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数字图像处理与MATLAB实现.doc

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数字图像处理与MATLAB实现.doc

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MATLAB 数字图像处理

1 概述

BW=dither(I)灰度转成二值图；

X=dither(RGB,map)RGB 转成灰度图，用户需要提供一个 Colormap；

[X,map]=gray2ind(I,n)灰度到索引；

[X,map]=gray2ind(BW,n)二值图到索引，map 可由 gray(n)产生。灰度图 n 默认 64，二

值图默认 2；

X=graylice(I,n)灰度图到索引图，门限 1/n,2/n,…,(n-1)/n，X=graylice(I,v)给定门限向量

v；

BW=im2bw(I,level)灰度图 I 到二值图；

BW=im2bw(X,map,level)索引图 X 到二值图；level 是阈值门限，超过像素为 1，其余

置 0，level 在[0,1]之间。

BW=im2bw(RGB,level)RGB 到二值图；

I=ind2gray(X,map)索引图到灰度图；

RGB=ind2rgb(X,map)索引图到 RGB；

I=rgb2gray(RGB)RGB 到灰度图。

2 图像运算

2.1 图像的读写

MATLAB 支持的图像格式有 bmp,gif,ico,jpg,png,cur，pcx,xwd 和 tif。

读取（imread）：

[1] A=imread(filename,fmt)

[2] [X,map]=imread(filename,fmt)

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[3] […]=imread(filename)

[4] […]=imread(URL,…)

说明：filename 是图像文件名，如果不在搜索路径下应是图像的全路径，fmt 是图像文

件扩展名字符串。前者可读入二值图、灰度图、彩图(主要是 RGB)；第二个读入索引图，map

为索引图对应的 Colormap,即其相关联的颜色映射表，若不是索引图则 map 为空。URL 表

示引自 Internet URL 中的图像。

写入（imwrite）：

[1] R=imwrite(A,filename,fmt);

[2] R=imwrite(X,map,filename,fmt);

[3] R=imwrite(…,filename);

[4] R=imwrite(…,Param1,Val1,Param2,Val2)

说明：针对第四个，该语句用于指定 HDF,JPEG,PBM,PGM,PNG,PPM,TIFF 等类型输

出文件的不同参数。例如 HDF 的 Quality,Compression,WriteMode;JPEG 的 BitDepth，

Comment:Empty or not，Mode:lossy or lossless，Quality 等。

2.2 图像的显示

方法 1：使用 Image Viewer(图像浏览器)，即运用 imview 函数。

同时显示多帧图像的所有帧，可用到 montage 函数。

改变显示大小：imview（X,map,’IntialMagnificatition’,’fit’）, IntialMagnificatition 默认值

为 100，即 100%显示，设置为 fit 则全屏显示。

关闭：imview close all。

Image Viewer 还提供了三个工具：全景查看窗口(导航功能)、像素区域工具、图像信息

窗口。

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方法 2：使用图形图像视窗，即运用 imshow 函数。

调用 truesize 函数来设定图像到屏幕像点的映射关系。

可以运用 getimage 函数来将当前显示的图像赋值给一个变量。

调用格式：

[1] imshow(I,n);\\n 为灰度级

[2] imshow(I,[low,high]);\\指定 I 的数据围

[3] imshow(BW);\\显示二值图像 BW，0 为黑色，1 为白色

[4] imshow(X,map);\\索引图像

[5] imshow(RGB);

[6] imshow(…,display_option);\\显示图像的方式，选择‘notruesize’或者‘turesize’

[7] imshow(x,y,A,…);\\x,y 建立非默认的空间坐标系统

[8] imshow filename;

[9] h=imshow(…)\\h 表示被显示图像的句柄

2.3 图像的代数运算

[1] 相加（imadd）：

Z=imadd(X,Y)\\存为 8 位；

Z=imadd(X,Y,’uint 16’)\\存为 16 位。

[2] 求补（imcomplement）：

IM2=imcomplement(IM1)。

[3] 减法（imsubtract 或者 imabsdiff）：

Z=imsubtract(X,Y)\\差值结果小于 0 的赋值为 0；

Z=imabsdiff(X,Y)\\ 差值结果取绝对值。

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[4] 乘法（immultiply）：

Z=immultiply(X,Y)。

[5] 除法（imdivide）：

Z=imdivide(X,Y)。

2.4 点运算

灰度变换函数 GST：

B(x,y)=f[A(x,y)]

。其中有：

[1]线性点运算

B ( )f A A

a b

= = +

；

[2]非线性点运算；

[3]直方图修正。

2.5 图像的集合运算

改变大小 imresize：Y=imresize(X,M,method)，其中 M 为放大的倍数，method 有如下

几种插值方式 nearest，bilinear，bicubic。也可以规定输出图像大小，[heng,zong]。

图像旋转 imrotate：Y=imrotate(X,angle,method,’crop’)，angle 表示逆时针旋转，

method 同 imresize 的用法，crop 表示将旋转以后的图像取与原图像大小一样的中心部分取

出。

比例缩放 imresize：同改变大小。

空间变换 imtransform ： B=imtransform(A,TFORM,param1,val1,param2,val2), 其中

TFORM 为 makeform 或者 cp2tform 产生的结果。如 TFORM=makeform(transformtype,…)，

transform 为变换类型，如下：

转换类型

描述

Affine

二维或 N 维仿真变换

Projective

二维或 N 维投影变换

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Custom

用户自定义变换

Box

各维独立变换的放射变换

Composite

两种或多种变换的组合变换

MATLAB 中还提供了很多空间变换的工具，如： fliptform ， fgormfwd ， tforminv ，

findounds，makereample，tformarray，imtransform 等。

2.6 图像的领域和块操作

领域操作分为滑动领域和分离领域两类。滑动领域函数 nlfilter，用法如下：

[1] B=nlfilter(A,[m n],fun)\\[m n]表示滑动领域 m*n，fun 为图像领域上的处理函数；

[2] B=nlfilter(A,[m n],fun,P1,P2,…)\\可以传递参数 P1,P2,…给函数 fun；

[3] B=nlfilter(A,’indexed’)\\把图像作为索引色图像处理，double 填补 1，uint8 补 0。

而且 fun 可以是一个函数句柄或是一个联函数，返回类型由 fun 决定。但是 nlfilter 处理

时可能需要很长时间，这时可是考虑使用快速处理函数 colfilt。用法类似，多一个参数

bldck_tpye，表示块的移动方式，有 distinct 和 sliding 两个取值，前者表示分离块操作，后

者表示滑动块操作。而且有[mblock nblock]表示图像块的大小。

分离块操作是将图像划分为大小一样的矩形区域，不同图像块在图像中无重叠排列，其

顺序从左上角开始，不足的地方可以在右下角补 0。函数为 blkproe，调用格式和 nlfilter 类

似。

2.7 几何畸形校正和图像配准

用到函数 imtransform。

3 MATLAB 二维与三维图形绘制与动画

3.1 基本绘图命令

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