2010-11-07 21:25:52
zz: http://www.ymlib.net/article/sort010/info-1390.html
图像处理工具箱
1. 图像和图像数据
缺省情况下,MATLAB将图像中的数据存储为双精度类型(double),64位浮点
数,所需存储量很大;MATLAB还支持另一种类型无符号整型(uint8),即图像矩
阵中每个数据占用1个字节。
在使用MATLAB工具箱时,一定要注意函数所要求的参数类型。另外,uint8
与double两种类型数据的值域不同,编程需注意值域转换。
从uint8到double的转换
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图像类型 MATLAB语句
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索引色 B=double(A)+1
索引色或真彩色 B=double(A)/255
二值图像 B=double(A)
---------------------------------------------
从double到uint8的转换
---------------------------------------------
图像类型 MATLAB语句
---------------------------------------------
索引色 B=uint8(round(A-1))
索引色或真彩色 B=uint8(round(A*255))
二值图像 B=logical(uint8(round(A)))
---------------------------------------------
2. 图像处理工具箱所支持的图像类型
2.1 真彩色图像
R、G、B三个分量表示一个像素的颜色。如果要读取图像中(100,50)处的像素值,
可查看三元数据(100,50,1:3)。
真彩色图像可用双精度存储,亮度值范围是[0,1];比较符合习惯的存储方法是用无
符号整型存储,亮度值范围[0,255]
2.2 索引色图像
包含两个结构,一个是调色板,另一个是图像数据矩阵。调色板是一个有3列和若干行
的色彩映象矩阵,矩阵每行代表一种颜色,3列分别代表红、绿、蓝色强度的双精度数。
注意:MATLAB中调色板色彩强度[0,1],0代表最暗,1代表最亮。
常用颜色的RGB值
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颜色 R G B 颜色 R G B
--------------------------------------------
黑 0 0 1 洋红 1 0 1
白 1 1 1 青蓝 0 1 1
红 1 0 0 天蓝 0.67 0 1
绿 0 1 0 橘黄 1 0.5 0
蓝 0 0 1 深红 0.5 0 0
黄 1 1 0 灰 0.5 0.5 0.5
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产生标准调色板的函数
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函数名 调色板
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Hsv 色彩饱和度,以红色开始,并以红色结束
Hot 黑色-红色-黄色-白色
Cool 青蓝和洋红的色度
Pink 粉红的色度
Gray 线型灰度
Bone 带蓝色的灰度
Jet Hsv的一种变形,以蓝色开始,以蓝色结束
Copper 线型铜色度
Prim 三棱镜,交替为红、橘黄、黄、绿和天蓝
Flag 交替为红、白、蓝和黑
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缺省情况下,调用上述函数灰产生一个64×3的调色板,用户也可指定调色板大小。
索引色图像数据也有double和uint8两种类型。
当图像数据为double类型时,值1代表调色板中的第1行,值2代表第2行……
如果图像数据为uint8类型,0代表调色板的第一行,,值1代表第2行……
2.3 灰度图像
存储灰度图像只需要一个数据矩阵。
数据类型可以是double,[0,1];也可以是uint8,[0,255]
2.4 二值图像
二值图像只需一个数据矩阵,每个像素只有两个灰度值,可以采用uint8或double类型存储。
MATLAB工具箱中以二值图像作为返回结果的函数都使用uint8类型。
2.5 图像序列
MATLAB工具箱支持将多帧图像连接成图像序列。
图像序列是一个4维数组,图像帧的序号在图像的长、宽、颜色深度之后构成第4维。
分散的图像也可以合并成图像序列,前提是各图像尺寸必须相同,若是索引色图像,
调色板也必须相同。
可参考cat()函数 A=cat(4,A1,A2,A3,A4,A5)
3. MATLAB图像类型转换
图像类型转换函数
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函数名 函数功能
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dither 图像抖动,将灰度图变成二值图,或将真彩色图像抖动成索引色图像
gray2ind 将灰度图像转换成索引图像
grayslice 通过设定阈值将灰度图像转换成索引色图像
im2bw 通过设定亮度阈值将真彩色、索引色、灰度图转换成二值图
ind2gray 将索引色图像转换成灰度图像
ind2rgb 将索引色图像转换成真彩色图像
mat2gray 将一个数据矩阵转换成一副灰度图
rgb2gray 将一副真彩色图像转换成灰度图像
