实验一-MATLAB数字图像处理初步-河北工业大学

实验一MATLAB数字图像处理初步

网络121XXX

一、实验目的与要求

1.熟悉及掌握在MATLAB中能够处理哪些格式图像。

2.熟练掌握在MATLAB中如何读取图像。

3.掌握如何利用MATLAB来获取图像的大小、颜色、高度、宽度等等相关信息。

4.掌握如何在MATLAB中按照指定要求存储一幅图像的方法。

5.图像类型转换。

二、实验原理及知识点

1、数字图像的表示和类别

一幅图像可以被定义为一个二维函数f(x,y),其中x和y是空间(平面)坐标，f在

任何坐标处(x,y)处的振幅称为图像在该点的亮度。灰度是用来表示黑白图像亮度的一

个术语，而彩色图像是由单个二维图像组合形成的。例如，在RGB彩色系统中，一幅彩

色图像是由三幅独立的分量图像(红、绿、蓝)组成的。因此，许多为黑白图像史理开发

的技术适用于彩色图像处理，方法是分别处理三副独立的分量图像即可。

图像关于x和y坐标以及振幅连续。要将这样的一幅图像转化为数字形式，就要

求数字化坐标和振幅。将坐标值数字化称为采样；将振幅数字化成为量化。采样和量化

的过程如图1所示。因此，当f的x、y分量和振幅都是有限且离散的量时，称该图像

为数字图像。

作为MATLAB根本数据类型的数值数组本身十分适于表达图像，矩阵的元素和图像

的像素之间有着十分自然的对应关系。

图1图像的采样和量亿

根据图像数据矩阵解释方法的不同，MATLAB把其处理为4类：

>亮度图像(Inlensityimages)

>二值图像(Binaryimages)

>索引图像(Indexedimages)

>RGB图像(RGBimages)

(1)亮度图像

一幅亮度图像是一个数据矩阵，其归一化的取值表示亮度。假设亮度图像的像素都

是uint8类或uintl6类,那么它们的整数值范围分别是［0,255］和［0,65536］。假设图像

是double类,那么像素取值就是浮点数。规定双精度型归一化亮度图像的取值范围是［(),

1］

(2)二值图像

一幅二值图像是一个取值只有0和1的逻辑数组。

(3)索引图像

索引颜色通常也称为映射颜色，在这种模式下，颜色都是预先定义的，并且可供选

用的•组颜色也很有限，索引颜色的图像最多只能显示256种颜色。

一幅索引颜色图像在翱像文件里定义，当翻开该文件时，构成该图像具体颜色的索

引值就被读入程序里，然后根据索引值找到最终的颜色。

⑷RGB图像

一幅RGB图像就是彩色像素的一个MxNx3数组，其中每一个彩色相似点都是在

特定空间位置的彩色图像相对应的红、绿、蓝三个分量。按照惯例，形成一幅RGB彩

色图像的三个图像常称为红、绿或蓝分量图像。

2、数据类和图像类型间的转化

表1中列出了MATLAB和IPT为表示像素所支持的各种数据类。表中的前8项称

为数值数据类，第9项称为字符类，最后一项称为逻辑数据类。

工具箱中提供了执行必要缩放的函数(见表2)o以在图像类和类型间讲行转化。

表ITMATLAB和IPT支持数据类型

名称描述

double双精度浮点数，范围为_103。8_103。8

uint8无符号8比特整数，范围为［0255］

uintl6无符号16比特整数,范围为［065536］

uint32无符号32比特整数，范围为［04294967295］

int8有符号8比特整数,范围为［-128127］

intl6有符号16比特整数，范围为［-3276832767］

int32有符号32比特整数，范围为［-2147483648

2147483647］

single单精度浮点数，范围为_1()3。8_io3O8

char字符

logical值为0或1

表1-2格式转换函数

名称将输入转化为有效的输入图像数据类

im2uint8uinl8logical,uint8,uintl6和doulbe

im2uint16uint16Iogical,uint8,uintl6和doulbe

mat2graydouble,范围为[01]double

im2doubledoublelogical,uint8,uinll6和doulbe

im2bwlogicaluint8,uint16和double

下面给出读取、压缩、显示一幅图像的程序(％后面的语句属于标记语句，编程时可不

用输入)

