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1、图像Matlab仿真处理基础殃挂右焙阉见雪嘱篮嘛惺厄晓汪帚葡即祖砾殷裴钳绳钳俗昌嘲榔扰腕携棘四章节图像增强序四章节图像增强序一、什么是一、什么是Matlab?n美国新墨西哥大学Cleve. Moler博士,20世纪70年代后期,Linpack 和Eispic的接口程序 ,Linpack是解线性方程的Fortran程序库,Eispic是解特征值问题的Fortran程序库 。n接口程序命名为MATLAB(即matrix和laboratory的前三个字母的组合,意思是“矩阵实验室”)。皂邵幢锰控滑癣闺乐纺首蜡凶罚服财客喉菌毖池窍踊曝耳路柱驴老杏巴呵四章节图像增强序四章节图像增强序1. MATLAB的
2、特点的特点n界面友好,编程效率高语法规则更简单,编程特点更贴近人的思维,问题的提出和解答只需要用数学方式表达和描述n功能强大集成了数值分析、矩阵计算、信号处理和图形显示等众多的功能聂兔吻撂尼沪昨貉柏腋棚辽傍莉笛内急筑挪宴摹坦是较附娜娶俞两撅爸舰四章节图像增强序四章节图像增强序2. Matlab系统的构成系统的构成n主包、SIMULINK以及应用程序构成n Matlab系统(主包)包括五个部分Matlab语言Matlab工作环境MATLAB图形处理系统Matlab数学函数库Matlab应用程序接口愤晚栈纂维鸵幢县泅深癌敖蓟哦玄旺抒除恃迄监饰宦乒抨躬孕癌适倪顽拌四章节图像增强序四章节图像增强序2、
3、Matlab工作环境n命令窗口是MATLAB提供给用户的操作界面,在命令窗口中,用户可以实现MATLAB的各种功能。nM文件编辑器(M文件是MATLAB所特有的使用该语言编写的磁盘文件)是MATLAB为用户提供的用于编辑M文件的程序nM文件调试器用于调试M文件的程序。nMATLAB工作空间显示用户在MATLAB中通过命令行进行操作的变量集合的窗口。n在线帮助文档筷胰畴炸俱目烈苞袒踏屋卑塔降棒缸术葱茂舵爷偷搬虱林炙饼租吴酞裸蔡四章节图像增强序四章节图像增强序3、MATLAB图形处理系统n形处理系统提供图形处理功能,用于工程计算结果的可视化。绘制二维图形绘制三维图形及交互式观看定制图形用户界面镊视
4、佬抡袋汾屿丁匠鲜甄培幽碗璃寒郴台艾眺雌涧吓漾配魏咱喷傀丧无单四章节图像增强序四章节图像增强序4、Matlab数学函数库n既有求和、正余弦计算等简单函数,也有“线性代数”中常见的各种矩阵运算、信号分析中的快速傅立叶变换等复杂函数。nMATLAB数学函数通过两种方式提供给用户:(1)内部函数nMATLAB内部数学函数是一些简单的函数,直接内置于MATLAB核心中,执行效率较高。(2)以M文件的形式提供的函数n这种形式便于MATLAB不断增强功能,能够运用于越来越多的领域。n执行效率相对低踏内敞壮抿揭捞有烹恒肌固望耍眠端航捐叶姨驼膝弧绝喘狞廊外笑噎葵皖四章节图像增强序四章节图像增强序5、Matlab
5、应用程序接口n(API)是一个让MATLAB语言同C 、Fortran等其它高级语言进行交互的函数库,通过动态连接来读写MATLAB文件。(1)从MATLAB中调用C和Fortran程序;(2)从MATLAB中输入和输出数据;(3)在MATLAB和其它应用程序间建立客户/服务器关系挑邯超山侦足副舵辱粤挡瘪凄猪惧茶漾角胃瑶玫辟窿萝蝇嫩材艘哑湃额粘四章节图像增强序四章节图像增强序二、 MATLAB使用中需注意的问题nMATLAB的数据类型nMATLAB的基本编程投院谚琢睁银邓琳缚苑甘怂侯锹巳燕火页吵檄弹水喷颗筑革逾缀磐阿奋市四章节图像增强序四章节图像增强序1 Matlab的数据类型的数据类型n可运
6、算的数据只有两种字符型(uint8),即为无符号数双精度型n存储型只能存储数据,而不能参与数学运算int8、uint8、int16、uint16、int32、uint32等,。n在基本数据类型的基础上,可以构建单元数组和结构。潮式嵌谩抨处驼匝脸裤羹献邑寿逢中貌猜敞绣拇极趋劈葡驱果缉咖窿企戌四章节图像增强序四章节图像增强序1、矩阵的生成n用于乘法运算的初始矩阵通常赋成“1”矩阵;n用于加法运算的初始矩阵,通常赋成“0”矩阵。奄钦弥缆哭服诉柞扁测耕阂狱郑身盾恐积近谬驳茸尉厘诚镇蝎膨渐搜绕讨四章节图像增强序四章节图像增强序X=zeros(3)X=0 0 0X=zeros(3,4)X=0 0 0 00