rgb2ind 将真彩色图像转换成索引色图像
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4. 图像文件的读写和查询
4.1 图形图像文件的读取
利用函数imread()可完成图形图像文件的读取,语法:
A=imread(filename,fmt)
[X,map]=imread(filename,fmt)
[...]=imread(filename)
[...]=imread(filename,idx) (只对TIF格式的文件)
[...]=imread(filename,ref) (只对HDF格式的文件)
通常,读取的大多数图像均为8bit,当这些图像加载到内存中时,Matlab就将其存放
在类uint8中。此为Matlab还支持16bit的PNG和TIF图像,当读取这类文件时,Matlab就将
其存贮在uint16中。
注意:对于索引图像,即使图像阵列的本身为类uint8或类uint16,imread函数仍将
颜色映象表读取并存贮到一个双精度的浮点类型的阵列中。
4.2 图形图像文件的写入
使用imwrite函数,语法如下:
imwrite(A,filename,fmt)
imwrite(X,map,filename,fmt)
imwrite(...,filename)
imwrite(...,parameter,value)
当利用imwrite函数保存图像时,Matlab缺省的方式是将其简化道uint8的数据格式。
4.3 图形图像文件信息的查询 imfinfo()函数
5. 图像文件的显示
5.1 索引图像及其显示
方法一:
image(X)
colormap(map)
方法二:
imshow(X,map)
5.2 灰度图像及其显示
Matlab 7.0 中,要显示一副灰度图像,可以调用函数 imshow 或 imagesc (即
imagescale,图像缩放函数)
(1) imshow 函数显示灰度图像
使用 imshow(I) 或 使用明确指定的灰度级书目:imshow(I,32)
由于Matlab自动对灰度图像进行标度以适合调色板的范围,因而可以使用自定义
大小的调色板。其调用格式如下:
imshow(I,[low,high])
其中,low 和 high 分别为数据数组的最小值和最大值。
(2) imagesc 函数显示灰度图像
下面的代码是具有两个输入参数的 imagesc 函数显示一副灰度图像
imagesc(1,[0,1]);
colormap(gray);
imagesc 函数中的第二个参数确定灰度范围。灰度范围中的第一个值(通常是0),
对应于颜色映象表中的第一个值(颜色),第二个值(通常是1)则对应与颜色映象表
中的最后一个值(颜色)。灰度范围中间的值则线型对应与颜色映象表中剩余的值(颜色)。
在调用 imagesc 函数时,若只使用一个参数,可以用任意灰度范围显示图像。在该
调用方式下,数据矩阵中的最小值对应于颜色映象表中的第一个颜色值,数据矩阵中的最大
值对应于颜色映象表中的最后一个颜色值。
5.3 RGB 图像及其显示
(1) image(RGB)
不管RGB图像的类型是double浮点型,还是 uint8 或 uint16 无符号整数型,Matlab都
能通过 image 函数将其正确显示出来。
RGB8 = uint8(round(RGB64×255)); % 将 double 浮点型转换为 uint8 无符号整型
RGB64 = double(RGB8)/255; % 将 uint8 无符号整型转换为 double 浮点型
RGB16 = uint16(round(RGB64×65535)); % 将 double 浮点型转换为 uint16 无符号整型
RGB64 = double(RGB16)/65535; % 将 uint16 无符号整型转换为 double 浮点型
(2) imshow(RGB) 参数是一个 m×n×3 的数组
5.4 二进制图像及其显示
(1) imshow(BW)
在 Matlab 7.0 中,二进制图像是一个逻辑类,仅包括 0 和 1 两个数值。像素 0 显示
为黑色,像素 1 显示为白色。
显示时,也可通过NOT(~)命令,对二进制图象进行取反,使数值 0 显示为白色;1 显示
为黑色。
例如: imshow(~BW)
(2) 此外,还可以使用一个调色板显示一副二进制图像。如果图形是 uint8 数据类型,
则数值 0 显示为调色板的第一个颜色,数值 1 显示为第二个颜色。
例如: imshow(BW,[1 0 0;0 0 1])
5.5 直接从磁盘显示图像
可使用一下命令直接进行图像文件的显示:
imshow filename
其中,filename 为要显示的图像文件的文件名。
如果图像是多帧的,那么 imshow 将仅显示第一帧。但需注意,在使用这种方式时,图像
数据没有保存在Matlab 7.0 工作平台。如果希望将图像装入工作台中,需使用 getimage 函
数,从当前的句柄图形图像对象中获取图像数据,
命令形式为: rgb = getimage;
bwlabel
功能:
标注二进制图像中已连接的部分。
L = bwlabel(BW,n)
[L,num] = bwlabel(BW,n)
isbw
功能:
判断是否为二进制图像。
语法:
flag = isbw(A)
相关命令:
isind, isgray, isrgb
74.isgray
功能:
判断是否为灰度图像。
语法:
flag = isgray(A)
相关命令:
isbw, isind, isrgb
11.bwselect
功能:
在二进制图像中选择对象。
语法:
BW2 = bwselect(BW1,c,r,n)
BW2 = bwselect(BW1,n)
[BW2,idx] = bwselect(...)
