Matlab课程设计-MATLAB仿真软件进行图像的输入、输出和格式变换.doc

此文档收集于网络，如有侵权，请联系网站删除学 号： 0120828460130课 程 设 计题 目Matlab课程设计-MATLAB仿真软件进行图像的输入、输出和格式变换学 院学院专 业通信工程班 级姓 名指导教师2010年月日课程设计任务书学生姓名： 专业班级： 指导教师： 工作单位： 信息工程学院 题 目: MATLAB仿真软件进行图像的输入、输出和格式变换 初始条件：仿真软件matlab数字信号处理与图像处理基础知识。要求完成的主要任务:MATLAB仿真软件进行图像的输入、输出和格式变换。要求：读取、保存和显示不同格式的图像，并进行图像格式的相互变换如索引图像、灰度图像、RGB图像和二值图像的相互转换时间安排：第15周:理论讲解. 第20周:理论设计. 仿真调试.撰写试验报告,准备答辩第21周:答辩指导教师签名： 2011年12 月 4 日系主任（或责任教师）签名： 年 月 日目录摘要3Abstract4第一章 图像文件格式及图像类型511 MATLAB支持的几种图像文件格式：512 MATLAB几种图像类型6第二章 图像的输入921从图形图像上读取数据9第三章 图像的输出113.1以图像形式输出（图像的显示）113.1.1索引图像的显示113.1.2灰度图像的显示133.1.3二值图像的显示143.1.4 RGB图像的显示153.2以图像文件的形式输出（图像文件形式之间的转换）15第四章 图像的保存17第五章 图像类型转换185.1 RGB转换成灰度图像185.2 灰度图像转换为索引图像195.3 灰度图像转化为二值图像205.4 RGB图像转化为索引图像21课设总结23参考文献24摘要MATLAB是集数值计算，符号运算及图形处理等强大功能于一体的科学计算语言。作为强大的科学计算平台，它几乎能够满足所有的计算需求。MATLAB 本身就是功能强大的数据可视化工具，可以通过各种形式显示分析数据，例如灰度直方图、等高线、蒙太奇混合、像素分析、图层变换以及材质贴图等。利用可视化的图形，不仅能够评估图形图像的特性，还能够分析图像中的色彩分布等情况。本次课程设计介就是Matlab环境下的一些最基本的图像处理操作，如读取、保存和显示不同格式的图像，并进行图像格式的相互变换如索引图像、灰度图像、RGB图像和二值图像的相互转换AbstractMATLAB is a scientific computing language that adds the function of numerical computing and graphics processing, symbols together. As a powerful scientific computing platforms, it can almost satisfy all the calculations that needs. MATLAB itself is a powerful tool of data visualization that can display data through various forms, such as graylevel histogram, contours, montage mixing, pixel analysis, the layer texture and transformation. With visual graphics, it can not only evaluate image characteristics, but also analyze the distribution of color image.The purpose of the practice of introducing Matlab environment is the most basic of some image processing operations, such as read, write, image information and image format, size and gray telescopic; etc. Through the experiment mastery of image histograms depicts method, deepen the histogram image feature and the relationship between the shape of understanding,and to deepen the understanding of histogram equalization algorithm.第一章 图像文件格式及图像类型11 MATLAB支持的几种图像文件格式：JPEG（Joint Photogyaphic Expeyts Group）：一种称为联合图像专家组的图像压缩格式。 BMP（Windows Bitmap）：有1位、4位、8位、24位非压缩图像，8位RLE（Run length Encoded）的图像。文件内容包括文件头（一个BITMAP FILEHEADER数据结构）、位图信息数据块（位图信息头BITMAP INFOHEADER和一个颜色表）和图像数据。PCX（Windows Paintbrush）：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。TIFF（Tagged Iamge File Format）：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。