利用matlab进行图像处理

1、利用MATLAB进行简单的图像处理 摘要：针对在大二上学期所学科目MATLAB实用教程（第3版）中没有明确指出我们可以利用MATLAB进行图像处理的的情况，在翻阅大量关于MATLAB图像处理的书籍后，作此论文介绍关于MATLAB在图像处理的应用关键词：MATLAB，图像处理，应用(一)相关知识1、关于MATLAB图像处理的相关介绍MATLAB是Matrix Laboratory的缩写,它既表示一种交互式的数值计算软件,又表示一门高级科学计算语言，是MathWorks公司的商业软件。从1984年推出至今,经过不断的完善与发展,已成为覆盖多个学科的国际公认优秀的数值计算仿真软件。许多复杂的计算问题

2、只需短短几行代码就能在MATLAB中实现。作为一个跨平台软件,MATLAB已推出 Unix, Windows,和 Mac等十多个操作系统的版本,大大方便了在不同操作系统平台下的研究工作,目前最新版的Matlab是Matlab2014它秉承以往版本的优点并且人机界面友好,非常容易使用1。 MATLAB语法结构简单，具有高质量的图形可视化效果和强大的界面设计能力，因而在数字图像处理中有着其他语言所无法比拟的优势，已成为近几年来国内外处理图像使用最为广泛的优秀科技软件之一。在本论文中介绍的是数字图像的处理，它具有精度高、处理方便、重复性好的特点2、MATLAB支持的几种图像文件格式：JPEG:一种称

3、为联合图像专家组的图像压缩格式。 BMP：有1位、4位、8位、24位非压缩图像，8位RLE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：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：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：包括1位、2位、4位、8位和16位灰度图像，

4、8位和16位索引图像，24位和48位真彩色图像。GIF：任何1位到8位的可交换的图像。HDF：有8位、24位光栅图像数据集。ICO：有1位、4位、8位非压缩图像。CUR：有1位、4位、8位非压缩图像。XWD：包括1位、8位Zpixmaps，XYBitmaps，XYPixmmmaps。RAS：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。PGM。PPM。 3、MATLAB支持的图像类型：(1) 二值图像图像为m*n的整数矩阵，元素值范围0，1(uint8） 图像为m*n的整数矩阵，元素值范围0，1(uint16）(2) 索引图像图像为m*n的整数矩阵，元素范围为0

5、，p(uint8）图像为m*n的整数矩阵，元素范围为0，p(uint16）(3) 灰度图像图像为m*n的浮点数矩阵，元素值范围0，p(uint8）图像为m*n的整数矩阵，元素值范围0，255或0，65535(uint16）(4) RGB图像图像为m*n*3的浮点数矩阵，元素值范围0，1(uint8）图像为m*n*3的整数矩阵，元素值范围0，255或0，65535(uint16）(5) 多帧图像阵列多帧图像阵列是由多帧图像组成，每一帧图像可以为前四种图像中的一种，但组成一个多帧图像的阵列必须为同一种。Cat函数可以将具有先买个桶尺寸的几个独立图像存成多帧文件。对于多帧图像也可以从中提取单帧。2(

6、2) 用MATLAB对图像进行处理1、 MATLAB图像处理入门实例在MATLAB中，用于图像文件信息查询的函数是imfino，其调用格式如下：格式调用说明info=info(filemant)filename是文件名info=info(filename,fileformat）fileformat是文件格式由于该函数获取的信息依赖与文件类型的不同而不同，但至少包含以下内容：l 文件名l FileModData：文件最后的修改时间l FileSize：文件大小，单位字节l Format：文件格式l FormateVersion：文件格式的版本号l Width：图像的宽度，单位为像素l Heigh

