第10章 图像特征描述MATLAB版
Matlab中的图像特征提取和图像分类技术
Matlab中的图像特征提取和图像分类技术图像特征提取和图像分类是计算机视觉领域中的重要研究方向。
通过对图像进行特征提取和分类，可以实现图像识别、目标检测等应用。
Matlab作为一种强大的科学计算软件，提供了丰富的功能和工具箱，能够方便快捷地实现图像特征提取和分类的算法。
一、图像特征提取图像特征提取是将图像从像素级别转换到语义级别的过程。
常用的图像特征包括颜色、纹理、形状等。
在Matlab中，有多种方法可以进行图像特征提取。
1.1 颜色特征提取颜色在图像中起着重要的作用，可以通过颜色特征来描述图像的内容。
在Matlab中，可以使用RGB颜色空间、HSV颜色空间等来表示和提取图像的颜色特征。
通过计算图像中每个像素的颜色分量，可以获得图像的颜色直方图、颜色矩等特征。
1.2 纹理特征提取纹理是图像中细微的、规律性的结构特征。
在Matlab中，可以使用灰度共生矩阵（GLCM）等方法来提取图像的纹理特征。
GLCM是描述图像灰度分布的一种统计方法，通过计算图像中像素之间的灰度关系，可以得到纹理特征如对比度、能量、熵等。
1.3 形状特征提取形状是图像中物体的外形特征，常用的形状特征包括边缘、轮廓、几何形状等。
在Matlab中，可以使用边缘检测算法、轮廓提取算法等来提取图像的形状特征。
通过识别图像中物体的边缘和轮廓，可以得到图像的形状描述符。
二、图像分类技术图像分类是将图像分为不同类别的过程，是计算机视觉中的重要应用之一。
在Matlab中，有多种方法可以实现图像分类。
2.1 传统机器学习方法传统的图像分类方法主要基于机器学习算法，如支持向量机（SVM）、K近邻（KNN）等。
在Matlab中，可以使用机器学习工具箱来实现基于特征向量的图像分类。
通过提取图像的特征向量，并使用机器学习算法进行训练和分类，可以实现准确的图像分类。
2.2 深度学习方法深度学习是近年来兴起的一种图像分类技术，利用深度神经网络来学习图像的特征表示。
Matlab中的图像特征选择方法与应用案例
Matlab中的图像特征选择方法与应用案例引言图像特征选择是图像处理和计算机视觉领域中的一个重要问题，它涉及到如何从原始图像中提取出最具代表性和有用的特征，以进行后续的图像分析和识别任务。
Matlab作为一种常用的科学计算软件，提供了丰富的图像处理和特征提取工具包，本文将介绍几种常用的图像特征选择方法，并通过实际应用案例来展示其在图像领域的实际价值。
一、灰度共生矩阵（GLCM）灰度共生矩阵（Gray-Level Co-occurrence Matrix，GLCM）是一种用于描述图像纹理特征的统计方法。
它通过计算图像中不同像素值之间的关系，来反映图像的纹理信息。
在Matlab中，可以使用graycomatrix函数来计算灰度共生矩阵。
案例一：纹理识别以纹理识别为例，假设我们需要将一组具有不同纹理的图像进行分类。
首先，使用graycomatrix函数计算图像的灰度共生矩阵。
然后，通过统计灰度共生矩阵的各种特征，如能量、对比度、相关性等，来描述图像的纹理特征。
最后，使用分类算法，如支持向量机（Support Vector Machine，SVM），来对图像进行分类。
二、尺度不变特征变换（SIFT）尺度不变特征变换（Scale-Invariant Feature Transform，SIFT）是一种在计算机视觉领域中广泛应用的特征提取方法。
它通过检测图像中的关键点，并提取这些关键点周围的局部特征描述子，来实现图像的尺度不变性和旋转不变性。
在Matlab 中，可以使用vl_sift函数来实现SIFT特征提取。
案例二：图像匹配以图像匹配为例，假设我们需要在一组图像中寻找相似的物体。
首先，使用vl_sift函数提取图像的SIFT特征。
然后，通过计算SIFT特征之间的相似性，如欧氏距离、余弦相似度等，来度量图像之间的相似程度。
最后，使用相似性度量值来判断图像是否匹配。
三、主成分分析（PCA）主成分分析（Principal Component Analysis，PCA）是一种常用的数据降维技术，也可用于图像特征选择。
MATLAB图像处理
附2
MATLAB的数字图像处理
●所谓数字图像处理（digital image processing），就是 利用计算机对图像进行去除噪声、增强、恢复、分割、
提取特征等的理论、方法和技术。
1 数字图像的基本概念
● 图像分辨率 清晰度 绝对清晰度 视觉效果
● Resolution (分辨率)单位
dpi (display pixels / inch)
汉王指纹考勤机
指纹识别系统
纹形（箕形、斗形、弓形） 模式区 全局特征（描述了 指纹的总体结构） 核心点 三角点
指纹的基本特征
纹数
局部特征（指指纹纹乱上的节点的特征，这 些特征提供了指纹唯一性的确认信息）
指纹识别系统
纹形可以分为箕形、弓形、斗形，如下图所示。其他的 指纹图案都是基于这三种基本图案
箕形纹
●
位图
Matlab中的图像特征提取方法
Matlab中的图像特征提取方法引言：图像特征提取是计算机视觉领域的重要研究课题，它能够从图像中提取到有用的信息，为后续的图像处理和分析任务提供基础和支持。