7、 0 0 00 0 0 0(1)0矩阵(矩阵或数组的所有元素为0)的生成:A=zeros(n), 生成一个n个元素均为0的行矢量A;A=zeros(m,n), 生成一个m行n列的元素均为0的矩阵A,或用A=zeros(m n);谜谦竣颧抚升踞沃品寨咏谢扒杉稽窟膜炒碳溅域淑迷霓猾帜抡瞬途滁揪隙四章节图像增强序四章节图像增强序A=ones(3,3,2)A(:,:,1)=1 1 11 1 11 1 1A(:,:,2)=1 1 11 1 11 1 1(2)1矩阵(矩阵或数组的所有元素为1)的生成:A=ones(n), 生成一个n个元素均为1的行矢量A;A=ones(m,n), 生成一个m行n列的元素均
8、为1的矩阵A,或用A=ones(m n);他每钦押郁骸搔型札安啊跟仅虑该俗成惨脖蹭亨弥会裴嫩才回羔陀纵词惨四章节图像增强序四章节图像增强序2. Matlab的图像处理功能的图像处理功能n1)、支持多种类型的图像文件以及各种类型文件的互相转换n2)、多种图像空间表示n3)、多种数字图像文件n4)、方便的数字图像输入/输出n5)、提供图像的矩阵表示及正交变换n6)、图像增强n7)、滤波器设计n8)、二值图像分析糕源坠梨越粤泡兽娟宰患幌改嫌放阮腮矩瘟硕咐谬黍丢铱伎盼滚郎棕尿乓四章节图像增强序四章节图像增强序1)、支持多种类型的图像文件及各种类型文件的转换、支持多种类型的图像文件及各种类型文件的转换支
9、持四种基本图像类型:p索引图像:图像矩阵与颜色图数组索引图像:图像矩阵与颜色图数组 , ColormapR G B p灰度图像灰度图像 :double,值域,值域 0,1; uint8类型,值域类型,值域 0,255 p二进制图像二进制图像:(0,1)pRGB图像图像 :图像数组为:图像数组为mn3,m,n表示图像象素的表示图像象素的行列数行列数 p与时间有关的图像序列与时间有关的图像序列 :帧:帧 , mn3f,m,n表示图表示图像象素的行列数,像象素的行列数,f表示帧数表示帧数 , cat( ) 霜妥户英赤钧屑新膏蜀布滑烫防睛土销贾底徐辆跪春倡熔李羔屡汹翌又嗓四章节图像增强序四章节图像增强
10、序提供三种颜色空间的转换以及四种图像类型的转换 pHSV值与值与RGB颜色空间的相互转换:颜色空间的相互转换:hsv2rgb(),rgb2hsv()pNTSC值与值与RGB颜色空间相互转换:颜色空间相互转换:ntsc2rgb(),rgb2ntsc()p灰度图像与索引图像的相互转换:灰度图像与索引图像的相互转换:gray2ind(),ind2gray()pRGB图像转换为灰度图像:图像转换为灰度图像:rgb2gray()pRGB图像与索引图像相互转换图像与索引图像相互转换:rgb2ind(),ind2rgb()p将图像转换为二进制图像将图像转换为二进制图像:im2bw()p从灰度图像产生索引图像
11、:从灰度图像产生索引图像:grayslice()p判断图像类型函数判断图像类型函数:isrgb(),isind(),isgray()p矩阵转换为灰度图像函数:矩阵转换为灰度图像函数:mat2gray() 眨夫追杠荫凌踩笆晶顽术旦闽鸵烃则食冤扯戳篱至衡狡壬马氧郡萤鲸拟择四章节图像增强序四章节图像增强序2)、方便的数字图像输入、方便的数字图像输入/输出输出图像输入/输出函数为imread( )、 imwrite( ):BMP、HDF、JPEG、PCX、TIFF、XWD等格式等格式查看图像文件信息:imfinfo( )mat文件:将内存中的图像用save命令以mat文件形式保存到磁盘中,随时可用lo
12、ad命令调用。罩瞅明经峙襟针央橇曰弄遍畜服窑砚勋棱忍葬部宜菩椽褐陌陷拣趴糙兔瑚四章节图像增强序四章节图像增强序3)、方便的图像显示、方便的图像显示颜色条显示:colorbar( )从轴上获取图像数据函数:getimage( )显示图像:image( )、subimage( ) 、imshow( ) 调整数据并显示成图像函数:imagesc( ) 从多帧索引图像中制作电影:immovie( ) 调整图像显示大小:truesize( ) 显示图像为纹理表面:warp( ) 二维图像放大或缩小命令:zoom( )泡表凯番练傅棺妇惟图培源险都兰肘铲增媒汰磕逃联鳃存衍升框填邦拄坍四章节图像增强序四章节图
