìn)行調(diào)整，語法如下tu= imadjust(i,low_in; high_in,low_out; high_out)LI=imadjust(tu,0.3 0.7,0,1);figure,imshow(LI)LI=imadjust(tu,0.3 0.7,0,0.4);figure,imshow(LI)（2）直方圖均衡化處理語法tu=histeq(I);m=imread(tire.tif);subplot(221),imshow(m);title(原圖);subplot(222),hist(double

14、(m);title(原圖直方圖);hm=histeq(m);subplot(223),imshow(hm);title(原圖均衡化處理);subplot(224),hist(double(hm);title(均衡處理后直方圖);3 圖像中斑點(diǎn)的去除I=imread(eight.tif);J=imnoise(I,salt & pepper,0.06);subplot(221),imshow(I),title(原圖)subplot(222),imshow(J),title(含斑點(diǎn)的圖)H = fspecial(average);am = imfilter(J,H);subplot(223),ims

15、how(am),title(均值)zm=medfilt2(J);%中值subplot(224),imshow(zm),title(中值)4 圖像的輪廓語法imcontour(I,N)舉例I = imread(cameraman.tif);imcontour(I,1)5 圖像的邊界探測(cè) 語法：edge(I)I=imread(coins.png); BW1 = edge(I,roberts);BW2 = edge(I,sobel);BW3 = edge(I,log);figuresubplot(221),imshow(I),title(原圖)subplot(222),imshow(BW1),title(roberts算子)subplot(223),imshow(BW2),title(sobel算子)subplot(224),imshow(BW3),title(laplacian算子)6圖像間的運(yùn)算I=imread(rice.tif);J