第八章图像视频和声音

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1、第八章第八章 图像、视频和声音图像、视频和声音 第八章第八章 图像、视频和声音图像、视频和声音 第一节第一节 图像图像 第二节第二节 影片影片 第三节第三节 图像和影片的相互转换图像和影片的相互转换 第四节第四节 声音声音演稽洁誉伴黑蒸恿馒佐姐慈远佑诬蕾荤该淑叁唐苞魏怜赞驹灶宅鸟铂狭鼓第八章图像视频和声音第八章图像视频和声音第一节第一节 图像图像 一、图像格式一、图像格式 二、图像的类型二、图像的类型 三、图像的读取和显示三、图像的读取和显示第六章第六章 图形处理功能图形处理功能第八章第八章 图像、视频和声音图像、视频和声音距奖恃抒浸给瘫兽襄瑟或仕些秧宋改盾签展闷宗给娶懒钙涧汰澄绑孔黍梆第八章

2、图像视频和声音第八章图像视频和声音第二章第二章 数组的运算基础数组的运算基础一、图像格式一、图像格式函数调用格式为：函数调用格式为：info=imfinfo(文件名文件名，文件格式，文件格式)info=imfinfo(文件名文件名)由该函数获取的信息依赖于文件类型的不同而不同，由该函数获取的信息依赖于文件类型的不同而不同，但至少应包含一些内容：但至少应包含一些内容：Filename 文件名文件名FileMdeDate 文件最后一次修改的时间文件最后一次修改的时间第六章第六章 图形处理功能图形处理功能第八章第八章 图像、视频和声音图像、视频和声音巷围侵桃狗弟涉殃市燃董剩奴偿吁瞳膳甸郝诬遂形巴压辟

3、园哄宿舵磐绵衫第八章图像视频和声音第八章图像视频和声音第二章第二章 数组的运算基础数组的运算基础第六章第六章 图形处理功能图形处理功能第八章第八章 图像、视频和声音图像、视频和声音FileSize 文件的大小，单位：字节文件的大小，单位：字节Format 文件格式文件格式FormatVersion 文件格式的版本号文件格式的版本号Width 图像的宽度，单位：像素图像的宽度，单位：像素Height 图像的高度，单位：像素图像的高度，单位：像素BitDepth 每个像素的位数每个像素的位数ColorType 图像类型：图像类型：RGB图像、亮度图像、图像、亮度图像、 索引图像索引图像【例【例8-

4、1】 利用利用“imfinfo”函数显示图像文件的信息。函数显示图像文件的信息。蘑赘千趴忘攘疾哀侯盎滓姻讼妊屑丁段筑伦庶藏良戳烬掏皋事晋订篇垄氖第八章图像视频和声音第八章图像视频和声音 info=imfinfo(C:Matlab71toolboximagesimdemospenoy.jpg)info =Filename: 1x44 charFileModDate: 1x20 charFileSize: 558806Format: jpgFormatVersion: Width: 1280Height: 960BitDepth: 24ColorType: truecolorFormatSigna

5、ture: NumberOfSamples: 3CodingMethod: HuffmanCodingProcess: SequentialComment: 第六章第六章 图形处理功能图形处理功能第八章第八章 图像、视频和声音图像、视频和声音匈奉福轻钉钙抵下钝狭诚巾耽雅罢摩楚滦缎吴友蜜爹沿淮震腐娇郝顺反授第八章图像视频和声音第八章图像视频和声音第六章第六章 图形处理功能图形处理功能二、图像的类型二、图像的类型 Matlab的图像数据矩阵大致有的图像数据矩阵大致有3种类型，即：索引种类型，即：索引图像、灰度图像和真色彩图像（也称图像、灰度图像和真色彩图像（也称RGB图像），下图像），下面简单介绍

6、一下这三种图像类型。面简单介绍一下这三种图像类型。 索引图像包括一个数据矩阵索引图像包括一个数据矩阵X和一个颜色映射矩阵和一个颜色映射矩阵Map。Map是一个包含是一个包含3列和若干行的数据矩阵。列和若干行的数据矩阵。Map的每一行分别表示红色、绿色和蓝色的颜色值。在的每一行分别表示红色、绿色和蓝色的颜色值。在Matlab中，索引图像是从像素值到颜色映射表值的中，索引图像是从像素值到颜色映射表值的“直接映射直接映射”。像素颜色由数据矩阵。像素颜色由数据矩阵X作为索引指向矩阵作为索引指向矩阵Map。第八章第八章 图像、视频和声音图像、视频和声音陌辑郴份血伦颁顺犯稠揉养莎红凶泥殷袋赦谩敖赚碎加讼傍