而Matlab作为一款强大的数学软件，提供了丰富的工具包和函数库，为图像特征提取提供了方便和快捷的实现途径。
本文将介绍几种常用的Matlab图像特征提取方法，包括颜色特征、纹理特征和形状特征。
一、颜色特征提取方法颜色是图像中最明显和直观的特征之一，在图像分类、目标检测等应用中具有重要的作用。
Matlab提供了很多用于颜色特征提取的函数，如rgb2hsv、rgb2gray 和histogram等。
其中，rgb2hsv函数能够将RGB颜色空间转换为HSV颜色空间，通过调整h、s、v三个分量可以提取不同的颜色特征。
而rgb2gray函数则能够将RGB图像转换为灰度图像，提取图像的亮度特征。
histogram函数可以统计图像各个像素值的频数，从而得到图像的直方图表示。
二、纹理特征提取方法纹理是图像中由上下左右相邻像素之间的灰度差异造成的视觉效果，对于图像的表达和分析具有重要意义。
Matlab提供了一些常用的纹理特征提取函数，如graycomatrix和glcmprops。
graycomatrix函数可以计算灰度共生矩阵，通过统计不同灰度值相邻像素之间的出现频率来描述纹理信息。
而glcmprops函数能够计算灰度共生矩阵的统计特征，如对比度、均匀性和能量等，从而得到更全面和准确的纹理特征描述。
三、形状特征提取方法形状是物体以及图像中的基本外形特征，它对于目标分类和图像分析具有重要的作用。
Matlab提供了多种形状特征提取函数，如regionprops和boundary。
regionprops函数可以计算图像中各个连通区域的面积、周长、中心位置等基本形状特征。
boundary函数能够提取图像边界的像素坐标，通过对坐标进行拟合和分析可以得到更复杂和准确的形状特征。
Matlab中的图像特征提取与匹配技术
Matlab中的图像特征提取与匹配技术引言图像特征提取与匹配技术是计算机视觉领域中一项重要的技术，它广泛应用于图像处理、物体识别、目标跟踪等领域。
而在Matlab中，也提供了许多强大的函数和工具箱来支持图像特征提取与匹配。
本文将介绍Matlab中的一些常用的图像特征提取与匹配技术及其应用。
一、图像特征提取1. 颜色特征提取颜色是图像中最直观的视觉特征之一，对于图像分类和目标识别起着重要的作用。
在Matlab中，我们可以通过颜色直方图、颜色矩等统计方法来提取图像的颜色特征。
2. 纹理特征提取纹理是图像中的重要特征之一，可以用来描述物体的表面细节。
Matlab提供了丰富的纹理特征提取函数，比如灰度共生矩阵（GLCM）、局部二值模式（LBP）等。
这些函数可以帮助我们从图像中提取出不同尺度和方向的纹理特征。
3. 形状特征提取形状是图像中物体的几何外形，是图像特征中最常用的特征之一。
Matlab中可以使用边缘检测算法（如Canny边缘检测）来提取图像中的边缘信息，然后通过边缘描述子（如形状上下文）来提取图像的形状特征。
4. 尺度不变特征提取尺度不变特征是一种具有尺度不变性的图像特征，可以有效应对图像中物体的尺度变化。
在Matlab中，我们可以使用尺度不变特征变换（SIFT）算法来提取图像的尺度不变特征。
SIFT算法通过检测关键点和计算局部特征描述子，能够在不同尺度下对图像进行特征提取。
二、图像特征匹配1. 特征点匹配特征点匹配是图像特征匹配的一种常用方法，通过寻找两幅图像中相同或相似的特征点，来实现图像匹配和目标检测。
在Matlab中，我们可以使用SURF（加速稳健特征）算法或者基于特征距离的匹配算法（如欧氏距离、汉明距离等）来进行特征点的匹配。
2. 相似性度量相似性度量是图像特征匹配中另一种常见的方法，它通过计算两幅图像特征之间的相似度来实现图像匹配。
在Matlab中，我们可以使用余弦相似度、欧氏距离等数学公式来度量图像特征的相似性。
如何在Matlab中进行图像处理与图像识别的实用技巧
如何在Matlab中进行图像处理与图像识别的实用技巧Matlab是一款强大的科学计算软件，广泛应用于图像处理和图像识别领域。
在这篇文章中，我们将探讨一些在Matlab中进行图像处理和图像识别的实用技巧。
一、图像预处理在进行图像处理前，我们通常需要对原始图像进行预处理，以提高后续处理的效果。
图像预处理的目标包括去噪、增强和归一化等。
1.1 去噪图像中常常存在各种噪声，如高斯噪声、椒盐噪声等，这些噪声会影响后续处理的准确性。
Matlab提供了多种去噪方法，其中最常用的是使用统计滤波器，如均值滤波器、中值滤波器和高斯滤波器等。
这些滤波器能够有效地减少图像中的噪声，并保持图像的细节。
1.2 增强图像增强可以使图像更加清晰、对比度更强、细节更明显。
在Matlab中，可以使用直方图均衡化、灰度拉伸等方法进行图像增强。
直方图均衡化通过对图像的灰度级进行重新映射，使得图像的直方图分布更加均匀，从而提高图像的对比度和细节。
而灰度拉伸则通过调整图像的灰度级范围，使得图像的亮度更加均衡。
1.3 归一化当我们需要对不同尺寸、不同亮度、不同对比度的图像进行处理时，通常需要将它们归一化到相同的尺寸、亮度和对比度。
在Matlab中，可以使用像素重采样和直方图匹配等方法进行图像归一化。
像素重采样通过重新排列图像的像素来改变图像的尺寸，而直方图匹配则通过调整图像的直方图分布来改变图像的亮度和对比度。
