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用matlab数字图像处理四个实验
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用matlab数字图像处理四个实验
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数字图像处理
实验指导书
实验一 MATLAB
数字图像处理初步
一、实验目的与要求
1 .熟悉及掌握在
MATLAB
中能够处理哪些 格式 图像。
2 .熟练掌握在
MATLAB
中如何读取图像。
3 .掌握如何利用
MATLAB
来获取图像的大小、颜色、高度、宽度等等相关信息。
4 .掌握如何在
MATLAB
中按照指定要求存储一幅图像的方法。
5 .图像间如何转化。
二、实验原理及知识点
1 、数字图像的表示和类别
一幅图像可以被定义为一个二维函数
f(x,y), 其中
x
和
y
是空间 ( 平面 ) 坐标, f 在任何
坐标处 (x,y) 处的振幅称为图像在该点的亮度。灰度是用来表示黑白图像亮度的一个术语,
而彩色图像是由单个二维图像组合形成的。例如,在
RGB
彩色系统中,一幅彩色图像是
由三幅独立的分量图像 ( 红、绿、蓝 ) 组成的。因此,许多为黑白图像处理开发的技术适用
于彩色图像处理,方法是分别处理三副独立的分量图像即可。
图像关于
x
和
y
坐标以及振幅连续。要将这样的一幅图像转化为数字形式,就要求数
字化坐标和振幅。将坐标值数字化成为取样;将振幅数字化成为量化。采样和量化的过程
如图
1
所示。因此,当
f
的
x 、 y
分量和振幅都是有限且离散的量时,称该图像为数字图像 。
作为
MATLAB
基本数据类型的数值数组本身十分适于表达图像,矩阵的元素和图像的
像素之间有着十分自然的对应关系。
图
1 图像的采样和量化
根据图像数据矩阵解释方法的不同, MATLAB
把其处理为
4
类:
亮度图像 (Intensity images)
二值图像 (Binary images)
索引图像 (Indexed images)
RGB
图像 (RGB images)
(1) 亮度图像
一幅亮度图像是一个数据矩阵,其归一化的取值表示亮度。若亮度图像的像素都是
uint8
类或
uint16
类,则它们的整数值范围分别是 [0 , 255] 和 [0 , 65536] 。若图像是
double
类,则像素取值就是浮点数。规定双精度型归一化亮度图像的取值范围是 [0 , 1]
(2) 二值图像
一幅二值图像是一个取值只有
0
和
1
的逻辑数组。而一幅取值只包含
0
和
1
的
uint8
类
数组,在
MATLAB
中并不认为是二值图像。使用
logical
函数可以把数值数组转化为二值
数组或逻辑数组。创建一个逻辑图像,其语法为:
B=logical(A)
其中, B
是由
0
和
1
构成的数值数组。
要测试一个数组是否为逻辑数组,可以使用函数 :
islogical(c)
若
C
是逻辑数组,则该函数返回
1 ;否则,返回
0 。
(3) 索引图像
索引颜色通常也称为映射颜色,在这种模式下,颜色都是预先定义的,并且可供选用
的一组颜色也很有限,索引颜色的图像最多只能显示
256
种颜色。
一幅索引颜色图像在图像文件里定义,当打开该文件时,构成该图像具体颜色的索引
值就被读入程序里,然后根据索引值找到最终的颜色。
(4) RGB
图像
一幅
RGB
图像就是彩色像素的一个
M×N×3
数组,其中每一个彩色相似点都是在特定
空间位置的彩色图像相对应的红、绿、蓝三个分量。按照惯例,形成一幅
RGB
彩色图像的
三个图像常称为红、绿或蓝分量图像。
令
fR , fG
和
fB
分别代表三种
RGB
分量图像。一幅
RGB
图像就利用
cat( 级联 ) 操作将
这些分量图像组合成彩色图像:
rgb_image=cat(3,fR,fG,fB)
在操作中,图像按顺序放置。
2 、数据类和图像类型间的转化
表
1
中列出了
MATLAB
和
IPT
为表示像素所支持的各种数据类。表中的前
8
项称为数
值数据类,第
9
项称为字符类,最后一项称为逻辑数据类。
工具箱中提供了执行必要缩放的函数 ( 见表
2) 。以在图像类和类型间进行转化。
表
1 -1 MATLAB
和
IPT
支持数据类型
名称 描述
double
双精度浮点数,范围为
uint8
无符号 8 比特整数,范围为[0 255]
uint16
无符号 16 比特整数,范围为[0 65536]
uint32
无符号 32 比特整数,范围为[0 4294967295]
int8
有符号 8 比特整数,范围为[-128 127]
int16
有符号 16 比特整数,范围为[-32768 32767]
int32
有符号 32 比特整数,范围为[-2147483648 2147483647]
single
单精度浮点数,范围为
char
字符
logical
值为 0 或 1
表 1-2 格式转换函数
名称 将输入转化为 有效的输入图像数据类
im2uint8 uint8
logical,uint8,uint16 和 doulbe
im2uint16 uint16
logical,uint8,uint16 和 doulbe
mat2gray
double,范围为[0 1]
double
im2double double
logical,uint8,uint16 和 doulbe
im2bw logical
uint8,uint16 和 double
下面给出读取、压缩、显示一幅图像的程序(%后面的语句属于标记语句,编程时可不用
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