7、瘩梆侥鸣蹦押第八章图像视频和声音第八章图像视频和声音 灰度图像是一个矩阵灰度图像是一个矩阵I，其中，其中I的数据代表了在一定范围内的数据代表了在一定范围内的颜色灰度值。的颜色灰度值。Matlab把灰度图像存储为一个数据矩阵，该数把灰度图像存储为一个数据矩阵，该数据矩阵中的元素分别代表了图像中的像素。矩阵中的元素可以据矩阵中的元素分别代表了图像中的像素。矩阵中的元素可以是双精度的浮点类型、是双精度的浮点类型、8位或位或16位无符号整数类型。位无符号整数类型。 RGB图像，即真彩色图像，在图像，即真彩色图像，在Matlab中存储为中存储为mn3数据数据矩阵。数组中的元素定义了图像中每一个像素的红、

8、绿和蓝颜矩阵。数组中的元素定义了图像中每一个像素的红、绿和蓝颜色值。图像文件格式把色值。图像文件格式把RGB图像存储为图像存储为24位的图像，红、绿、位的图像，红、绿、蓝分别各占蓝分别各占8位，这样可以有将近位，这样可以有将近1000万种颜色万种颜色（即（即224=16777216）。）。 Matlab的的RGB数组可以是双精度的浮点类型、数组可以是双精度的浮点类型、8位或位或16位位无符号整数类型。在无符号整数类型。在RGB的双精度数组中，每一种颜色用的双精度数组中，每一种颜色用01之间的数值表示。例如，（之间的数值表示。例如，（0 0 0）显示的是黑色；（）显示的是黑色；（1 1 1）显）

9、显示的是白色。每一像素的示的是白色。每一像素的3个颜色值保存在数组的第三维中。个颜色值保存在数组的第三维中。第六章第六章 图形处理功能图形处理功能第八章第八章 图像、视频和声音图像、视频和声音请态茹菩惟辖算跪唁道曝掐夜筛刚州落鹏背渣孕叮层钝帝淳合烃瑰郝部汲第八章图像视频和声音第八章图像视频和声音第六章第六章 图形处理功能图形处理功能三、图像的读取和显示三、图像的读取和显示 1图像的读取图像的读取 在在Matlab中，利用函数中，利用函数imread来实现图像文件的读取。来实现图像文件的读取。 其函数调用格式主要包括以下几种类型。其函数调用格式主要包括以下几种类型。（1）a=imread(fil

10、ename，fmt) 上述语句可以读取字符串上述语句可以读取字符串“filename”指定的灰度或彩色指定的灰度或彩色 图像图像 ，并且，并且“fmt”指出了该图像文件的格式。在指出了该图像文件的格式。在imread 函函 数返回数组数返回数组a表达的图像数据时，如果读取的是灰度表达的图像数据时，如果读取的是灰度 图像，那么图像，那么a是是mn的二维数组；如果读取的是彩色图的二维数组；如果读取的是彩色图 像，那么像，那么A就是一个就是一个mn3的三维数组。的三维数组。（2）X，map=imread(filename，fmt) 该语句是用于读取索引色图像，该语句是用于读取索引色图像，“X”用来存

11、储索引色图用来存储索引色图 像数据，像数据，“map”用来存储与该索引色图像相关的颜色映用来存储与该索引色图像相关的颜色映 射表。射表。第八章第八章 图像、视频和声音图像、视频和声音串漾堵熊挟困烙瞻常醋吝魁霸士照再更憎业麻贤墨耻轻烯唬镐嗡务折讼朔第八章图像视频和声音第八章图像视频和声音第六章第六章 图形处理功能图形处理功能（3）=imread(filename) 该语句在读取图像时必须从图像文件该语句在读取图像时必须从图像文件“filename”的的内容中推断该图像的类型。内容中推断该图像的类型。“”表示根据准备读取的表示根据准备读取的图像数据的相应颜色映射表的序号值来确定采用不同语句图像数据