二、图像特征提取图像特征提取是图像识别的关键步骤，它可以将图像中的信息抽象成一组用于表示图像的特征。
在Matlab中，常用的图像特征包括颜色特征、纹理特征和形状特征等。
2.1 颜色特征颜色是图像中最直观的特征之一，它可以用于区分不同目标或者图像的不同部分。
在Matlab中，可以使用颜色直方图、颜色矩和颜色共生矩阵等方法来提取图像的颜色特征。
颜色直方图统计了图像中每个颜色的像素数目，而颜色矩则描述了图像的颜色分布情况。
颜色共生矩阵则反映了不同颜色之间的相对分布情况，从而提取出图像的纹理特征。
Matlab中的图像特征描述和显著性分析方法
Matlab中的图像特征描述和显著性分析方法近年来，随着计算机视觉和图像处理的迅速发展，图像特征描述和显著性分析已经成为研究的热点之一。
在图像处理的领域中，特征描述和显著性分析技术被广泛应用于图像检索、目标跟踪、图像拼接等应用中。
而Matlab作为一个功能强大的数学软件，提供了丰富的图像处理工具箱以及算法库，使得图像特征描述和显著性分析方法的实现和应用变得更加简单高效。
一、图像特征描述方法图像特征描述是指通过提取图像中的特定信息，将原始图像转化为一组具有独特性质的向量或者描述符。
常见的图像特征描述方法包括颜色特征描述、纹理特征描述和形状特征描述等。
1. 颜色特征描述：颜色是图像中最重要的特征之一，它可以通过颜色直方图、颜色矩、颜色共生矩阵等方式进行描述。
在Matlab中，可以利用imhist函数计算颜色直方图，或者使用color moments函数计算颜色矩。
2. 纹理特征描述：纹理是指图像中的细节和结构，描述图像纹理特征的方法有灰度共生矩阵、Gabor滤波器等。
在Matlab中，可以使用graycomatrix函数计算灰度共生矩阵，或者利用gabor函数进行Gabor滤波器变换。
3. 形状特征描述：形状是指物体的外部轮廓和结构，常用的形状特征描述方法有边缘直方图、轮廓矩和Hu不变矩等。
在Matlab中，可以利用edge函数计算边缘，或者使用regionprops函数计算轮廓矩和Hu不变矩。
二、显著性分析方法显著性分析是指在图像中找出与周围环境明显不同的对象或者区域，用于引起观察者的注意。
显著性分析方法可以分为基于全局信息和基于局部信息两类。
1. 基于全局信息的显著性分析方法：这类方法主要是从整幅图像的角度出发，通过计算图像的对比度、颜色分布以及结构特征等来确定图像中显著的区域。
在Matlab中，可以使用imcontrast函数进行图像的对比度增强，或者通过计算颜色直方图和纹理特征来实现。
2. 基于局部信息的显著性分析方法：这类方法主要是从局部区域的角度出发，通过计算图像的边缘、纹理、颜色等局部特征来确定显著的区域。
Matlab在图像处理中的应用与技巧
Matlab在图像处理中的应用与技巧引言图像处理是计算机科学领域中的一个重要分支，通过对图像进行处理和分析，可以获得许多有价值的信息。
而MATLAB作为一个强大的计算软件，具备了丰富的图像处理函数和工具箱，可以帮助我们实现各种复杂的图像处理任务。
本文将介绍MATLAB在图像处理中的应用与技巧，帮助读者更好地利用MATLAB进行图像处理。
一、图像的读取与显示在MATLAB中，可以使用imread函数读取图像文件。
例如，要读取一张名为"image.jpg"的图像文件，可以使用以下代码：```MATLABimage = imread('image.jpg');```而imshow函数则可以将图像显示在窗口中，例如：```MATLABimshow(image);```通过这两个简单的函数，我们可以很方便地读取和显示图像。
二、图像的基本处理1.图像的缩放在图像处理过程中，经常需要将图像进行缩放。
MATLAB提供了imresize函数来实现图像的缩放，例如：```MATLABnew_image = imresize(image, [height, width]);```其中，height和width分别表示缩放后图像的高度和宽度。
2.图像的灰度化有时候我们只关注图像的亮度信息，而忽略了彩色信息。
此时可以将图像转换为灰度图像，MATLAB提供了rgb2gray函数来实现图像的灰度化，例如：```MATLABgray_image = rgb2gray(image);```gray_image即为灰度图像。
3.图像的旋转有时候我们需要将图像进行旋转，MATLAB提供了imrotate函数来实现图像的旋转，例如：```MATLABrotated_image = imrotate(image, angle);```其中，angle表示旋转的角度。
三、图像的增强处理1.图像的边缘检测在许多图像处理任务中，边缘是重要的特征之一。
数字图像处理与机器视觉-基于MATLAB实现 第10章 图像识别基础
• 以数据聚类的监督学习方法； • 以统计分类的无监督学习方法； • 通过对基本单元判断是否符合某种规则的结构模式识别方法； • 可同时用于监督或者非监督学习的神经网络分类法。 1.线性判用一条直线来划分已有的学 习集的数据，然后根据待测点在直线的那一边决定的分类。如下图可以做出一条直线来 划分两种数据的分类。但是一般情况下的特征数很多，想降低特征数维度。可以通过投 影的方式进行计算。然而使得一个多维度的特征数变换到一条直线上进行计算。可以减 少计算工作的复杂度。
