2、灰度变换函数

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1、imadjust 和 stretchlim

imadjust 用于对灰度级图像进行灰度变换。

g = imadjust(f, [low_in high_in], [low_out high_out], gamma)

除了 f 和 gamma，其他输入值都被限定在 0 和 1 之间，与 f 的类别无关。

gamma 值默认为1，
若 gamma 小于 1，则映射被加权至较亮的输出值，
若 gamma 大于 1，则映射被加权至较暗的输出值。

• 反转(负片)

g1 = imadjust(f, [0 1], [1 0]);
g1 = imcomplement(f);

• 强调感兴趣灰度区

g2 = imadjust(f, [0.5 0.75], [0 1]);

• gamma 变换

g3 = imadjust(f, [], [], 2);

stretchlim 自动设置区间，基本语法为

Low_High = stretchlim(f)
Low_High = stretchlim(f, tol)

Low_High 是一个两元素向量，用于实现对比度拉伸。
tol 是一个两元素向量 [low_frac high_frac] 的默认值为 [0.01 0.99]，即饱和级别为 %2。
若 tol 是一个标量，则 low_frac = tol，且 high_frac = 1 - low_frac。

g4 = imadjust(f, stretchlim(f), []);

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2、对数及对比度拉伸变换

对数变换 的一项主要应用是压缩动态范围。

对数变换如下表达式实现：

gs = im2uint8(mat2gray(log(1 + double(f))));

对比度拉伸 变换函数为

matlab 中实现为

g = 1 ./ (1+(m./f).^E)

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3、指定任意灰度变换

interp1 实现灰度映射的变换。

g = interp1(z, T, f);
z = linspace(0, 1, numel(T))';

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4、用于灰度变换的一些 M 函数

• 参数数量检查

nargin 检测输入到函数的参量数目。
nargout 检测函数输出的参量数目。
nargchk 能够检测函数中传递参量的数目是否正确。

msg = nargck(low, high, number)

error(nargchk(2, 3, nargin));

当 number 小于 low 或大于 high 时，会报错。

• 可变输入和输出

varargin 和 varargout 可用来接收可变的输入和输出参数。

function [m, n] = test(varargin)
function [varargout] = test(m, n)

• tofloat

[g, revertclass] = tofloat(f)

该函数可以通过应用适当的比例因子，把一幅 logical、uint8、uint16、int16类的图像变换成 single 类的图像。若 f 是 double 类或single 类图像，则 g = f；

revertclass 可以用于把输出转换回与 f 相同的类。

function [out, revertclass] = tofloat(in)

identify = @(x) x;
tosingle = @im2single;

table = {'uint8', tosingle, @im2uint8
  'uint16', tosingle, @im2uint16
  'int16', tosingle, @im2int16
  'logical', tosingle, @logical
  'double', identify, identify
  'signle', identify, identify};

classIndex = find(strcmp(class(in), table(:, 1)));

if isempty(classIndex)
  error('Unsupported input image class.');
end

out = table{classIndex, 2}(in);

revertclass = table{classIndex, 3};

• 函数整合

function g = intrans(f, method, varargin)
error(nargchk(2, 4, nargin))

% 对数变换
if strcmp(method, 'log')
    g = logTransform(f, varargin{:});
    return;
end

if isfloat(f) && (max(f(:)) > 1 || min(f(:)) < 0)
    f = mat2gray(f);
end
[f, revertclass] = tofloat(f);

switch method
case 'neg'
    g = imcomplement(f);    % 负片

case 'gamma'
    g = gammaTransform(f, varargin{:}); % gamma

case 'stretch'
    g = stretchTransform(f, varargin{:});   % 对比度拉伸

case 'spcified'
    g = spcfiedTransform(f, varargin{:});   % 灰度变换

otherwish
    error('Unknown enhancement method.')
end

g = revertclass(g);

%-----------------------------------------------%
function g = gammaTransform(f, gamma)
g = imadjust(f, [], [], gamma);

%-----------------------------------------------%
function g = stretchTransform(f, varargin)
if isempty(varargin)
    m = mean2(f)
    E = 4.0
elseif length(varargin) == 2
    m = varargin{1};
    E = varargin{2};
else
    error('Incorrect number of inputs for the stretch method.')
end
g = 1 ./ (1+(m./f).^E)

%-----------------------------------------------%
function g = specifiedTransform(f, txfun)
txfun = txfun(:);
if any(txfun) > 1 || any(txfun) <= 0
    error('All elements of txfun must be in the range [0 1].')
end
T = txfun;
X = linspace(0, 1, numel(T))';
g = interp1(X, T, f);

%-----------------------------------------------%
function g = logTransform(f, varargin)
[f, revertclass] = tofloat(f);
if numel(varargin) >= 2
    if strcmp(varargin{2}, 'uint8')
        revertclass = @im2uint8;
    elseif strcmp(varargin{2}, 'uint16')
        revertclass = @im2uint16;
    else
        error('Unsupported CLASS option for "log" method.')
    end
end
if numel(varargin) < 1
    C = 1;
else
    C = varargin{1};
end
g = C * (log(1 + f));
g = revertclass(g);

• gscale

将输出灰度级映射到指定范围

g = gscale(f, method, low, high)

method: full8(默认), full16, minmax