举例
BW1 = imread('text.tif');
c = [16 90 144];
r = [85 197 247];
BW2 = bwselect(BW1,c,r,4);
imshow(BW1)
figure, imshow(BW2)
47.im2bw
功能:
转换图像为二进制图像。
语法:
BW = im2bw(I,level)
BW = im2bw(X,map,level)
BW = im2bw(RGB,level)
举例
load trees
BW = im2bw(X,map,0.4);
imshow(X,map)
Matlab中如何读出写入图像文件以及对图像的简单处理
MATLAB图像处理工具箱支持四种基本图像类型:索引图像、灰度图像、二进制图像和RGB图像。MATLAB直接从图像文件中读取的图像为RGB 图像。它存储在三维数组中。这个三维数组有三个面,依次对应于红(Red)、绿(Green)、蓝(Blue)三种颜色,而面中的数据则分别是这三种颜色 的强度值,面中的元素对应于图像中的像素点。设所得矩阵为X三维矩阵(256,256,3) ,X(:,:,1)代表红颜色的2维矩阵 X(:,:,2)代表绿颜色的2维矩阵, X(:,:,3)代表兰颜色的2维矩阵。[X, map]=imread('34.bmp');r=double(X(:,:,1)); %r是256 x 256的红色信息矩阵g=double(X(:,:,2)); %g是256 x 256的绿色信息矩阵b=double(X(:,:,3)); %b是256 x 256的兰色信息矩阵
索引图像数据包括图像矩阵X与颜色图数组map,其中颜色图map是按图像中颜色值进行排序后的数组。对于每个像素,图像矩阵X包含一个值,这个值就是颜 色图数组map中的索引。颜色图map为m×3双精度矩阵,各行分别指定红、绿、蓝(R、G、B)单色值,map=[RGB],R、G、B为值域为 [0,1]的实数值,m为索引图像包含的像素个数。
对于相同的数据,采用uint8格式比双精度格式节省内存空间,从而更经济。在MATLAB中
如果索引图像的颜色图小于256行,则它的图像矩阵以uint8格式存储,否则以双精度格式存储。
一:imread:从图像文件夹中读取图像。
A = imread(FILENAME,FMT) 读取图像到A,如果文件是包含一灰度图像,A是一二维矩阵,如果文件是包含一真彩色图像(RGB),A是一三维矩阵(M-by-N-by-3)。FILENAME :图像文件名;FMT:图像文件格式;
文件必须在当前目录下,或在Matlab的一路径上。如果 imread不能够找到一名称为FILENAME的文件,那么它将找一名为FILENAME.FMT的文件
[X,MAP] = imread(FILENAME,FMT) 把图像FILENAME读入与它相关的图像色彩信息写入MAP,图像色彩信息值在范围[0,1]中自动地重新调整.
[...] = imread(FILENAME)这种方式是试图得到文件的格式从文件所包含的信息。
[...] = imread(URL,...)从一Internet URL上读图像 URL 必须包含协议(即: "http://").
1.2数据类型:
TIFF的特殊语法:
[...] = imread(...,IDX) 从很多图像TIFF文件中 读一个图像;IDX是一个整数值,它显示了所读图像在文件中的顺序,例如:如果 IDX是 3, imread将读文件中的第三个图像。 如果省略了这个变量, imread将读文件中的第一个图像.