10.2 模式识别方法
c.对称连接网络 对称连接网络有点像循环网络，但是单元之间的连接是对称的（它们在两个方向上 权重相同）。比起循环网络，对称连接网络更容易分析。这个网络中有更多的限制，因 为它们遵守能量函数定律。没有隐藏单元的对称连接网络被称为“Hopfield 网络”。有 隐藏单元的对称连接的网络被称为“玻尔兹曼机” 。 神经网络可以看成是从输入空间到输出空间的一个非线性映射，它通过调整权重和 阈值来“学习”或发现变量间的关系，实现对事物的分类。由于神经网络是一种对数据 分布无任何要求的非线性技术，它能有效解决非正态分布和非线性的评价问题，因而受 到广泛的应用。由于神经网络具有信息的分布存储，并行处理及自学习能力等特点，它 在泛化处理能力上显示出较高的优势。
模式识别是指对表征事物或现象的各种形式的(数值的、文字的和逻辑关系的)信息进行 处理和分析，以对事物或现象进行描述、辨认、分类和解释的过程，是信息科学和人工智 能的重要组成部分。
基于监督学习的模式识别系统由4大部分组成，即待识别对象、预处理、特征提取和分 类识别，如图10-1所示。
图10-1 模式识别流程图
《数字图像处理(matlab版)》教程课件
直
原
接
图
阈
像
值
分
割
0.25
算 法
算 法 算 法
割
分
法
算
OTSU
Niblack
KittlerMet
Kapur
割
分
值
阈
动
自
/2、图像的点运算
五、直方图均衡化
DB f
添 加 高 斯 白 噪 声
添 加 椒 盐 噪 声
/4、空间域图像增强 二、空间域滤波
滤波过程就是在图像f(x,y)中逐点移动模板，使模板中心和点(x,y)重合，滤波器 在每一点(x,y)的响应是根据模板的具体内容并通过预先定义的关系来计算的。
W(-1,-1) W(-1,0) W(-1,1)
W(0,-1) W(0,0) W(0,1)
原 图 像 及 直 方 图
图像变暗后灰度均衡化 图像变亮后灰度均衡化
/3、图像的几何变换
一、图像平移
正变换
1 0 0
[ x1 y1 1] [ x0 y0 1] 0 1 0
Tx
Ty
1
逆变换
1
0 0
[x0 y0 1] [x1 y1 1] 0
1 0
Tx
Ty
1
strel %用来创建形态学结构元素 translate(SE,[y x])%原结构元素SE上y和x方向平移 imdilate%形态学膨胀
thresh法：最大类间方差法自动单阈值分割。
Kapur算法：一维直方图熵阈值算法
niblack算法：局部阈值分割 阈值的计算公式是T = m + k*v，其中m为以该像素点为中心的区域的平 均灰度值，v是该区域的标准差，k是一个系数。
掌握MATLAB图像处理工具箱的应用技巧
掌握MATLAB图像处理工具箱的应用技巧第一章：图像加载和保存MATLAB的图像处理工具箱提供了各种函数来加载和保存图像。
使用imread函数可以加载各种格式的图像文件，例如JPEG、PNG和BMP。
加载图像时，可以指定图像文件的路径和文件名。
加载后的图像被存储在一个矩阵中，每个像素的值可以通过索引来访问。
除了加载图像，我们也可以使用imwrite函数将处理后的图像保存为新的文件。
保存图像时，需要指定保存的路径和文件名，并且可以指定保存的图像格式。
值得一提的是，保存图像时可以选择不同的图片质量参数，以调整图像的压缩程度。
第二章：图像显示和调整MATLAB提供了各种函数来显示图像并对其进行调整。
imshow函数可以在窗口中显示图像，并且支持放大、缩小和漫游图像。
imshow还可以显示灰度图像和彩色图像。
当显示彩色图像时，imshow会自动设置调色板。
对于图像调整，可以使用imadjust函数来增强图像的对比度。
此函数可以通过调整像素值进行直方图均衡化，从而增强图像的细节。
另外，可以使用imresize函数来调整图像的大小，以适应不同的应用需求。
第三章：图像滤波和增强图像滤波是一种常见的图像处理技术。
MATLAB的图像处理工具箱提供了多种滤波函数，例如imfilter和medfilt2。
imfilter函数可以使用各种滤波器对图像进行卷积操作，实现模糊、锐化等效果。
medfilt2函数可以使用中值滤波器对图像进行去噪处理，适用于去除椒盐噪声等。
除了滤波，MATLAB还提供了多种图像增强函数。
例如，可以使用imsharpen函数对图像进行锐化处理，以增强边缘和细节。
此外，MATLAB还提供了imadjust函数来调整图像的对比度和亮度，以优化图像的视觉效果。
第四章：图像分割和边缘检测图像分割是将图像分成若干个区域的过程。
MATLAB的图像处理工具箱提供了多种图像分割算法，例如基于阈值的方法和基于边缘的方法。
MATLAB中常见的图像识别算法介绍
MATLAB中常见的图像识别算法介绍图像识别是指利用计算机视觉技术对图像进行分析和处理，从中提取出有用的信息。
MATLAB作为一种强大的计算软件，提供了丰富的图像处理和分析工具，能够支持各种常见的图像识别算法。
在本文中，我们将介绍几种常用的图像识别算法，并探讨其原理和应用。