7、t：图像的高度，单位为像素l BitDepth：图像的位深l ColorType：图像的类型如，用imfinfo函数，查询图像a.bmp的信息info = Filename: I:Matlab论文a.bmp FileModDate: 28-Nov-2014 17:50:18 FileSize: 2716054 Format: bmp FormatVersion: Version 3 (Microsoft Windows 3.x) Width: 905 Height: 1000 BitDepth: 24 ColorType: truecolor FormatSignature: BM NumCo

8、lormapEntries: 0 Colormap: RedMask: GreenMask: BlueMask: ImageDataOffset: 54 BitmapHeaderSize: 40 NumPlanes: 1 CompressionType: none BitmapSize: 2716000 HorzResolution: 2835 VertResolution: 2835 NumColorsUsed: 0 NumImportantColors: 02、 图像文件的读取MATLAB利用函数imread来实现图像文件的读取操作，该函数调用格式如下表调用格式说明A=imread（fil

9、ename,filemat)filename是文件名，fileformat为文件格式，返回A为图像数据矩阵A,map=imread(filename,filemat)map为图像的颜色表，其他参数同上=imread（filename）同上=imread（，idx）只适用与*.tif格式=imread（，rcf）只适用于*.HDF格式通常情况下，通过imread函数读取的大多数图像都是8位的，当把这些图像加载到内存中时，MATLAB就将其储存在uint8中此外，MATLAB还支持16位PNG和TIFF图像，当用户读取这类图像时，MATLAB就将其储存在类uint16中，而对于索引图像来说，即使图

10、像矩阵本身是uitn8或uint16的，imread函数仍将颜色映射表读取并存储在双精度浮点类型的矩阵中3、 常见的图像文件的显示1 用户可以调用imshow函数来显示一幅图像调用格式说明imshow(I,n)I为要显示的图像的数据矩阵，n为整数，代表所要显示的图像的灰度等级，默认为256imshow(I,low，high)low，high为图像的值域，但要注意，在很多情况下经处理的图像数据的值域都会发生变化imshow(BW)BW为要显示的二值图像imshow(X,map)X代表索引图像的数据矩阵，map为其颜色映射表imshow(RGB)RGB为真彩色图像的m*n*3的数据阵列Imshow

11、 filename通过文件名filename直接显示图像另外还可以利用colorbar函数将颜色条添加到坐标轴中和利用montage函数同时显示多帧图像阵列还可以利用immove函数，从多帧图像中创建MATLAB电影例如：用imshow函数显示b.bmp图像4、 图像文件的保存MATLAB中利用函数imwrite来实现图像文件的保存操作，该函数调用格式如下调用格式说明imwrite(A,filename,fileformat)A是要保存的图像矩阵，filename是文件名，fileformat是文件格式imwrite（X，map，filename，fileformat）X代表索引图像的数据矩阵

12、，map为颜色映射表imwrite（，filename）同上imwrite（，Parameter，Value，）Parameter和Value用于控制HDF，JPEG，TIFF等图像文件的输出特性如下例：读取b图像，对原始图像执行取反操作，显示原始图像和结果图像，并将取反后的图像保存为c1（3） 图像运算1、 图像的点运算1 点运算的定义对于一幅输入图像，若输出图像的每个点的灰度值由输入像素点决定，那么这样的图像变换称为图像的点运算，也就是该点像素灰度的输出值仅是本身灰度的单一函数。点运算的结果由灰度变换函数确定，如下式所示B(x，y)=fA(x，y)注意：与局部运算的差别：输入像素与输出像素

13、一一对应 与几何运算的差别：不改变图像的空间关系 又称为对比度增强，对比度拉伸或灰度变换2 点运算的种类线性点运算:非线性点运算：其中0作用是把图像中间灰度的对比度拉大，两端（高亮和过暗区）则变化很小；而与上式作用效果相反实例如下：a. 对原始a图像进行上述现行变换（分别保存为d1，d2，d3，d4，d5）b. 用函数对b图像进行非线性变换（分别保存为e1，e2，e3）点运算和直方图1) a图像的直方图变化情况（分别保存为f1，f2）实验如下：2)直方图均衡化直方图的均衡化可有histeq函数和adapthistep函数完成，它们的调用格式如下表：调用格式说明histeqB=histeq(A)

