第4章MATLAB图像处理工具箱

第4章 图像灰度变换
Matlab 对图像的处理功能主要集中在它的图像处 理工具箱（Image Processing Toolbox）中。 图像处理工具箱是由一系列支持图像处理操作的 函数组成，可以进行诸如几何操作、线性滤波和滤 波器设计、图像变换、图像分析与图像增强、数学 形态学处理等图像处理操作。
3 图形图像文件信息的查询

imfinfo函数用于从图像文件中查询其信息。所获取 信息依文件类型不同而不同，至少包含下面内容

文件名
文件格式的版本号 文件的字节大小 图像的长度（像素）
文件格式
文件修改时间 图像的宽度（像素） 每个像素的位数
图像类型（RGB图像、灰度图像还是索引图像） imfinfo('autumn.tif')
Matlab还支持由多帧图像组成的图像序列
真彩色图像
真彩色图像用 R、G、B 3个分量表示1个像素的颜色，
数据结构是一个 m×n×3 的多维数组。如果读取图像中
(100,50)处像素值，可以查看三元组(100,50,1:3)。 真彩色图像可用双精度存储，亮度值范围是［0,1］ 常用存储方法是无符号整型存储 ，亮度值范围为 [0,255]
1 图形图像文件的读取

函数imread可完成图形图像文件的读取操作，其 语法如下

一般：A=imread(filename, fmt) 索引图像：［X, map］=imread(filename, fmt)
[X, map]=imread(‘m83.tif’, ‘tif’)
imdata = imread('ngc6543a.jpg'); image(imdata)
3. grayslice函数
功能：通过设定阈值将灰度图像转换成索引色图像。 格式：X=grayslice(I,n) I=imread('cameraman.tif'); X=grayslice(I,16); imshow(I); figure,imshow(X,bone(16));
4.im2bw函数
4.1 MATLAB图像处理程序的特点

上手容易，开发周期短，见效快。
程序代码编写量明显较小 有专门的图像处理工具箱



MATLAB程序不能脱离MATLAB平台而独立存在
4.2
图像处理工具箱的图像类型
图像处理工具箱支持4种图像类型，它们是：
真彩色图像（RGB images） 索引色图像（index images） 灰度图像（intensity images） 二值图像（binary images）
功能：将灰度图像、索引色图像和真彩色图像转化成二值图像。 格式：BW=im2bw(I, level)
BW=im2bw( X, map, level)
BW=im2bw(RGB, level) level是一个归一化阈值，取值在[0,1]。
I=imread('autumn.tif'); X=im2bw(I,0.5); imshow(I); figure,imshow(X);
info =
Filename: [1x64 char] FileModDate: '01-十月-1996 16:19:44' FileSize: 27387 Format: 'jpg' FormatVersion: '' Width: 600 Height: 650 BitDepth: 24 ColorType: 'truecolor' FormatSignature: '' NumberOfSamples: 3 CodingMethod: 'Huffman' CodingProcess: 'Sequential' Comment: {[1x69 char]}
图像处理工具箱主要有： ＊ ＊ ＊ ＊ ＊ ＊ Image Acquisition Toolbox(图像采集工具箱) Image Processing Toolbox（图像处理工具箱） Signal Processing Toolbox（信号处理工具箱） Wavelet Toolbox（小波分析工具箱） Statistics Toolbox(统计工具箱) Bioinformatics Toolbox(生物信息学工具箱)

>>imshow(X, map)
或者： >>image(X) %用系统当前的颜色表显示索引图像 %将系统当前颜色表设置为map >>colormap(map)
举例： [X, map]=imread(‘trees.tif’); image(X)

其效果等同于： imshow(X, colormap)

imshow(X, gray(64))
灰度图像

存储灰度图像只需要 一个数据矩阵，数据 类 型 可 以 是 double 也 可以是uint8。 存储时会使用一个默 认的调色板来显示图 像。

二值图像

与灰度图像相同，二值图像只需一个数据矩阵，每 个像素只有 2个灰度值。可以采用 uint8或double类型 存储，工具箱中以二值图像作为返回结果的函数都 使用uint8类型。

imwrite函数可以完成图形图像文件的写入操作， 其语法为： imwrite(A, filename, fmt) imwrite(X, map, filename, fmt)
imwrite(X, map, ‘lena.bmp’, ‘bmp’)

缺省的保存方式：uint8数据格式。 Matlab中许多图 像都是8bit，不需要双精度的浮点数据。
A=imread('onion.png'); B=A(50:100,100:150,:); imwrite(B,'onion-part.png') C=imread('onion-part.png'); subplot(1,2,1) image(A);axis image;title('全部') subplot(1,2,2) image(C);axis image;title('部分')
2. gray2ind函数
功能：将灰度图像转换成索引图像。 格式：[X,map]= gray2ind(I,n) n的缺省值为64。
I=imread('cameraman.tif'); [X,map]=gray2ind(I,16); subplot(121),imshow(I); subplot(122), imshow(X,map);
1 2 0 2 1 3
3
4
图像数据
double 调色板 0 0.0627 0 0.2902 0.3820 0 0.0627 0 0.627 07 1
索引图像的表示方法

读入一幅索引图像的语句如下： 显示一幅索引图像，可使用语句：
>>[X, map]=imread(‘trees.tif’);

举例：
[X, map]=imread(‘trees.tif’); image(X) colormap(map); 其效果等同于： imshow(X, map)

MATLAB提供了一些预定义的彩色表

imshow(X, hsv)

imshow(X, autumn)

imshow(X, copper)
例： RGB=imread('autumn.tif'); [X,map]=rgb2ind(RGB,128)
imshow(RGB);
figure,imshow(X,map);
4.4 图像文件的读写和查询

imread：读取图形文件格式的图像；


imwrite：写入图形文件格式的图像；
imfinfo：获取图像的信息； load＼save：以Mat文件加载或保存矩阵数据； imshow：显示加载到Matlab中的图像。
RGB图像的表示方法-三幅分量图像合成
索引色图像
索引图像是把像素值作为RGB调色板下标的图像。 索引色图像包含2个结构，一个是调色板map；另一个 是图像数据矩阵X。 调色板是一个有3列和若干行的色彩映像矩阵，矩阵每 行代表一种色彩，通过3个分别代表红、绿、蓝颜色强 度的双精度数，形成一种特定颜色。 图像数据是uint8或是双精度的。 Matlab中调色板的色彩强度是［0,1］中的浮点数，0 代表最暗，1代表最亮。
map=pink(1024);
X=dither(I,map); imshow(I); figure, imshow(X,map); colorbar
（2）灰度图像抖动成二值图像
I=imread('rice.png'); bw=dither(I);
imshow(I);
figure,imshow(bw);
8. rgb2gray函数
功能：将一幅真彩色图像转换成灰度图像。
格式：I= rgb2gray(RGB)
例：RGB=imread('autumn.tif');
X=rgb2gray(RGB);
imshow(RGB);
figure,imshow(X);
转换效果图
9. rgb2ind函数
功能：将真彩色图像转换成索引色图像。 格式：[X,map] = rgb2ind(RGB,n)
图2 索引色图像的结构
索引图像的数据格式
双精度类:Double (每个元素占8个字节) 整数类：Uint8 (每个元素占1个字节)
图像数组大小：m×n
图像元素取值:[1,p]
图像数组大小：m×n