數(shù)字圖像處理Matlab圖像處理工具箱課件

1、實驗一： Matlab圖像處理工具箱 針對不同的領域需要不同的圖像處理算法，因此掌握一門高級語言來編寫自己的圖像處理程序，MATLAB無疑是一個不錯的選擇。 2.1 Matlab簡介 Matlab (Matrix Laboratory) 是當今很流行的科學計算軟件。信息技術、計算機技術發(fā)展到今天，科學計算在各個領域得到了廣泛的應用，在諸如控制論、時間序列分析、系統(tǒng)仿真、圖像信號處理等方面產(chǎn)生了大量的矩陣及其他計算問題。Matlab軟件適時推出，為人們提供了一個方便的數(shù)值計算和動態(tài)仿真平臺。 Matlab簡介-特點1 高效、簡單的程序環(huán)境2 強大的數(shù)值運算功能3 豐富的工具箱 Matlab是一個

2、交互式的系統(tǒng)，其開發(fā)環(huán)境是MATLAB語言的基礎和核心部分，全部功能都能在開發(fā)環(huán)境中實現(xiàn)。 提供大量的矩陣及其它運算函數(shù)，方便地進行一些很復雜的計算，而且運算效率極高。Matlab命令和數(shù)學中的符號、公式非常接近，可讀性強，容易掌握。 根據(jù)各專門領域中的特殊需要提供了許多可選的工具箱，已有涉及數(shù)學、控制、通信、信號處理、圖像處理、經(jīng)濟、地理等多種學科的20多種Matlab工具箱投入應用。 可以在提示符后鍵入各種命令變量管理中心，可以顯示變量的名稱、尺寸、字節(jié)和類別等信息。提供當前路徑下文件的操作。顯示已執(zhí)行過的命令及相應時間。系統(tǒng)中全部程序和幫助文件的管理和啟動功能。Matlab簡介-開發(fā)環(huán)境

3、 2.1 MATLAB基礎語法2.1.1 變量名的命名規(guī)則1.必須以字母開頭,后可跟字母,數(shù)字和下劃線2.區(qū)分大小寫3.不超過31個字符 Matlab常用命令 clear 工作空間中清除所有變量 clc 清除命令窗口中顯示內(nèi)容 help 獲得在線幫助 命令 功能 clf 清除圖形窗口內(nèi)容 who 列出當前工作空間中的變量 whos 列出當前工作空間中的變量及信息 （2） 全1矩陣 A=ones(n): 生成nn的全1矩陣； A=ones(m,n): 生成mn的全1矩陣； A=ones(m,n): 生成mn的全1矩陣； A=ones(a1,a2,a3,): 生成a1a2a3的全1矩陣； A=on

4、se(size(B): 生成與矩陣B大小相同的全1矩陣。 （3） 單位矩陣 A=eye(n): 生成nn的單位矩陣； A=eye(m,n): 生成mn的單位矩陣； A=eye(m,n): 生成mn的單位矩陣； A=eye(size(B): 生成與矩陣B大小相同的單位矩陣。 （4） 均勻分布的隨機矩陣 A=rand(n): 生成nn的隨機矩陣； A=rand(m,n): 生成mn的隨機矩陣； A=rand(m,n): 生成mn的隨機矩陣； A=rand(a1,a2,a3,): 生成a1a2a3的隨機矩陣； A=rand(size(B): 生成與矩陣B大小相同的隨機矩陣。 * x=1,2,3;4,

5、5,6;7,8,9 %產(chǎn)生33的矩陣 * b=x(find(x4) %大于4的元素構成數(shù)組 * x(2,2)=10 %第2行第2列值改為10 * x(3,:)=20 %第3行的值改為20 * x=ones(5) %產(chǎn)生55全為1的矩陣 * x(2:4,2:4)=0 %第2、3、4行的第2、3、4列元素改03. 修改數(shù)據(jù) A=3:6;1:4 %產(chǎn)生24的矩陣 s=size(A) %返回s為行數(shù) 列數(shù) r,c=size(A) %返回r為行數(shù)，c為列數(shù) r=size(A,1) %只返回行數(shù) c=size(A,2) %只返回列數(shù) n=length(A) %返回行數(shù)、列數(shù)最大者5. 矩陣的規(guī)模 Matl

6、ab對圖像的處理功能主要集中在它的圖像處理工具箱（Image Processing Toolbox）中。 圖像處理工具箱是由一系列支持圖像處理操作的函數(shù)組成，可以進行諸如幾何操作、線性濾波和濾波器設計、圖像變換、圖像分析與圖像增強、數(shù)學形態(tài)學處理等圖像處理操作。 圖像處理工具箱主要有： Image Acquisition Toolbox Image Processing Toolbox Signal Processing Toolbox Wavelet Toolbox Statistics Toolbox Bioinformatics Toolbox Matlab Compiler Matla