14、对A图像进行直方图均衡化，默认阶数为255B=histeq(A，n)把图像A的灰度阶变为n阶B=histeq(A,hgram)把图像A的直方图调整为和hgram相同adapthisteqB=adapthisteq(A)对图像A进行限制对比度直方图均衡化，返回图像BB=adapthisteq(A，param1，val1，param2，val2)param1，val1，param2和val2为限制参数和取值两者的对比如下：分别用histeq函数和adapthisteq函数对b.bmp进行处理，对比两者的不同,（分别保存为h1，h2，h3）实验如下：不难看出，adapthisteq函数的结果在高亮区

15、和暗区的增强能力要远优于histeq函数，图像视觉效果更加清晰，但该函数毋庸置疑的缺点是增加了不少计算量，在图像较大的情况下要注意参数的选择，尽量减少分块的个数。2. 图像的代数运算1 图像的加法图像的加法可以用函数imadd实现调用格式如下：调用格式说明Z=imadd(a,b)A为图像，若b是一副图像，则Z为了两个图像的求和，此时要求b的尺寸必须和a的相等；若b为一个标量，则Z表示对图像a整体加上某个值，即图像的亮度调整实例如下：用imadd对a图像和c图像进行加法运算（分别保存为i1，i2，i3，i4）2 图像的减法图像的减法可用imsubtract函数和imabsdiff函数实现，调用格

16、式如下表：调用格式说明z=imsubtract（a，b）差值小于0的赋值为0，a，b的要求和imadd相同Z=mabsdiff（a，b）差值取绝对值实例如下:用imsubtract进行c图像减d图像操作（保存为j1，j2，j3）3 图像的乘法和除法图像的乘法和除法可以利用immultiply函数和imdivide函数实现，他们的调用格式如下表：调用格式说明z=immultiply（a，b）a为图像，若b是一副图像，则z为两个图像的乘积，此时要求b的尺寸跟a的尺寸相同，若b是一个标量，则z表示对a图像整体上乘上某个值，即增加亮度调整Z=imdivide（a，b）a为图像，若b是一副图像，则z为两

17、个图像的商，此时要求b的尺寸跟a的尺寸相同，若b是一个标量，则z表示对a图像整体上除以某个值，即增加亮度调整实例如下:分别用immultiply函数和imdivide函数对c图像和d图像进行处理（分别保存为k1，k2，k3，k4）33. 图像的几何变换1 图像的几何变换公式如下：正变换：和逆变换：用上两个变换和strel函数，translate（se，y x）函数和imdilate函数可以实现图像的平移，其中strel函数用来创建形态学结构元素的，translate（se，y x）函数来使原结构元素se上y和x方向平移，imdilate函数用来形态学膨胀实例如下，用上述函数实现a图像的平移（保

18、存为l1）2 图像镜像图像镜像可用下列函数表示b=imtransform（a，TFORM，method);TFORM=makeform(transformtype,matrix);%空间变换结构其中method的合法值是bicubic，双三次插值，bilinear，双线性插值，nearest，最近邻插值实例如下：将b图像进行镜像变换（保存为m1，m2，m3）3. 图像的中心旋转图像的中心旋转可由下列函数实现：B=imrotate（A，angle，method，crop）；其中angle为旋转角，正值为逆时针旋转，可选参数method为imrotate函数指定方法，crop选项会裁剪旋转后增大的图像，和原图像保持同样的大小实例如下：用上述函数将图b旋转30度（保存为n1，n2）(4) 小波分析在图像的处理应用1. 小波分析简介小波分析是建立在泛函分析，Fourier分析，样条分析基础上的新的分析处理工具。它又称为多变分析，在时域和频域同时具有良好的局部化特性，常被誉为信号分析的“数学显微镜”。分类函数名说明分解函数dw