PNG（Portable Network Graphics）：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。GIF（Graphics Interchange Format）：任何1位到8位的可交换的图像。HDF（Hierarchial Data Format）：有8位、24位光栅图像数据集。ICO（Windows Icon resource）：有1位、4位、8位非压缩图像。CUR（Windows Cursor resource）：有1位、4位、8位非压缩图像。XWD（X Windows Dump）：包括1位、8位Zpixmaps，XYBitmaps，XYPixmmmaps。RAS（Sun Raster image）：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。PBM（Portable Bitmap）。PGM（Portable Graymap）。PPM（Portable Pixmap）。12 matlab几种图像类型MATLAB支持五种图像类型，即二值图像、索引图像、灰度图像、RGB图像和多帧图像阵列。索引图像：它的数据信息包括一个数据矩阵和一个双精度色图矩阵，它的数据矩阵中的值直接指定该点的颜色为色图矩阵中的某一种。色图矩阵中，每一行表示一种颜色，每行有三个数据，分别表示该种颜色中红、绿、蓝的比例情况，所有元素值都在0，1内。表1-1 索引图像的特征 双精度类:Double(每个元素占8个字节)整数类：Unit8(每个元素占1个字节)整数类（Unit16）(每个元素占2个字节)索引图像图像数组大小：mn图像元素取值:1,p色度矩阵：p3色度元素值：0,1图像数组大小：mn图像元素取值:0,p-1色度矩阵：p3色度元素值：0,255图像数组大小：mn图像元素取值:0,p-1色度矩阵：p3色度元素值：0,65535图 1-1 索引图像对应的色度元素值灰度图像：数据矩阵中的元素值一般都在0,1或0,255之间，灰度图像根据这些数据利用线性插值来和色图中的颜色种类匹配。灰度图像一般看起来是一副黑白图像，但是色彩明暗度较二值图像更为丰富。因为每一个像素点的取值在0,1或0,255之间。灰度图像读入matlab中是一个二维的平面矩阵，其中行与列的乘积代表其图片中像素点的个数。表1-2 灰度图像的特征灰度图像图像数组大小：mn图像元素值:0,1色度矩阵：p3色度元素值：0,1图像数组大小：mn图像元素值:0,255色度矩阵：p3色度元素值：0,1图像数组大小：mn图像元素值:0,65535色度矩阵：p3色度元素值：0,1图1-2 灰度图像的色度元素值 3）二值图像：数据矩阵中的元素值只是0或1。读入matlab也是一个二维矩阵。二值图像读入matlab中也是一个二维的平面矩阵，但像素点取值只限于0，1。 表1-3 二值图像的特征二值图像图像数组大小：mn图像元素值：0或1图像数组大小：mn图像元素值：0或1图1-3 二值图像的元素值4）RGB图像：图像中每个象素的颜色用三个数据来存储，分别指定红、绿、蓝三原色在象素颜色中的比例关系，组成一个三维数组，读入matlab后是一个三维的矩阵。 RGB图像就是采用红、绿、蓝作为三原色的，其中R为红色，G为绿色，B为蓝色。这样这个三维矩阵A就可以表示成一个彩色矩阵，也就是一张数字图像可以在matlab中读成一个矩阵A。这个三维矩阵的第一维就是上图中第一层代表红色数值，第二维为第二层代表绿色数值，第三维为第三层代表蓝色数值。也可以这样理解：将索引图像中的数据矩阵中每一个像素点直接加载上色图矩阵中对应的颜色值。 表 1-4 RGB图像的特征双精度类:Double(每个元素占8个字节)整数类：Unit8(每个元素占1个字节)整数类（Unit16）(每个元素占2个字节)真彩图像数组大小：mn3(:,:,1)红色分量(:,:,2)绿色分量(:,:,3)蓝色分量元素取值：0,1（无调色板）数组大小：mn3(:,:,1)红色分量(:,:,2)绿色分量(:,:,3)蓝色分量元素取值：0,255（无调色板）数组大小：mn3(:,:,1)红色分量(:,:,2)绿色分量(:,:,3)蓝色分量元素取值：0,65535（无调色板）图1-4 RGB图像的色度元素值第二章 图像的输入21从图形图像上读取数据MATLAB提供了一个重要的用于图像文件的读写的指令-从图像文件中读取数据的imread， imread的常见调用格式为：A=imread(filename,fmt)其作用是将文件名用字符串filename表示的，扩展名用fmt表示的图像文件中的数据读到矩阵A中。如果filename所指的为灰度级图像，则A为一个二维矩阵；如果filename所指的为RGB图像，则A为一个mn3的三维矩阵。Filename表示的文件名必须在MATLAB的搜索路径范围内，否则需指出其完整路径。imread的其他几种重要的调用格式为：X,map=imread(filename,fmt)=imread(filename) = imread(URL,) = imread(,idx) (CUR,ICO and TIFF only) = imread(,frames,idx) (GIF only) = imread(,ref) (HDF only) = imread(,BackgroundColor,BG) (PNG only)A,map,alpha = imread() (ICO,CUR and PNG only)上面一些参数的含义如下：idx是指读取图标（cur、ico、tiff）文件中第idx个图像，默认值为1。frame,idx是指读取gif文件中的图像帧，idx值可以是数量、向量或all。ref是指整数值。alpha是指透明度。 