数学软件课程设计-MATLAB关于中图像处理与动画制作问题的研究.doc

关于MATLAB中图像处理与动画制作问题的研究1目录1MATLAB7.0支持的图像文件格式12图像对象属性的详解12.1CData属性处理法12.2CDataMapping属性处理法12.3XData和YData属性处理法.23图像文件的读取.24图像文件的写入65图像文件信息的查询.66图像文件的显示.86.1使用图像浏览器显示图像86.2使用imshow函数相思图像106.3图像的裁剪处理.107动画制作127.1逐帧动画的制作127.2轨迹方式制作动画137.3综合循环制作动画和轨迹制作动画14关于MATLAB中图像处理与动画制作问题的研究2MATLAB中关于图像处理与动画制作问题的研究摘要一、MATLAB中图像处理MATLAB基本系统提供了几个简单图像处理函数，利用这些函数对图像进行读写和显示。MATLAB还有一个功能更强的图像处理工具箱，可以对图像进行更专业的处理。1.用imread函数将图像文件读入MATLAB工作空间，用imwrite函数将图像数据和色图数据一起写入图像文件。其函数调用格式分别为A=imread(fname)和imwrite(A,fname,fmt)。其中，fname为读/写的文件名，fmt为图像文件格式。2.用image和imagesc来将图像显示。为了保证图像的显示效果，还应使用colormap函数设置图像的色图。二、MATLAB中的动画制作MATLAB具有动画制作能力，一种是储存一系列各种类型的二维或三维图，然后将它们像电影一样按次序播放出来，称为逐帧动画。另一种是描绘质点运动轨迹的动画，称为轨迹动画。1.MATLAB中逐帧动画用到的函数:getfrname、moviein和movie。其中，getframe函数的功能是截取一幅画面信息，形成一个很大的列向量；moviein(n)函数的功能是建立一个足够大的n列矩阵，用来保存n幅画面的数据，以备播放。Movie(m,n)函数功能是播放m所定义的画面n次，默认时一次。2.MATLAB中用comet和comet3函数展现质点在二维和三维空间的运动轨迹。这种轨迹称为彗星轨迹曲线，函数调用格式为：comet(x,y,p)和comet3(x,y,z,p)。其中，x、y、z组成曲线的坐标参数，p是彗星长度的参数，默认是0.1。在二维图形中彗星长度为y向量长度的p倍。在三维图形中，彗星长度为z向量长度的p倍。关键字：图像处理；色图；动画制作；彗星轨迹关于MATLAB中图像处理与动画制作问题的研究3AINVESTIGATIONABOUTDEALIMAGEANDCREATECARTOONABSTRACTNO.1.DealimagesinmatlabMatlabbasicsystemprovideseveralsimpleimagesdealfunctions,usethosefunctionstoreadandwriteordisplayimages.Inaddition,matlabincludeastrongimagedealingfunctiontoolbox,maydealimagesmuchprofessional.Fist.Usefunctionimreadtoreadimagefileinmatlabworkplace,andusefunctionimwritetowriteimagesdataandcolormapinimagefile.Theirtransferformatare:A=imread(fname)andimwrite(A,fname,fmt).Amongthethetransferformat,fnamerepresentforthefilenameoftheimagefiletobereadorwritten,fmtrepresentforthefilefrmatoftheimage.Second.Matlabusethefunctionsimageandimagesctodisplayimages.Toensuretheimagesdisplayeffect,yetusefunctioncolormaptointercalatetheimagescolormap.NO.2.CreatecartooninmatlabMatlabcancreatecartoon.Matlabcansaveaseriesoftwodimensionsimagesandthreedimensionsimages,thenplaythemoutinturnlikeamovie.Thiscalledgradualframecartoon.Anotheristodescribeacontrailofaparticle,whichcalledcontrailcartoon.Fist.Thefunctionsinmatlabtocreategradualframecartoonincludegetfrname、movieinandmovie.Amongthosefunctions,getfrnameisusetocutandadopttheinformationofoneimagetoconsistabiglistvector；moviein(n)isusetobuildabigenoughmatrixwhichincludenlisttosavenimagesdata,toprepareforplay；movie(m,n)isusetoplaythemenudefinebymatrixmntimes,onetimeacquiescence.Second.Usefunctioncomettoexhibitthecontrailofonemoveparticleintwodimensionsandcomet3toexhibitthecontrailofonemoveparticleinthreedimensions.Thiscontrailcurvecalledcometcontrailcurve.Thefunctiontransferformatsarecomet(x,y,p)andcomet3(x,y,z,p).