一、图像特征提取算法图像识别的第一步是提取图像特征，即从图像中提取出能够代表图像内容的信息。
常用的图像特征提取算法包括SIFT（Scale-Invariant Feature Transform）、SURF（Speeded-Up Robust Features）和HOG（Histogram of Oriented Gradients）等。
SIFT算法通过检测图像中的关键点，并计算这些关键点的描述子，从而表示图像的局部特征。
SURF算法是对SIFT算法的一种改进，它具有更快的运算速度和更好的鲁棒性。
HOG算法则通过统计图像中不同方向上的梯度信息来描述图像的纹理特征。
这些图像特征提取算法在图像识别任务中广泛应用，例如人脸识别、物体检测等。
它们的主要优势在于对图像的旋转、尺度和光照变化具有较好的不变性。
二、图像分类算法在提取了图像特征之后，接下来就是将提取到的特征应用于图像分类任务。
常用的图像分类算法有支持向量机（SVM）、K最近邻（KNN）和深度学习等。
支持向量机是一种经典的机器学习算法，在图像分类中有着广泛的应用。
它通过寻找一个最优的超平面来将不同类别的样本分开。
支持向量机具有较好的泛化能力，能够处理高维特征，对于非线性问题也能够通过核技巧进行处理。
K最近邻算法则是一种简单而有效的分类方法。
它基于样本的邻近性，将测试样本分类为最近邻居中的多数类别。
KNN算法的优势在于对于训练数据没有假设，但存在计算复杂度高和决策边界不平滑等问题。
深度学习是近年来兴起的一种机器学习方法，通过神经网络模型对图像进行表征学习和分类。
深度学习在图像识别领域取得了重大突破，其中卷积神经网络（CNN）是其重要的代表。
如何使用Matlab进行图像分析
如何使用Matlab进行图像分析随着计算机视觉技术的快速发展，图像分析在很多领域中扮演了重要的角色。
Matlab作为一种功能强大的工具，被广泛应用于图像处理和分析中。
在本文中，我们将学习如何使用Matlab进行图像分析，探索其强大的功能和应用。
第一部分：图像预处理在进行图像分析之前，首先需要对图像进行预处理，以获取更好的结果。
Matlab提供了丰富的预处理函数，如图像去噪、图像增强、均衡化等。
其中，图像去噪是一个常见的预处理步骤。
使用Matlab的`imnoise`函数可以向图像中添加噪声，而使用`imfilter`函数可以对图像进行滤波去噪处理。
此外，图像增强也是一个重要的预处理步骤。
Matlab提供了多种图像增强算法，如直方图均衡化、对比度增强等。
其中，直方图均衡化可以使图像的亮度分布更加均匀，从而提高图像的视觉效果。
第二部分：特征提取特征提取是图像分析的核心步骤，通过提取图像的特征，可以更好地描述图像内容。
Matlab提供了多种特征提取方法，如颜色直方图、梯度直方图、纹理特征等。
其中，颜色直方图可以描述图像中各个颜色的像素分布情况，梯度直方图可以描述图像中边缘的分布情况，纹理特征可以描述图像中纹理的特性。
在Matlab中，可以使用`imhist`函数计算图像的颜色直方图，使用`imgradient`函数计算图像的梯度直方图，使用`graycomatrix`函数计算图像的纹理特征。
第三部分：目标检测与识别目标检测与识别是图像分析的重要应用之一，可以用于实现人脸识别、物体检测等任务。
Matlab提供了多种目标检测和识别算法，如Haar特征、HOG特征、深度学习方法等。
其中，Haar特征是一种基于积分图像的快速特征提取算法，HOG特征是一种基于梯度直方图的特征提取算法，而深度学习方法则是一种以卷积神经网络为基础的目标检测和识别算法。
在Matlab中，可以使用`vision.CascadeObjectDetector`函数实现Haar特征检测，使用`extractHOGFeatures`函数实现HOG特征提取，使用`trainCascadeObjectDetector`函数实现基于Haar特征的目标检测模型训练，使用`trainNetwork`函数实现深度学习模型训练。
MATLABImageProcessing图像处理入门教程
MATLABImageProcessing图像处理入门教程MATLAB图像处理入门教程第一章：图像处理基础知识图像处理是指对于数字图像进行各种操作和处理的过程。
在本章中，我们将介绍一些基础的图像处理知识。
1.1 数字图像表示数字图像是由像素组成的二维数组，每个像素表示图像中的一个点。
每个像素的值表示该点的亮度或颜色。
1.2 MATLAB中的图像表示在MATLAB中，图像可以用二维矩阵表示，其中每个元素对应一个像素的亮度或颜色值。
常见的图像格式包括灰度图像和彩色图像。
1.3 图像读取和显示使用MATLAB的imread函数可以读取图像文件，imshow函数可以显示图像。
第二章：图像预处理在进行实际的图像处理之前，通常需要对图像进行预处理，以提取感兴趣的信息或减少噪声。
2.1 图像平滑平滑操作可以减少图像中的噪声。
常见的平滑方法包括均值滤波和高斯滤波。
2.2 边缘检测边缘检测可以找到图像中的边缘区域。
常用的边缘检测算法包括Sobel算子和Canny算子。
2.3 图像分割图像分割可以将图像划分为不同的区域，以便后续的处理。