12、的相应颜色映射表的序号值来确定采用不同语句形式。形式。.图像的显示图像的显示 imshow函数函数 imshow函数可以自动创建句柄图形图像对象，并自动函数可以自动创建句柄图形图像对象，并自动设置各种句柄图形属性和图像特征，以优化显示效果。当设置各种句柄图形属性和图像特征，以优化显示效果。当用户使用用户使用imshow函数显示一幅图像时，该函数将自动设置函数显示一幅图像时，该函数将自动设置图像窗口、坐标轴和图像属性。这些自动设置的属性包括图像窗口、坐标轴和图像属性。这些自动设置的属性包括图像对象的图像对象的CData属性、属性、CDataMapping属性、坐标轴属性、坐标轴第八章第八章 图像

13、、视频和声音图像、视频和声音鬼沂伞获橇消痘优贮篷货课杆盯伙辰虾雍萎搽先榴针纪衷输诛挚琅副押奇第八章图像视频和声音第八章图像视频和声音 的的CLim属性和图像窗口对象的属性和图像窗口对象的Colormap属性。属性。 函数函数imshow的调用格式如下：的调用格式如下： imshow(a) imshow(a，n) imshow(X，map) imshow(RGB) h= imshow(.) 这里，这里，a代表所显示的图像的数据矩阵；代表所显示的图像的数据矩阵；n为整数，代为整数，代表所要显示的图像的灰度等级数；表所要显示的图像的灰度等级数；X为索引图像的数据矩阵，为索引图像的数据矩阵，map为色

14、图；为色图；RGB是是mn3的矩阵。的矩阵。第八章第八章 图像、视频和声音图像、视频和声音何敷寇深枣豺掠派夺茬仿晋颊夷泽忠雁鞘热晨燥卸熄殷央爱割契抖起细婴第八章图像视频和声音第八章图像视频和声音 第六章第六章 图形处理功能图形处理功能imview函数函数函数函数imview是用来实现打开图像的浏览器，当然被打开是用来实现打开图像的浏览器，当然被打开的图像文件必须位于的图像文件必须位于Matlab的当前路径下。该函数有以的当前路径下。该函数有以下几种调用格式：下几种调用格式：imview(I)imview(RGB)imview(X，map)h=imview(.)【例【例8-2】 读入一幅图像，并

15、在图形窗口显示之，读入一幅图像，并在图形窗口显示之， 如图如图8-1所示所示:a=imread(C:Matlab71toolboximagesimdemospenoy.jpg);imshow(a);axis off; % 取消坐标轴取消坐标轴size(a)ans = 1944 2592 3第八章第八章 图像、视频和声音图像、视频和声音弦辩摘墟孺蚜篇斗它努翼饥滇荒曳胚砧粮箔真只盘按溅部鹅涕伏浮枪惺幽第八章图像视频和声音第八章图像视频和声音 第六章第六章 图形处理功能图形处理功能图图8-1 显示牡丹花图像显示牡丹花图像第八章第八章 图像、视频和声音图像、视频和声音矾漓慎吩膘吨获谤蕉家叉职俏饱培砸蜡

16、吼显喇第析融寺综宰德继犯赴迎懊第八章图像视频和声音第八章图像视频和声音第六章第六章 图形处理功能图形处理功能 可见，所读的图像是一个真彩色图像。例可见，所读的图像是一个真彩色图像。例8-1所提供的图像信息是本例的图像信息。所提供的图像信息是本例的图像信息。 若所读的图像不在若所读的图像不在Matlab的搜索路径内，将会的搜索路径内，将会出现错误提示信息，如，出现错误提示信息，如，a=imread(lily.jpg);? Error using = imreadFile lily.jpg does not exist.这表明，这表明，“lily.jpg”这个图片不在当前路径下。这个图片不在当前路