关于MATLAB中图像处理与动画制作问题的研究4Amongthem,x,yandzconsistthecoordinateparameter,pisthelengthparameterofthecomet,zeropointoneisacquiescence.Intwodimensions,cometlengthisptimesoftheabsyvector,andinthethreedimensions,cometlengthisptimesoftheabszvector.Keywords:imagedeal；colormap；createcartoon；cometcontrail关于MATLAB中图像处理与动画制作问题的研究5前言MATLAB是MATrixLABoratory(矩阵实验室)的缩写，它自从1984年又美国MathWorks公司推出以来，经过不断改进和发展，现已成为国际公认的优秀的工程应用开发环境。MATLAB广泛应用于工程计算和数值分析领域，它以矩阵为数据操作的基本单位，使得运算变得非常的简捷、方便、高效。MATLAB提供了十分丰富的数值计算函数，且与符号计算语言相结合，使其具有符号运算的功能。MATLAB还有很强的绘图功能，可以绘制各种二维、三维图形，并且可以对图形进行修饰和控制，以增强图形的表现效果。MATLAB具有编程语言的基本特征，可以在其中使用BASIC、FORTRAN、C等传统的编程语言进行程序设计。这样，简单易学，编程效率高。MATLAB包含基本部分和各种工具箱，其基本部分是其核心内容，工具箱对其功能有扩充作用。在高等学校，无论是在课程教学，还是在课程设计、毕业设计等培养环节中，MATLAB的应用都十分普遍，由于MATLAB提供了很多的底层工具，底层程序，这样为使用者减少了很多的底层工作，简捷高效地解决了相关的问题。数学领域里，很多问题的解决是非常繁多的数据，对于数值计算和符号计算，无论计算多么的完善，结果多么的准确，人们还是难以直接从大量的数据中感受它们的具体含义和内在规律，这时，图形就解决了数据不能解决的问题。人们可以通过图形直观感受科学计算的全局意义和内在本质。MATLAB的图像表达能力也是非常强大的，除了可以绘制二维、三维图形外，MATLAB还可以对图形进行标注、视点、颜色、光照等修饰。MATLAB绘图命令有两类：一是直接对图形句柄进行操作的底层绘图命令，二是在底层命令的基础上建立起来的高层绘图命令。高层绘图命令简单明了，方便高效。使用者不需要考虑过多的绘图细节，只需给出基本参数就可以得到所需图形。本课题研究主要针对高层绘图命令及处理命令。1MATLAB7.0支持的图像文件格式3关于MATLAB中图像处理与动画制作问题的研究6MATLAB7.0支持的图像文件格式（括号里的表示相应文件格式的全称）：bmp(WindowsBitmap)、cur(WindowsCursorresources)、gif(GraphicsInterchangeformat)、hdf(HierarchicalDataFormat)、ico(WindowsIconresources)、jpg或jpeg(JointPhotographicExpersGroup)、pbm(PortableBitmap)、pcx(WindowsPaintbrush)、pgm(PortableGraymap)、png(PortableNetworkGraphics)、pnm(PortableAnymap)、ppm(PortablePixmap)、ras(SunRaster)、tifortiff(TaggedImageFileFormat)、xwd(XWindowsDump)。2图像对象属性的详解3MATLAB中可以调用image函数和imagesc函数来创建图像对象。这里与线条对象、片块对象、表面对象以及文本对象类似的，另外，用户还可以设置以调整其屏幕显示外观的属性其中包括CData属性、CDataMapping属性、XData属性和YData属性等。2.1CData属性处理法这种处理法会得到一个数据阵列，当其数据阵列是一维的时候图像为索引图像或灰度图像；当去数据阵列式三维的时候显示的将是真彩色图像。2.2CDataMapping属性处理法这种处理法是决定图像时索引色图像还是灰度图像。如果将该属性设置为“direct”,则得到索引色图像；如果将其属性设置为“scaled”,则得到灰度图像。2.3XData和YData属性处理法这两个属性决定了图像的坐标系统，对于一个m×n的图像来说，其中XData属性默认1n,YData属性默认1m,这样设置的意义如下：（1）图像数据矩阵的左边的列具有一个值为1的x坐标。关于MATLAB中图像处理与动画制作问题的研究7（2）图像数据矩阵的右边的列具有一个值为n的x坐标。（3）图像数据矩阵的上边的列具有一个值为1的y坐标。（4）图像数据矩阵的下边的列具有一个值为n的y坐标。3图像文件的读取MATLAB对第一节里所列出的图像文件格式的读取，这种读取不需要像其他编程语言需要编写大量的代码，只要调用MATLAB提供函数即可。工具箱里的相关函数有imread、imfinfo和imwrite。下面是其使用方法。（1）A=imread(fname),“fname”为指定的灰色或彩色图像，有的版本为：A=imread(fname，fmt)。“fmt”为指定文件的格式。如果该文件不存在当前目录下或MATLAB的路径的目录下，需要指定文件在系统里的完整路径。在imread函数找不到指定路径的图像文件时，MATLAB会试图打开文件名为“fname.fmt”的图像文件。再者就无法读取图像文件，所以在指定文件路径时不能出错，否则讲得不到需要的图像数据。例如在MATLAB的命令窗口输入A=imread(47.jpg)后得到一个很大的图像数据矩阵如图3-1所示。