常见的图像分割算法包括阈值分割和区域生长算法。
第三章：图像增强图像增强可以提高图像的质量和清晰度，使图像更易于理解和分析。
3.1 直方图均衡化直方图均衡化可以增强图像的对比度，使图像的灰度值分布更均匀。
3.2 锐化锐化操作可以增强图像的边缘和细节。
常见的锐化算法包括拉普拉斯算子和Sobel算子。
3.3 噪声去除噪声去除可以降低图像中的噪声，使图像更清晰。
常见的噪声去除方法包括中值滤波和小波去噪。
第四章：图像分析图像分析可以从图像中提取出感兴趣的特征或对象。
4.1 特征提取特征提取可以从图像中提取出具有代表性的特征，可以用于图像分类和识别。
4.2 图像匹配图像匹配可以找到图像中相似的区域或对象。
常见的图像匹配方法包括模板匹配和特征点匹配。
4.3 图像识别图像识别可以根据图像的特征和模式来判断图像中的对象或场景。
数字图像处理(MATLAB版)(第2版)
目录分析
1.1数字图像处理的 发展
1.2数字图像的相关 概念
1.3数字图像处理的 内容
1.4数字图像处理的 方法
1
1.5图像数字 化技术
2
1.6图像的统 计特征
3
1.7数字图像 的应用
4
1.8 MATLAB 领略
5 1.9 MATLAB
图像处理应用 实例
小结
习题
1
2.1图像类型 的转换
2
2.2线性系统
数字图像处理（MATLAB版）（第2版）
读书笔记模板
01 思维导图
03 目录分析 05 读书笔记
目录
02 内容摘要 04 作者介绍 06 精彩摘录
思维导图
本书关键字分析思维导图
几何变换
技术
图像
基础
图像
特征
数字图像处理
版
数字图像
内容 小结
数字图像
第版
习题
边界
第章
图像增强
滤波
运算
内容摘要
本书主要内容包括：全书共10章，分别介绍了数字图像的相关论述、数字图像的处理基础、图像编码、图像 复原、图像几何变换、图像频域变换、图像几何变换、小波变换、图像增强、图像分割与边缘检测及图像特征描 述等内容。
10.8形态学重建 10.9特征度量
小结 10.10查表操作
习题
作者介绍
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读书笔记
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精彩摘录
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在Matlab中进行图像特征提取的基本方法与应用
在Matlab中进行图像特征提取的基本方法与应用图像特征提取是计算机视觉领域的重要研究方向，它能够将图像中的特征信息提取出来，为后续的图像分析和识别任务提供基础。
Matlab作为一种功能强大的数学计算软件，提供了丰富的图像处理工具和算法库，使得图像特征提取变得更加便捷和高效。
本文将介绍在Matlab中进行图像特征提取的基本方法与应用。
一、灰度图像特征提取方法灰度图像特征提取是图像处理中最基本的一种方法，通过对图像的像素值进行统计和分析，得到图像的特征向量。
其中常用的特征提取方法包括灰度直方图、灰度共生矩阵和灰度梯度。
1. 灰度直方图灰度直方图是描述图像像素值分布的一种统计方法，它将图像中各个像素值的个数或占比可视化为直方图。
在Matlab中，可以使用imhist函数计算灰度直方图，并使用bar函数绘制直方图。
2. 灰度共生矩阵灰度共生矩阵是描述图像局部像素间关系的一种方法，通过统计相邻像素对出现的频率，并计算相关统计量，如对比度、相关性、能量等。
在Matlab中，可以使用graycomatrix函数计算灰度共生矩阵，并使用graycoprops函数计算相关统计量。
3. 灰度梯度灰度梯度是描述图像边缘信息的一种方法，通过计算像素值的变化率，可以得到图像中物体的边缘信息。
在Matlab中，可以使用gradient函数计算灰度梯度，并使用mat2gray函数将梯度映射到0-1范围内。
二、颜色特征提取方法除了灰度特征外，图像的颜色信息也是图像特征提取中重要的一部分。
常用的颜色特征提取方法包括颜色直方图、颜色矩和颜色梯度。
1. 颜色直方图颜色直方图是描述图像颜色分布的一种方法，通过统计图像中各个颜色通道的像素个数或占比，并可视化为直方图。
在Matlab中，可以使用histogram函数计算颜色直方图，并使用bar函数绘制直方图。
2. 颜色矩颜色矩是描述图像颜色分布的一种方法，通过计算图像颜色分布的一、二阶矩，可以得到颜色的均值、方差、偏度和峰度等统计量。
《篇Matlab图像处理》课件
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线性变换和非线性变换
线性变换如加法、乘法等，非线性变换如指数变换、对数变换等。
应用场景
在图像对比度较低或亮度不足时，通过灰度变换可以改善图像质 。
滤波
滤波原理
通过滤波器对图像进行平滑或锐化处理，消除 噪声或突出边缘。
滤波器类型
包括均值滤波器、中值滤波器、高斯滤波器等 。
应用场景
在图像存在噪声干扰时，通过滤波可以降低噪声对图像的影响。
MATLAB图像处理的优势与不足
01
不足：
02
价格昂贵：MATLAB是一款商业软件，价格相对较高，可能不适合一 些小型项目或个人使用。