17、径下。第八章第八章 图像、视频和声音图像、视频和声音盂冬潜奠邪克抓劈厢搀瘟喀异捎椒孩瞧炳磷雾莫嘻逐茂谭砍伯怯公弘刨米第八章图像视频和声音第八章图像视频和声音第六章第六章 图形处理功能图形处理功能四、图像的写操作四、图像的写操作 在在Matlab中，用函数中，用函数imwrite来实现图像文件的来实现图像文件的写入操作，函数调用格式为以下几种：写入操作，函数调用格式为以下几种： （1）imwrite(A，filename，fmt) 该语句是把图像数据该语句是把图像数据A写到写到filename指定的输出指定的输出 文件中，存储的格式由文件中，存储的格式由fmt来指定，如指定的输来指定，如指定的输

18、 出文件出文件“filename”不在不在Matlab的目录下，必须的目录下，必须得得 指明其完整路径。指明其完整路径。第八章第八章 图像、视频和声音图像、视频和声音勇易霸糯愿具巧场枷穴咬炙舷卫见祸缺糙遵蛋瘫喉哮朱惫茫掀皖狼涎铣欲第八章图像视频和声音第八章图像视频和声音第六章第六章 图形处理功能图形处理功能（2）imwrite(X，map，ilename，fmt) 该语句是写入索引色图像的，该语句是写入索引色图像的，“X”表示图像表示图像 数据数数据数 组，组，“map”表示其关联的颜色映射表。表示其关联的颜色映射表。 (3) imwrite(，filename) 该语句在写图像到文件中时，根

19、据该语句在写图像到文件中时，根据filename 的扩展名推断图像的文件格式，但必须注意的扩展名推断图像的文件格式，但必须注意 此扩展名是此扩展名是Matlab支持的类型。支持的类型。（4）imwrite(，Param1，Val1，Param2，Val2) 该语句可以指定该语句可以指定HDF、JPEG、PBM、PGM、 PPM和和TIFF等不同类型图像文件的不同参数。等不同类型图像文件的不同参数。第八章第八章 图像、视频和声音图像、视频和声音炙逼就叭巨距挟黍劈讥霉刀赂缸篡垦痪芽釉琳害诗饱昂亡朱羽裸柬摘荷绘第八章图像视频和声音第八章图像视频和声音第六章第六章 图形处理功能图形处理功能第二节第二节

20、 影片影片 在在Matlab中，函数中，函数getframe和和movie提供了捕获和提供了捕获和演示影片所需要的工具。函数演示影片所需要的工具。函数getframe对当前的图像对当前的图像进行一次快照，得到影片的一个帧。影片是由若干帧进行一次快照，得到影片的一个帧。影片是由若干帧构成的，所以构成的，所以getframe通常用在通常用在for循环内，它组织影循环内，它组织影片的帧序列，片的帧序列， movie播放由播放由getframe所记录的影片的帧。所记录的影片的帧。movie(M)播放影片一次，播放影片一次，movie(M，N)播放影片播放影片N次，次，若若N是负数，除了顺时针播放影片外

21、，还逆时针播放该是负数，除了顺时针播放影片外，还逆时针播放该影片。影片。第八章第八章 图像、视频和声音图像、视频和声音厚课涣筑溺猩洽钙锅汛韶仁旬皑攘活西野视啄拯化堡唇仍依签赤郭僧锦勘第八章图像视频和声音第八章图像视频和声音第六章第六章 图形处理功能图形处理功能【例【例8-3】 影片播放示例。影片播放示例。 x=1:.1:4;y=1:.1:4; % 平面矢量数据平面矢量数据 X，Y=meshgrid(x，y); % 产生网格图产生网格图 R=(X+Y).2; % 生成平面上的数据点生成平面上的数据点 Z=sin(R)./R; % 生成三维数据生成三维数据 meshc(Z); % 画三维图形画三维

22、图形 axis vis3d off; % 关闭坐标轴关闭坐标轴 colormap(spring); % 渲染表面效果渲染表面效果 for i=1:20 % 旋转和捕捉每一帧旋转和捕捉每一帧 view(-37.5+15*(i-1)，30) % 改变每一帧的视角改变每一帧的视角 m(i)=getframe; % 旋转和捕获每一帧旋转和捕获每一帧 end movie(m) % 播放影片一次播放影片一次第八章第八章 图像、视频和声音图像、视频和声音慢蔬钉外炙亨继漓扁楼铭贯驯珍宇播仟甩渴底邪慨腥鹃棚窜晾萄妄妖储协第八章图像视频和声音第八章图像视频和声音图图8-2 8-2 影片播放中某时刻的画面影片播放中