7、b COM builder 2.4 Matlab中的圖像類型及類型轉(zhuǎn)換 Matlab中的數(shù)字圖像是由一個或多個矩陣表示的，Matlab強大的矩陣運算功能完全可以應用于圖像，那些適用于矩陣運算的語法對Matlab中的數(shù)字圖像同樣適用。2.4.1 圖像和圖像數(shù)據(jù)缺?。篸ouble (64位浮點數(shù)) uint8（無符號8位整型） 2.4.2 圖像處理工具箱所支持的圖像類型 圖像處理工具箱支持4種圖像類型，它們是： 真彩色圖像（RGB images） 索引色圖像（index images） 灰度圖像（intensity images） 二值圖像（binary images） 此外，Matlab還支持由

8、多幀圖像組成的圖像序列。 2.4.4 圖像文件的顯示 Matlab 7.0圖像處理工具箱提供了一個高級的圖像顯示函數(shù)imshow。其語法格式如下， 灰度圖像 imshow(I) imshow(I, n) imshow(I, low high)其中n為灰度級數(shù)目，缺省值為256。low high為圖像數(shù)據(jù)的值域。 2. 灰度圖像及其顯示 一幅灰度圖像是一個數(shù)據(jù)矩陣 I，其中數(shù)據(jù)均代表了在一定范圍內(nèi)的顏色灰度值。Matlab 把灰度圖像用數(shù)據(jù)矩陣的形式進行存儲，每個元素則表示了圖像中的每個像素。矩陣元素可以是doudle、uint8整數(shù)類型。 多數(shù)情況下，灰度圖像很少和顏色映像表一起保存，但在顯示

9、灰度圖像時，Matlab 仍然在后臺使用系統(tǒng)預定義的缺省灰度顏色映像表。 imshow(I, n)例如：以下語句將顯示一幅32個灰度級的圖像I。 imshow(I, 32)（2） 使用明確指定的灰度級數(shù)目（3） 某些情況下，可能將一些超出數(shù)據(jù)慣例范圍的數(shù) 據(jù)顯示為一幅灰度圖像 對于double型數(shù)組為0,1,對于uint8型數(shù)組為 0，255 為了將超過數(shù)據(jù)范圍的數(shù)據(jù)顯示為圖像，用戶可以直接定義數(shù)據(jù)范圍，其調(diào)用格式如下， imshow(I,low high) 其中l(wèi)ow、high分別為數(shù)據(jù)的最小和最大值。 如果用戶使用一個空矩陣 指定數(shù)據(jù)范圍， imshow將自動進行數(shù)據(jù)標度。 用imshow

10、顯示濾波前后的圖像 subplot(m,n,k),imshow %繪制并顯示m行n 列第k個子圖 例： X1=imread(rice.png); X2=imread(coins.png); X3=imread(bag.png); subplot(1,3,1),imshow(X1) subplot(1,3,2),imshow(X2) subplot(1,3,3),imshow(X3)2. 用子圖、多個圖像顯示在一個圖像窗口中 子圖顯示效果 圖像的運算 imadd(X,Y)； Y可以是另一幅圖像，也可以是一個常數(shù)。 例1： I=imread(rice.png); J=imread(camerama

11、n.tif); K=imadd(I,J); subplot(1,3,1),imshow(I); subplot(1,3,2) ,imshow(J); subplot(1,3,3),imshow(K) 圖像的加法 例2：實現(xiàn)亮度的增加 RGB=imread(greens.jpg); RGB1=imadd(RGB,50); subplot(1,2,1);imshow(RGB); subplot(1,2,2);imshow(RGB1); 圖像的減法 Z=imsubtract(X,Y); 計算X與Y的像素之差，負數(shù)將被截取為0。 Z=imabsdiff(X,Y); 計算X與Y的像素之差的絕對值，結果為非負的。 圖像的空間變換 將輸入圖像的像素映射到輸出圖像的新位置，如調(diào)整圖像大小、旋轉(zhuǎn)、剪切等。 調(diào)整圖像的大小-imresize Y=imresize(X,M);其中M1表示放大，0M1表示縮小。 Y=imresize(X,M N);產(chǎn)生一個指定的MN大小的圖像Y。 圖像的旋轉(zhuǎn)-imrotate Y=imrotate（X, angle, method）； Y=imrotate（X, angle, method, crop）； 其中angle為逆