03
资源占用大：MATLAB的运行需要较大的内存和计算资源，可能影响 运行速度。
04
开放性不足：相对于一些开源的图像处理工具，MATLAB的源代码不 公开，使得定制和扩展较为困难。
RGB与灰度转换
将彩色图像从RGB色彩空间转换到HSV色彩 空间，以便进行色彩调整或特定目标检测。
RGB与HSV转换
将彩色图像转换为灰度图像，以便进行灰度 处理。
应用场景
在需要进行特定色彩处理或目标检测时，通 过色彩空间转换可以更好地处理和识别目标 。
03
MATLAB图像处理应用
数字图像处理算法实现
应用场景
在图像质量较差或需要突出某些 特征时，通过图像增强可以改善 图像质量。
01
02
图像增强原理
通过调整图像的色彩、亮度和对 比度等参数，改善图像质量。
03
频域增强
通过傅里叶变换将图像从空间域 转换到频域，再进行频域处理后 反变换回空间域。
04
色彩空间转换
如何使用MATLAB进行图像处理和计算机视觉
如何使用MATLAB进行图像处理和计算机视觉第一章：MATLAB 图像处理基础图像处理是计算机视觉领域中的重要组成部分，而MATLAB是一种强大的数值计算和数据分析工具，也是图像处理和计算机视觉研究的常用工具之一。
本章将介绍MATLAB中的图像处理基础知识，并介绍如何使用MATLAB进行图像的加载、显示和保存。
1.1 MATLAB中的图像处理函数MATLAB提供了丰富的图像处理函数，包括图像的加载和保存、图像的显示和绘制、图像的滤波和增强等。
常用的图像处理函数包括imread、imshow、imwrite、imfilter等。
1.2 图像的加载和显示使用imread函数可以加载图像，imread函数可以读取各种格式的图像文件，如PNG、JPEG、BMP等。
使用imshow函数可以显示图像，并提供了多种显示选项，如调整图像的亮度、对比度等。
1.3 图像的保存使用imwrite函数可以保存图像到指定的文件中，可以保存为各种格式的图像文件，如PNG、JPEG、BMP等。
同时，imwrite函数也支持指定图像的压缩质量和压缩格式。
第二章：图像滤波和增强图像滤波和增强是图像处理中重要的操作，可以用于去除图像中的噪声、增强图像的细节等。
MATLAB提供了丰富的图像滤波和增强函数，本章将介绍常用的图像滤波和增强方法，并结合MATLAB中的函数进行实例演示。
2.1 图像平滑使用平滑滤波可以去除图像中的噪声，常用的平滑滤波方法有均值滤波、中值滤波和高斯滤波等。
MATLAB中的imfilter函数可以实现这些滤波方法，根据需要选择不同的参数进行滤波操作。
2.2 图像锐化图像锐化可以增强图像的细节和边缘，常用的图像锐化方法有拉普拉斯锐化和梯度锐化等。
MATLAB中的imfilter函数和imgradient函数可以实现这些锐化方法，同样需要根据需求选择不同的参数。
2.3 对比度增强对比度增强可以增强图像的视觉效果，而不改变图像的色彩信息。
Matlab中的图像特征匹配方法
Matlab中的图像特征匹配方法引言在现代科技的发展中，图像处理技术被广泛应用于各个领域。
图像特征匹配作为图像处理中的重要技术，可以在图像中寻找相似的特征，以实现目标检测、图像配准等应用。
在Matlab这一强大的计算工具上，有许多图像特征匹配方法可以被使用。
本文将介绍几种常用的图像特征匹配方法，并对其原理和应用进行探讨。
一、SIFT特征匹配尺度不变特征转换（Scale-Invariant Feature Transform，SIFT）是一种用于图像特征检测与描述的算法。
该算法通过在空间尺度和方位角上寻找稳定的图像特征点，并对其进行描述，实现了对图像特征点的尺度与旋转不变性。
在Matlab中，可以使用VLFeat工具箱中的函数进行SIFT特征匹配。
SIFT特征匹配的基本步骤包括特征点检测、特征点描述和特征匹配。
首先，使用尺度空间极值检测算法寻找关键点。
然后，在每个关键点处计算图像的局部梯度，并根据梯度方向和幅值构建特征描述符。
最后，通过计算两个图像中特征描述符之间的欧氏距离，进行特征匹配。
SIFT特征匹配在计算机视觉领域有广泛的应用，在目标检测、图像配准等方面发挥着重要作用。
然而，由于其计算复杂度较高，在实际应用中可能存在一些限制。
二、SURF特征匹配速度加快的尺度不变特征转换（Speeded Up Robust Features，SURF）是对SIFT算法的改进，旨在提高特征提取和匹配的速度。
在Matlab中，可以使用SURF函数进行SURF特征匹配。
SURF特征匹配的关键是对图像中的关键点进行描述。
与SIFT算法类似，SURF算法也使用局部梯度来构建特征描述符。
但不同的是，SURF算法使用了积分图像来加速特征描述符的计算，并采用了一种更快的方法来计算特征点之间的欧氏距离。
SURF特征匹配相对于SIFT算法在速度上有明显的优势，同时也具有一定的旋转和尺度不变性。
在实际应用中，SURF特征匹配常被用于图像拼接、目标跟踪等方面。
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6 (20 302 )[(30 12 ) 2 (21 03 ) 2 ] 411 (30 12 )(21 03 ) 7 (321 303 )(30 12 )[(30 12 ) 2 3(21 03 ) 2 ]