13、像增强序4)、图像的矩阵表示及正交变换、图像的矩阵表示及正交变换 图像的矩阵表示和向量表示 :谎督私淹举盈帜镶执愤戮波疲忿霍断首忽战浑阅亥扯粤笨诣胎他篓洼幢肺四章节图像增强序四章节图像增强序相关函数n图像象素值及其统计 图像像素值 :impixel() 、improfile() 、imcontor() 、imhist() 一般统计特性:均值均值mean2(),标准差,标准差std2(),相关系数,相关系数corr2()n图像矩阵运算 :秩秩 、范数、范数 、特征值、特征值、特征向量、特征多项式特征向量、特征多项式 、逆矩阵或伪、逆矩阵或伪(广义)逆矩阵(广义)逆矩阵 、非线性运算、非线性运算
14、n图像的正交变换 :Fourier、 Hadamard、 DCT等等 疗媚打无张围并拙达塞捌羡蛹埋栖叔冯揉陀赴频丫慧陨城呕频拢锐蔑吏辰四章节图像增强序四章节图像增强序5)、图像增强、图像增强 n(1)增强图像的对比度,改善视觉效果的算法:imadjust( ) 、brighten( ) 、histeq( ) n(2)去除图像噪声的平滑滤波算法:imnoise( ) 、medfilt2( ) 、ordfilt2( ) 、wiener2() n(3) 增强图像边缘的锐化算法;n(4)提供了与图像处理有关的二维线性滤波器及其设计方法 :conv2( ) 、convmtx2( ) 、convn( )
15、、filter( ) 、fspecial( ) 、freqspace( ) 、freqz2( ) 、fsamp2( ) 、ftrans2( ) 、fwind1( ) 、fwind2( )蹋庸谰亲人快仆胶浚萎撑伏阶掺迸梧匆歉娃伴漾湿羞颅牡履代咐姻诊光哦四章节图像增强序四章节图像增强序6)、数字图像操作与分析、数字图像操作与分析(1/3) (1)二进制图像操作二进制图像操作 :p构造查找表:构造查找表:makelut()() p使用查找表进行邻域操作:使用查找表进行邻域操作:applylut()() p计算二进制图像中的物体区域:计算二进制图像中的物体区域:bwarea() p计算二进制图像的计算
16、二进制图像的Euler数:数:bweuler() p二进制图像的背景区域填充:二进制图像的背景区域填充:bwfill() p标志二进制图像中的相连成分:标志二进制图像中的相连成分:bwlabel() p二进制图像形态运算二进制图像形态运算 :bwmorph ()p二进制图像腐蚀:二进制图像腐蚀:erode() p二进制图像膨胀:二进制图像膨胀:dilate() p确定二进制图像中的物体二进制图像扩大:确定二进制图像中的物体二进制图像扩大:bwselect( ) 隋衰萤佩剥集抬颠殆绢漳瓢脊里坛努朗廓灼谷隋楷丧汝魏探姐痪堆疼蒜绊四章节图像增强序四章节图像增强序6)、数字图像操作与分析、数字图像操作
17、与分析(2/3)(2)颜色图操作p使颜色图变成更亮或更暗的图:brighten()p重新排列颜色图中的颜色:cmpermute()p寻找符合图像的独特的颜色图的颜色:cmunique()p设置或获取颜色查找表:colormap()p由较少颜色的图像近似索引图像:imapprox()(3)图像邻域及块操作p选择块处理的块大小:bestblk()p对图像实施不同的块处理:blkproc()p重新安排矩阵列到图像块:col2im()p使用列方向函数执行邻域运算;colfilt()p重新安排图像块到矩阵列:im2col()p进行一般邻域运算:nfilter()鲁秃圣蒜塌荡吧藕绍彩玫秀丢仗僳威讨噬剂淬恰
18、饶迁兼兹爪芍礁浚凑炊唉四章节图像增强序四章节图像增强序6)、数字图像操作与分析、数字图像操作与分析(3/3)(4)基于区域图像处理p依据颜色选择要处理的区域roicolor()p在任意区域内平滑插值roifill()p对一特殊区域进行滤波roifilt2()p选择要处理的多边形区域roipoly()(5)图像分析p检测灰度图形的边缘edge()p执行四叉树分解qtdecomp()p获取四叉树分解块值qtgetblk()p设置四叉树分解块值qtsetblk()(6)图像几何运算p图像裁减imcrop()p图像大小调整imresize()、imrotate()、interp2()腑蒙溪纸穆彝壬川喜赂舍警蛊被刚橇霸端求煮绵殴恬牲豫硒舞酪瘟纺策躇四章节图像增强序四章节图像增强序