【例】I=imread(E:YOYOworkcolor.jpg,jpg); %图像数据的读取，将图像数据放入矩阵A中，颜色数据放入矩阵M中imshow(I);title(原图像); 图2-1 inread举例说明第三章 图像的输出3.1以图像形式输出（图像的显示）以图像形式输出，其实质就是图像的显示。函数为image(imshow).图3-1 图像输出的框图根据不同的图像形式，有一些不同的显示方法。3.1.1索引图像的显示索引图像包含一个数据矩阵A，一个颜色映射矩阵map。像素颜色内数据矩阵X作为索引值向矩阵map进行索引。1可以用下面代码来显示一幅索引图像：image（A）colormap（map）.【例】I=imread(E:YOYOworksuoyin.jpg,jpg); %图像数据的读取，将图像数据放入矩阵A中，颜色数据放入矩阵M中image(I);colormap(map);图 3-2 索引图的显示举例12使用imshow命令显示索引图像，则需要指定图像矩阵和调色板:Imshow(A,map)在显示一幅索引图像时，inshow函数将设置句柄图形属性来控制颜色显示方式。【例】I=imread(E:YOYOworksuoyin.jpg,jpg); %图像数据的读取，将图像数据放入矩阵A中，颜色数据放入矩阵M中imshow(I,map);图 3-3 索引图像的显示举例23.1.2灰度图像的显示一幅灰度 图像是一个数据矩阵I1imshow(I,low,high)以灰度范围low,high显示图像，如果不知道灰度范围，可以用imshow(I,)显示。【例】按最大灰度范围显示命令窗口输入：I=imread(E:YOYOworkattention1.jpg); %图像数据的读取，将图像数据放入矩阵A中，颜色数据放入矩阵M中imshow(I,);title(原图像);colorbar图 3-4 灰度图像的显示举例12 imshow(I,n)显示灰度级为n的图像，n缺省为256。【例】按256灰度级显示I=imread(E:YOYOworkattention1.jpg); %图像数据的读取，将图像数据放入矩阵A中，颜色数据放入矩阵M中imshow(I,256);title(原图像);colorbar图 3-5 灰度图像的显示举例23.1.3二值图像的显示imshow(BW)显示二值图像。【例】显示二值图像bw=imread(E:YOYOworktwo value.jpg); %图像数据的读取，将图像数据放入矩阵A中，颜色数据放入矩阵M中imshow(bw);title(原图像);colorbar图 3-6 二值图像的显示举例3.1.4 RGB图像的显示imshow(RGB)显示真彩色图像。【例】rgb=imread(E:YOYOworkcolor.jpg,jpg); %图像数据的读取，将图像数据放入矩阵A中，颜色数据放入矩阵M中imshow(rgb);图 3-7 RGB图像的显示举例3.2以图像文件的形式输出（图像文件形式之间的转换）以图像文件的形式输出，其实质是图像文件形式之间的转换。图 3-8 图像文件形式的输出框图格式是：imwrite(A,filename,fmt) 保存无调色板的图像imwrite(X,map,filename,fmt) 保存有调色板的图像imwrite(,filename) 文件名中含格式imwrite(,Param1,Vall,Param2,Val2,) 指定保存参数（其中imwrite(,Param1,Val1,Param2,Val2)可以让用户控制HDF、JPEG、TIFF等一些图像文件格式的输出特性。）在MATLAB中，默认的保存类型是uint8。由于PNG和TIFF格式支持16位的图像，所以保存这类图像时，保存类型就是uint16。文件格式：bmp、jpg、pcx、tif。【例】将tif图像保存为jpg图像x,map=imread(picture.tif);imwrite(x,map,picture.jpg,JPG,Quality,75)第四章 图像的保存图像的保存一般有四种方式：1.从菜单保存可以保存为fig，egs,jpeg,gif,png,bmp等格式2.复制粘贴Edit-copy figure，在粘贴其他程序。3.Saveas函数 Saveas(gca,filename,fileformat)4.print函数 第五章 图像类型转换图5-1 图像类型转换框图5.1 RGB转换成灰度图像I=imread(E:YOYOworkcolor.jpg,jpg); %图像数据的读取，将图像数据放入矩阵A中，颜色数据放入矩阵M中K=rgb2gray(I) imshow(K);图 5-2 RGB转换成灰度图像举例5.2 灰度图像转换为索引图像I=imread(E:YOYOworkcolor.jpg,jpg); %图像数据的读取，将图像数据放入矩阵A中，颜色数据放入矩阵M中K=rgb2gray(I);Y=gray2ind(K);imshow(Y);图 5-3灰度图像转换为索引图像5.3 灰度图像转化为二值图像I=imread(E:YOYOworkcolor.jpg,jpg); %图像数据的读取，将图像数据放入矩阵A中，颜色数据放入矩阵M中K=rgb2gray(I);Y=im2bw(K);imshow(Y);图 5-4灰度图像转化为二值图像举例5.4 RGB图像转化为索引图像I=imread(E:YOYOworkcolor.jpg,jpg); %图像数据的读取，将图像数据放入矩阵A中，颜色数据放入矩阵M中X,map=rgb2ind(I,3);imshow(X,map);图 5-5 RGB图像转化为索引图像课设总结为期一个星期的课程设计已经结束，在这一星期的学习、设计过程中我感触颇