数字图像处理实验指导书

《课程名称》实验指导书

适用专业:自动化

课程代码: 84018091 学时: 6 学分: 0.5 编写单位:机械工程及自动化学院编写人:蒋代君

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目录

实验一 Matlab图像处理工具箱的初步练习 .............................................................................................. - 2 - 实验二图像的空域处理方法 ....................................................................................................................... - 5 - 实验三图像的空域处理方法 ....................................................................................................................... - 8 - 实验四图像分割和目标识别 ..................................................................................................................... - 13 -

实验一 Matlab图像处理工具箱的初步练习

一、实验目的和任务

1、初步了解与掌握MA TLAB语言的基本用法；

2、掌握MA TLAB语言中图象数据与信息的读取方法；

3、掌握在MA TLAB语言中图像类型的转换。

二、实验仪器、设备及材料

1、计算机

2、MatLab软件/语言包括图像处理工具箱(Image Processing Toolbox)

3、实验所需要的图片

三、实验原理

将数字图像的RGB表示转换为YUV表示；

Y=0.30R+0.59G+0.11B

U=0.70R-0.59G-0.11B

V=-0.30R-0.59G+0.89B

四、实验步骤

1、阅读资料并熟悉MatLab的基本操作

2、读取MATLAB中的图象数据

3、显示MATLAB中的图象文件。用MATLAB在自建的文件夹中建立m文件，在这个文件的程序中，将MA TLAB目录下work文件夹中的tree.tif 图象文件读出，用到imread，imfinfo等命令，观察一下图象数据，了解一下数字图象在MA TLAB中的处理就是处理一个矩阵的本质。

4、将3中的图象显示出来（用imshow）。

5、对MA TLAB目录下work文件夹中的flowers.tif进行真彩色图像、索引色图像、灰度图像、二值图像之间的相互变换，并显示。

6、进行真彩色图像RGB（lenacolor.jpg）、YIQ图像、HSV图像、YcbCr图像的相互转换，并显示。

五、实验报告要求

1、描述实验的基本步骤；

2、用图片给出步骤4、5、6中取得的实验结果；

六、实验所需图片

lenacolor.jpg

七、实验注意事项

1、学生应提前预习

2、请大家在E盘建一个目录（matlab），在每次启动时都要将这个目录加入到MATLAB的搜索路径中，添加的方法为File----Set Path----Tool---Add Path

八、思考题

1、图像之间转换的基础是什么，为什么可以实现相互的转换

九、附录

MATLAB简介 (1)

MATLAB全称是Matrix Laboratory（矩阵实验室），一开始它是一种专门用于矩阵数值计算的软件，从这一点上也可以看出，它在矩阵运算上有自己独特的特点。实际上MATLAB中的绝大多数的运算都是通过矩阵这一形式进行的。这一特点也就决定了MA TLAB在处理数字图像上的独特优势。理论上讲，图像是一种二维的连续函数，然而在计算机上对图像进行数字处理的时候，首先必须对其在空间和亮度上进行数字化，这就是图像的采样和量化的过程。二维图像进行均匀采样，就可以得到一幅离散化成M×N样本的数字图像，该数字图像是一个整数阵列，因而用矩阵来描述该数字图像是最直观最简便的了。而MATLAB的长处就是处理矩阵运算，因此用MA TLAB处理数字图像非常的方便。MATLAB支持五种图像类型，即索引图像、灰度图像、二值图像、RGB图像和多帧图像阵列；支持BMP、GIF、HDF、JPEG、PCX、PNG、TIFF、XWD、CUR、ICO等图像文件格式的读，写和显示。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、二值图像操作以及形态学处理等图像处理操作。

1、MATLAB中图象数据的读取

A、imread

imread函数用于读入各种图象文件，其一般的用法为

[X，MAP]=imread(‘filename’,‘fmt’)

其中，X，MAP分别为读出的图象数据和颜色表数据，fmt为图象的格式，filename为读取的图象文件（可以加上文件的路径）。

例：[X，MAP]=imread（’flowers.tif’,’tif’）;

B、imwrite

imwrite函数用于输出图象，其语法格式为：

imwrite(X,map,filename,fmt)

imwrite(X,map,filename,fmt)按照fmt指定的格式将图象数据矩阵X和调色板map写入文件filename。

C、imfinfo

imfinfo函数用于读取图象文件的有关信息，其语法格式为

imfinfo(filename,fmt)

imfinfo函数返回一个结构info，它反映了该图象的各方面信息，其主要数据包括：文件名（路径）、文件格式、文件格式版本号、文件的修改时间、文件的大小、文件的长度、文件的宽度、每个像素的位数、图象的类型等。

例：

imfinfo('rice.tif')

2、MATLAB中图象文件的显示

imshow

imshow函数是最常用的显示各种图象的函数，其语法如下：

imshow(X,map)

其中X是图象数据矩阵，map是其对应的颜色矩阵，若进行图象处理后不知道图象数据的值域可以用[]代替map。

需要显示多幅图象时，可以使用figure语句，它的功能就是重新打开一个图象显示窗口。

例：

I=imread(‘rice.tif’);

Imshow(I);

J=imread(‘flowers.tif’);

figure,imshow(J);

3、其它命令有

rgb2gray 将RGB图像转换成灰度图像

ind2gray 将索引色图像转换成灰度图像

rgb2ind 将RGB图像转换成索引色图像

ind2rgb 将索引色图像转换成RGB图像

im2bw 将图像转换成黑白图像