实验一直方图的理解.doc

实验一 直方图的理解一 实验目的：学习在MATLAB环境下对图像文件的I/O操作，理解图像的直方图，为后续图像处理打下基础。二 实验内容：1图像输入与输出基本操作2灰度图象的直方图及其理解；三 实验仪器1计算机；2 MATLAB程序；3移动式存储器（软盘、U盘等）。4记录用的笔、纸。四 实验原理：1图像输入与输出基本操作（1）图像文件的读取利用imread函数可以完成图像文件的读取操作。常用语法格式为：I=imread(filename,fmt)或I=imread(filename.fmt)；其作用是将文件名用字符串filename表示的、扩展名用字符串fmt（表示图像文件格式）表示的图像文件中的数据读到矩阵I中。当filename中不包含任何路径信息时，imread会从当前工作目录中寻找并读取文件。要想读取指定路径中的图像，最简单的方法就是在filename中输入完整的或相对的地址。MATLAB支持多种图像文件格式的读、写和显示。因此参数fmt常用的可能值有：bmp Windows位图格式jpgorjpeg 联合图像专家组格式tifortiff 标志图像文件格式gif 图形交换格式pcx Windows画刷格式png 可移动网络图形格式 xwd X Window Dump格式（2） 图像文件的写入（保存）利用imwrite完成图像的输出和保存操作，也完全支持也完全支持上述各种图像文件的格式。其语法格式为： imwrite(I,filename,fmt)或imwrite(I,filename.fmt)；其中的I、filename和fmt的意义同上所述。注意事项：当利用imwrite函数保存图像时，MATLAB默认的保存方式是将其简化为uint8的数据类型。与读取文件类型类似，MATLAB在文件保存时还支持16位的PNG和TIFF图像。所以，当用户保存这类文件时，MATLAB就将其存储在uint16中。 （3）图像文件的显示图像的现实过程是将数字图像从一组离散数据还原为一幅可见图像的过程。MATLAB的的图像处理工具箱提供了多种图像显示技术。例如imshow可以直接从文件显示多种图像；image函数可以将矩阵作为图像 ；colorbar函数可以用来显示颜色条；montage函数可以动态显示图像序列。这里仅对常用的显示函数进行介绍。图像的显示imshow函数是最常用的显示各种图像的函数，其调用格式如下： imshow(I,N)； imshow(I,N)用于显示灰度图像，其中I为灰度图像的数据矩阵，N为灰度级数目，默认值为256。例如下面的语句用于显示一幅灰度图像： I=imread(lena.jpg)； imshow(I);如果不希望在显示图像之前装载图像，那么可以使用以下格式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。 注意事项：该文件名必须带有合法的扩展名（指明文件格式），且该图像文件必须保存在当前目录下，或在MATLAB默认的目录下。添加色带colorbar函数可以给一个坐标轴对象添加一条色带。如果该坐标轴对象包含一个图像对象，则添加的色带将指示出该图像中不同颜色的数据值。这对于了解被显示图像的灰度级特别有用。其调用格式为： colorbar 显示多幅图像 显示多幅图像最简单的方法就是在不同的图形窗口中显示它们。imshow总是在当前窗口中显示一幅图像，如果用户想连续显示两幅图像，那么第二幅图像就会替代第一幅图像。为了避免图像在当前窗口中的覆盖现象，在调用imshow函数显示下一幅图像之前可以使用figure命令来创建一个新的窗口。例如：imshow(I1);figure, imshow(I2);figure, imshow(I3); 有时为了便于在多幅图像之间进行比较，需要将这些图像显示在一个图形窗口中。达到这一目的有两种方法：一种方法是联合使用imshow和subplot函数，但此方法在一个图形窗口只能有一个调色板；另一种方法是联合使用subimage和subplot函数，此方法可在一个图形窗口内使用多个调色板。subplot函数将一个图形窗口划分为多个显示区域，其调用格式如下： subplot(m,n,p) subplot函数将图形窗口划分为m（行）n（列）个显示区域，并选择第p个区域作为当前绘图区。2灰度图象的直方图及其理解；直方图是多种空间域处理技术的基础。直方图操作能有效地用于图像增强。除了提供有用的图像统计资料外，直方图固有的信息在其他图像处理应用中也是非常有用的，如图像压缩与分割。直方图在软件中易于计算，也适用于商用硬件设备，因此，它们成为实时图像处理的一个流行工具。直方图是图像的最基本的统计特征，它反映的是图像的灰度值的分布情况。直方图均衡化的目的是使图像在整个灰度值动态变化范围内的分布均匀化，改善图像的亮度分布状态，增强图像的视觉效果。灰度直方图是图像预处理中涉及最广泛的基本概念之一。图像的直方图事实上就是图像的亮度分布的概率密度函数，是一幅图像的所有象素集合的最基本的统计规律。直方图反映了图像的明暗分布规律，可以通过图像变换进行直方图调整，获得较好的视觉效果。五、实验步骤：（1）利用imread函数完成对图像文件的读取操作。（2）利用imwrite函数完成图像的写入（保存）操作。（3）利用imshow函数显示图像。 （4）编程序图示两幅内容不同的图象具有同样的直方图。（1）源代码：I=imread(Couple.bmp);imshow Couple.bmp图像显示：（2）源代码：I=imread(Couple.bmp); imwrite(I,111.bmp)图像显示如上（3.1）源代码：I=imread(Couple.bmp); imshow(I); colorbar;图像显示：显示图像并加入颜色条实验分析：从上可看出该图像是数据类型为uint8的灰度图像，其灰度级范围从0255。（3.2）源代码：I1=imread(lena.bmp); I2=imread(image1.jpg); I3=imread(Couple.bmp); I4=imread(image2.jpg); subplot(2,2,1), imshow(I1); subplot(2,2,2), imshow(I2);subplot(2,2,3), imshow(I3); subplot(2,2,4), imshow(I4);图像显示：在一个图形窗口中显示多幅图像*4（提示）本题主要考查对图像的灰度直方图的认识，图像的灰度直方图仅仅反映了图像中不同灰度等级上分布的像素点的个数情况，并不能反映出像素点的空间位置信息，因此必然存在不同的图像具有相同的灰度直方