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1、实验一 MATLAB 数字图像度读入操作一、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1、数字图像的表示和类别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
2、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。(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
3、图像最多只能显示 256 种颜色。(4) RGB 图像一幅 RGB 图像就是彩色像素的一个 MN3 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。令 fR，f G 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uint
4、8 无符号 8 比特整数，范围为0 255uint16 无符号 16 比特整数，范围为0 65536uint32 无符号 32 比特整数，范围为0 4294967295int8 有符号 8 比特整数，范围为-128 127int16 有符号 16 比特整数，范围为-32768 32767int32 有符号 32 比特整数，范围为-2147483648 2147483647single 单精度浮点数，范围为char 字符logical 值为 0 或 1三、实验内容及步骤1利用 imread( )函数读取一幅图像，假设其名为 flower.tif，存入一个数组中；2利用 whos 命令提取该读入图
5、像 flower.tif 的基本信息；3利用 imshow()函数来显示这幅图像；4利用 imfinfo 函数来获取图像文件的压缩，颜色等等其他的详细信息；5利用 imwrite()函数来压缩这幅图象，将其保存为一幅压缩了像素的 jpg 文件,设为flower.jpg；语法：imwrite(原图像，新图像， quality,q), q 取 0-100。6同样利用 imwrite()函数将最初读入的 tif 图象另存为一幅 bmp 图像，设为flower.bmp。7用 imread()读入图像：Lenna.jpg 和 camema.jpg；8用 imfinfo()获取图像 Lenna.jpg 和
6、 camema.jpg 的大小；9用 figure,imshow()分别将 Lenna.jpg 和 camema.jpg 显示出来，观察两幅图像的质量。10用 im2bw 将一幅灰度图像转化为二值图像，并且用 imshow 显示出来观察图像的特征。11将每一步的函数执行语句拷贝下来，写入实验报告，并且将得到第 3、9、10 步得到的图像效果拷贝下来。实验基本步骤：1. 启动 MATLAB 双击桌面 MATLAB 图标启动 MATLAB 环境； 2. 在 MATLAB 命令窗口中输入相应程序。书写程序时，首先读取图像，一般调用MATLAB 自带的图像，如:cameraman 图像；再调用灰度变换
7、函数，设置相关参数，再输出处理后的图像。 308130813. 浏览源程序并理解含义；4运行，观察显示结果； 5结束运行，退出；试验程序语句及实验结果：1. I=imread(flower.tif);2. whos IName Size Bytes ClassI 1200x1600x3 5760000 uint8 arrayGrand total is 5760000 elements using 5760000 bytes3. imshow(I)Warning: Image is too big to fit on screen; displaying at 56% scale. In tr
8、uesizeResize1 at 308In truesize at 44In imshow at 1614. imfinfo flower.tifans = Filename: flower.tifFileModDate: 06-May-2015 15:31:50FileSize: 5760192Format: tifFormatVersion: Width: 1600Height: 1200BitDepth: 24ColorType: truecolorFormatSignature: 73 73 42 0ByteOrder: little-endian NewSubfileType: 0
9、BitsPerSample: 8 8 8Compression: UncompressedPhotometricInterpretation: RGBStripOffsets: 8SamplesPerPixel: 3RowsPerStrip: 4.2950e+009StripByteCounts: 5760000XResolution: 96YResolution: 96ResolutionUnit: InchColormap: PlanarConfiguration: ChunkyTileWidth: TileLength: TileOffsets: TileByteCounts: Orie
10、ntation: 1FillOrder: 1GrayResponseUnit: 0.0100MaxSampleValue: 255 255 255MinSampleValue: 0Thresholding: 15. imwrite(I,flower.jpg,quality,30);6. imwrite(I,flower.bmp);7. x=imread(Lenna.jpg);y=imread(camema.jpg);8. imfinfo Lenna.jpgans = Filename: Lenna.jpgFileModDate: 06-May-2015 14:48:21FileSize: 16
11、022Format: jpgFormatVersion: Width: 300Height: 300BitDepth: 24ColorType: truecolorFormatSignature: NumberOfSamples: 3CodingMethod: HuffmanCodingProcess: SequentialComment: imfinfo camema.jpgans = Filename: camema.jpgFileModDate: 06-May-2015 14:48:40FileSize: 14647Format: jpgFormatVersion: Width: 256
12、Height: 256BitDepth: 24ColorType: truecolorFormatSignature: NumberOfSamples: 3CodingMethod: HuffmanCodingProcess: SequentialComment: 9. figure,imshow(x); figure,imshow(y);10. e=imread(elephant.jpg);E=im2bw(e,0.5);imshow(E)六、实验报告要求描述实验的基本步骤，用数据和图片给出各个步骤中取得的实验结果和源代码，并进行必要的讨论，必须包括原始图像及其计算/处理后的图像。七、思考题(
13、1) 简述 MatLab 软件的特点。答：1) 高效的数值计算及符号计算功能，能使用户从繁杂的数学运算分析中解脱出来；2) 具有完备的图形处理功能，实现计算结果和编程的可视化；3) 友好的用户界面及接近数学表达式的自然化语言，使学者易于学习和掌握；4) 功能丰富的应用工具箱(如信号处理工具箱、通信工具箱等) ，为用户提供了大量方便实用的处理工具。(2) MATLAB 软件可以支持哪些图像文件格式？ 答：1) JPEG ：一种称为联合图像专家组的图像压缩格式；2) BMP：有 1 位、4 位、8 位、24 位非压缩图像，8 位 RLE 的图像。文件内容包括文件头（一个 BITMAPFILEHEA
14、DER 数据结构） 、位图信息数据块（位图信息头BITMAPINFOHEADER 和一个颜色表）和图像数据；3) PCX：可处理 1 位、4 位、8 位、16 位、24 位等图像数据。文件内容包括文件头、图像数据和扩展色图数据；4) TIFF：处理 1 位、4 位、 8 位、24 位非压缩图像，1 位、 4 位、8 位、24 位 packbit压缩图像，1 位 CCITT 压缩图像等。文件内容包括文件头、参数指针表与参数域、参数数据表和图像数据四部分；5) PNG：包括 1 位、2 位、4 位、8 位和 16 位灰度图像，8 位和 16 位索引图像，24 位和 48 位真彩色图像；6) GIF
15、：任何 1 位到 8 位的可交换的图像；7) HDF：有 8 位、24 位光栅图像数据集；8) ICO：有 1 位、4 位、8 位非压缩图像；9) CUR：有 1 位、4 位、8 位非压缩图像；10) XWD：包括 1 位、8 位 Zpixmaps，XYBitmaps ，XYPixmmmaps；11) RAS：有 1 位 bitmap、8 位索引、24 位真彩色和带有透明度的 32 位真彩色；12) PBM；13) PGM；14) PPM。(3) 说明函数 imread 的用途格式以及各种格式所得到图像的性质。答：imread 函数用于读入各种图像文件，其一般的用法为 X，MAP=imread(filename,fmt ) 其中，X，MAP 分别为读出的图像数据和颜色表数据， fmt 为图像的格式，filename 为读取的图像文件（可以加上文件的路径） 。(4) 为什么用 I = imread(lena.bmp) 命令得到的图像 I 不可以进行算术运算？答：MATLAB 系统默认的算术运算时针对双精度类型（double）的数据，而上述命令产生的矩阵的数据类型是无符号 8 位，直接 进行运算会溢出。八、实验图像Fig.1