IMREAD支持的图像文件格式:JPEG TIFF GIF BMP PNG HDF PCX XWD ICO CUR RAS PBM PGM PPM
相关信息也可在Matlab中查看: imfinfo, imwrite, imformats, fread,
二:imwrite输出图像
imwrite(A,FILENAME,FMT) 把图像 A 写入图像文件 FILENAME.
imwrite(X,MAP,FILENAME,FMT) 把 X和它的相关色彩信息MAP写入FILENAME.
imwrite(...,FILENAME) 把图像 写入图像文件FILENAME,并推测可能的格式用来做filename的扩展名。扩展名必须是FMT中一合法名.
imwrite(...,PARAM1,VAL1,PARAM2,VAL2,...) 不同的参数控制输出文件的各种不同特征。参数要是当前所支持的HDF,JPEG, TIFF, PNG, PBM, PGM, 和PPM 文件
三:image 显示图像.image(C) 把矩阵 C 转成一图像. C 可以是一MxN 或 MxNx3维的矩阵,且可以是包含 double, uint8,或 uint16 数据.image是用来显示附标图像,即显示的图像上有x,y坐标轴的显示,可以看到图像的像素大小。但可以加上axis off命令即可把坐标去掉。
imshow只是显示图像。用colormap来定义图像显示用的颜色查找表,比如用colormap(pink),可以把黑白图像显示成带粉红色的图像。
图像像素矩阵的数据类型:(1)显示真彩色图像像素三维矩阵X,如果是uint8类型,要求矩阵的数据范围为0-255,(2)如果是double型,则其数据范围为0-1,要不就会出错或者出现空白页。
类型转换:(1)如果你原来的数值是uint8,在运算中转换为double后,实际要显示的数值没有改变的话,只要 用uint8(X)就可转换为uint8型,如果不想转换频繁,也可在显示时用X/255来转换为符合0-1double类型范围要求的数值显示。(2) 如果显示索引图像(二维矩阵),如果索引图像像素数值是double型,则它的取值范围为1-length(colormap),数值起点为1,则矩阵中 数值为1的对应colormap中第一行数据,如果索引图像像素数值是uint8,则取值范围为0-255,数值起点为0,则矩阵中数值为0的对应 colormap中第一行数据,所以索引图像这两个数据类型之间的转换,要考虑到+1或-1。直接用uint8或double转换则会查找移位,产生失真 情况。uint16数据类型与uint8类似,取值范围为0-65536。
四:其它常用图像操作:
图像显示于屏幕有imshow( ), image( )函数;
图像进行裁剪imcrop( );
图像的插值缩放imresize( )函数实现;
旋转用 imrotate( )实现。
五:具体的操作
下面通过运用图像处理工具箱中的有关函数对下图(nice.bmp)进行一些变换。见后面的transfer.m内容!
变换前图片:(nice.bmp)
变换后所得图片:newpic.bmp
例,在电脑F/picture下有一彩色图像文件nice.bmp,则可由下述语句读取:
下面是对图像 nice.bmp以y轴为对称轴所做的一个对称变换。
% Transfer1.m
clear all
figure
[x,map]=imread('F:/picture/nice.bmp');% 所得x为一375x420x3的矩阵
[w1,w2,w3]=size(x); % 375 X 420
w22=floor(w2/2);
image(x); %显示出图像
title('HELLO! @This is the first pose of me')%则显示出图像nice.bmp
axis off; % 去掉图像中的坐标
colormap(map); % colormap(),图像查找表函数。函数结构为colormap(map),设置当前的图像查找表到map。
imwrite(x,map,'nice.bmp')
for i=1:w1
for j=1:w22 % 图像关于y轴对折
t=x(i,j);
x(i,j)=x(i,w2-j+1);
x(i,w2-j+1)=t;
end
end
figure
image(x);
axis off
title('HELLO!!@@ Can you find any difference of my two picture! ') colormap(map);
imwrite(x,map,'newpic.bmp') %把x写到nepic2.bmpz中去
% Transfer1.m文件中包含了最基本也是最常用的对读像处理的命令。
在对图像处理的整个过程中,实质上是对[x,map]=imread(‘figure')函数中所得x矩阵的各种变换!