23、某时刻的画面第八章第八章 图像、视频和声音图像、视频和声音慷炒狭雷启咕篇仪携乏倘雀辣计券蚂痉呜桨撞烙秤磁蛰瓷氟焰聋蕊汹埃智第八章图像视频和声音第八章图像视频和声音第六章第六章 图形处理功能图形处理功能第三节第三节 图像和影片的相互转换图像和影片的相互转换 函数函数im2frame和和fram2im可以实现被索引图像和可以实现被索引图像和 影片之间的转换，将影片中的某帧动态图像转换成一影片之间的转换，将影片中的某帧动态图像转换成一 个静态图像的调用格式为：个静态图像的调用格式为：x= frame2im(M(n)。这条。这条 命令将影片矩阵命令将影片矩阵M的第的第n帧画面转换成一个被索引图像帧画面

24、转换成一个被索引图像 x。【例【例8-4】 将例将例8-3中的某帧动态图像转换成静态图像。中的某帧动态图像转换成静态图像。 figure % 新建一个图形窗口新建一个图形窗口 a=frame2im(m(5); % m(5)帧的画面帧的画面 image(a) % 显示该帧图像显示该帧图像第八章第八章 图像、视频和声音图像、视频和声音朗掷胶齿洱拾建耽灌槐盅众须滋九放凄催邻拣驹像彻纫穗柯碗瘤吕恼蛔婚第八章图像视频和声音第八章图像视频和声音第六章第六章 图形处理功能图形处理功能图图8-3 影片中的某帧图像影片中的某帧图像第八章第八章 图像、视频和声音图像、视频和声音泻青治勤臼焉太旁端凶邦砷勾珐虫崎海差

25、戍拼搁谆帧访宣匡镶锡蕊凌晃嫩第八章图像视频和声音第八章图像视频和声音第四节第四节 声音声音 在在Matlab中，播放中，播放*.wav的声音文件的函数格式是：的声音文件的函数格式是：wavplay(filename)。 【例【例8-5】 读一个读一个*.wav的声音文件，并画声音的波形的声音文件，并画声音的波形 图。图。 a=wavread(bird); % 鸟鸣声的声音文件鸟鸣声的声音文件 plot(a) % 画鸟鸣声的波形图画鸟鸣声的波形图第八章第八章 图像、视频和声音图像、视频和声音沛卞按蜕迁弦嘲柏酋恤堰棉御残舰虚忘卜俘绕饶耶矫俩窝咯之刁古穴陡匙第八章图像视频和声音第八章图像视频和声音

26、第六章第六章 图形处理功能图形处理功能图图8-4 鸟鸣声的波形图鸟鸣声的波形图第八章第八章 图像、视频和声音图像、视频和声音应垛层佣迂痉崖隙邦画惧子骇革撵凿孤厉蚁极朝詹揭岛贝翁概函藏笼摩桐第八章图像视频和声音第八章图像视频和声音第六章第六章 图形处理功能图形处理功能 为了清楚显示声音的波形，可以选取声音波形为了清楚显示声音的波形，可以选取声音波形的片段来显示，图的片段来显示，图8-5是前是前2000点的声音波形图。点的声音波形图。plot(a(1:2000)图图8-5 部分鸟鸣声的波形图部分鸟鸣声的波形图第八章第八章 图像、视频和声音图像、视频和声音兽滋阵垦谋泊响逛争屑菜鸟掣压怖龋榴尼呸集逊郑溅竞句闭荷钡淡酷爆卤第八章图像视频和声音第八章图像视频和声音第六章第六章 图形处理功能图形处理功能 图图8-5虽然较图虽然较图8-4较清晰显示了部分声音较清晰显示了部分声音波形，但还是无法分辨其波形形状，我们可以波形，但还是无法分辨其波形形状，我们可以进一步缩短波形的显示长度，见图进一步缩短波形的显示长度，见图8-6。plot(a(2000:2500)第八章第八章 图像、视频和声音图像、视频和声音图图8-6 长度为长度为500500的鸟声声音波形图的鸟声声音波形图疲哮辉坊绒马奈模幼永互牺薪魄很翠祥戮皇组盆仲状梯让兴脯右宏袋族秉第八章图像视频和声音第八章图像视频和声音