I=imread(，原图像名%读入原图像,tif格式

whosI%显示图像I的根本信息

imshow(I)%显示图像

Imfinfo%查询图像文件信息

imwrite;%压缩存储图像

例如：imwrite。,'1.jpg','jpg','quality',80)就是以质量因子80压缩，100就是不变，图像尺寸不变，像素值会发

生变化，图像会变得越来越模糊。可以看压缩后图像与原始图像的大小发生变化。

%显示多幅图像，其中n为图形窗口的号数

figure(n),imshow('filename');

gg=im2bw('filename');%将图像转为二值图像

figure,imshow(gg)%显示二值图像

三、实验内容及步骤

1.利用imread()函数读取一幅图像，假设其名为football.jpg,存入一个数组中；

»I=imread('football.jpg');

2.利用whos命令提取该读入图像football.jpg的根本信息；

»whos

NameSizeBytesClass

I256x320x3245760uint8array

ans1x11966structarray

Grandtotalis245874elementsusing247726bytes

3.利用imshow()函数来显示这幅图像；

»imshow(I)

4.利用imfinfo函数来获取图像文件的压缩，颜色等等其他的详细信息；

»imfinfo('football.jpg1)

ans=

Filename:'C:\MATLAB7\loolbox\images\imdemos\footbalLjpg'

FileModDate:'01-Mar-200109:52:38'

FileSize:27130

Format:'jpg'

FormatVersion:"

Width:320

Height:256

BitDepth:24

ColorType:'truecolor'

FormatSignaturc:"

NumberOfSamples:3

CodingMethod:'Huffman'

CodingProcess:'Sequential'

Comment:{)

5.利用imwrite()函数来压缩这幅图象，将其保存为一幅压缩了像素的jpg文件屋设

为footballnew.jpg；语法：imwrite(原图像,新图像,'qualityq),q取0-100。

»imvvrite(L'footbaLjpg','quality',10);

6.用imread()读入索引图像:kids.tif；

»K=imread('kids.lifI；

7.同样利用imwrite。函数将最初读入的tif图象另存为一幅bmp图像，设为

kids_index.bmpo

»imwrite(K,'kids_index.bmp');

8.用imfinfo。获取图像football.jpg和kids.tif的大小；

»imfinfo('football.jpg,)

Width:320Height:256

»imfinfoCkids.tif)

Width:318Height:400

9.用figure,imshow。分别将football.jpg和kids.tif显示出来，观察两幅图像的质量。

10.用而2bw将一幅灰度图像转化为二值图像，并且用imshow显示出来观察图像

的特征。

»a=imread('football.jpg');

»e=rgb2gray(a);

»f=im2bw(e);

»

imshow(f)；

11.用imread翻开一幅图像，在MATLAB中用程序绘制其灰度直方图。（不要用

MATLAB中自带的函数imhist和histeq实现）。

»l=imread('football.jpg');

»[rowszcols]=size(l);

»zhifang=zeros(l/256);

»fori=0:255

zhifang(l,i+l)=length(find(l==i))/(rows*cols);

end

»figure(l);

»bar(0:255,zhifang/grouped');

0.016

12.将一幅彩色图像转换成256级灰度图像，进行4倍和16倍减采样，弃对减采

样的效果进行描述

>>a=imread(*football.jpg*);

>>e=rgb2gray(a);

>>imshow(e);©

>>form=l:2

figure

[width,height]=size(b);

c=zeros(floor(width/(2*m)),floor(height/(2*m)));

k=l;

n=l;

fori=l:(2*m):width

forj=l:(2*m):height

c(kzn)=b(izj);

n=n+l；

end

k=k+l；

n=l;

end

imshow(uint8(c));

ifm==l

title-4倍减采样，)；

else

title「16倍减采样D；

End

13.将一幅彩色图像转换成256、64、32、8、2级灰度图像，并对灰度减小后的图

像效果进行描述。

14.>>a=imread(,football,jpg*);

15.»b=rgb2gray(a);

16.>>figure

17.>>imshow