10.6 区域描述
10.6.1 描述子 10.6.2 纹理 10.6.3 不变矩
10.6.1 描述子
1．区域面积
区域面积内部描述了区域的大小。 计算区域面积的一种简单方法就是对属 于区域的像素进行计数。
2．区域重心
10.6.2 纹理
量化纹理是一种重要的区域描述方法。 所谓纹理，目前并没有正式统一的定义， 它是一种反映像素灰度的空间分布属性的图 像特征，通常表现为局部不规则但宏观有规 律的特征。 常用的纹理描述方法有两种：统计法和频 谱法。
根据待识别的图像，通过计算产生一组 原始特征，称为特征形成。
2．特征提取
所谓特征提取从广义上而言就是指一种 变换。 具体而言，原始特征的数量很大，或者 说原始样本是处于一个高维空间中，通过映 射或变换的方法可以将高维空间中的特征描 述用低维空间的特征来描述，这个过程就叫 特征提取。
3．特征选择
从一组特征中挑出一些有效的特征以达 到降低特征空间维数的目的，这个过程就叫 特征选择。 对于一个特征而言，评判的标准有以下4 个方向。 （1）可区别性 （2）可靠性 （3）独立性好 （4）数量少
图10-10 3种链码形式：4-链码、6-链码、8-链码
图10-11 4-链码和8-链码的自然编码表示
10.5.2 边界分段
在对边界进行分解的时候，首先要构造 边界的凸包（convex hull）。 所谓边界的凸包就是包含边界的最小凸 集。 一种直观的边界分段的方法是跟踪区域 凸包的边界，记录凸包边界进出区域的转变 点即可实现对边界的分割。
4．面积与平均距离平方比值
10.4.4 球状度
图10-8 球状性定义示意图
10.4.5 偏心率
图10-9 偏心率度量
偏心率的另一种计算方法是计算惯性主轴比， 它基于边界线上的点或整个区域来计算质量。 特南鲍姆（ Tenebaum ）提出了计算任意区域 的偏心率的近似公式，一般过程如下。
3．边界坐标计算法
10.3.5 距离
测量距离常用的3种方法如下。
1．欧几里得距离
2 2 d (P , P ) ( x x ) ( y y ) 1 2 1 2 1 2
2．市区距离
d4 ( P 1, P 1 ) x1 x2 y1 y2
3．棋盘距离
d8 ( P 1, P 2 ) max( x1 x2 , y1 y2 )
10.3.2 长轴与短轴
若区域或物体的边界已知，则可以采用 区域的最小外接矩形（Minimum Enclosing Rectangle，MER）的尺寸来描述该区域的基 本形状，如图10-3所示，为长轴，为短轴。
图10-3 物体的MER及长轴与短轴
10.3.3 周长
由于周长的表示方法不同，因而计算周 长的方法也有所不同，计算周长常用的3种方 法分别如下。 （1）若将图像中的像素视为单位面积小 方块，则图像中的区域和背景均由小方块组 成。 （2）若将像素视为一个个点，则周长用 链码表示，求周长也就是计算链码（10.5.1 节将对链码进行详细介绍）的长度。 （3）周长用边界所占面积表示时，周长 即物体边界点数之和，其中每个点为占面积 为1的一个小方块。
10.2 颜色特征分析
10.2.1 10.2.2 10.2.3 10.2.4 10.2.5
颜色直方图 直方图不变特征量 颜色矩 颜色集 颜色相关矢量
10.2.1 颜色直方图 1．一般特征直方图
2．累加特征直方图
3．二维直方图
10.2.2 直方图不变特征量
10.2.3 颜色矩
颜色矩是一种简单有效的颜色特征，以计 算HIS空间的分量为例，如果记为图像的第个 像素的值，则其前三阶颜色矩（中心矩）分 别为
膨胀
腐蚀
10.7.1 结构元素的创建
结构元素是膨胀和腐蚀操作的基本组成 部分，用于测试输入图像，通常要比待处理 的图像小得多。 二维（平面）结构元素由一个数值为0或 1的矩阵组成。 结构元素的原点指定了图像中需要处理 的像素范围，结构元素中数值为1的点决定结 构元素的邻域像素在进行膨胀或腐蚀操作时 是否需要参与计算。
1．统计法
2．频谱法
10.6.3 不变矩
下列7个二维不变矩是由归一化的二阶和三阶 中心矩得到的。 它们对平移、旋转、镜面以及尺度变换具有 不变性：
1 20 02
2 2 (20 02 ) 2 411
3 (30 312 ) 2 (321 303 ) 2 4 (30 12 ) 2 (21 03 ) 2 5 (30 312 )(30 12 )[(30 12 ) 2 3(21 03 ) 2 ]
Sklanskey等人给出了求最小周长边界的 一种算法，该算法适用于无自交情况的多边 形。 该算法在获取边界之后，先查找边界的 拐角点，并且标记该拐角点是凸点还是凹点； 然后将所有的凸拐点连接起来作为初始的最 小周长多边形P0；接着把所有在多边形P0之外 的凹拐点移除；再将剩下的凹拐点和所有凸 拐点依次连接，形成新的多边形P1；之后移 除所有原为凸点而在新多边形中变成凹点的 拐点；再用剩余的点连接形成新多边形，再 次移除；如此循环，直至新形成的多边形中 没有凹点。
第10章图像特征描述
10.1 论述 10.2 颜色特征分析 10.3 几何描述 10.4 形状描述 10.5 图像表示 10.6 区域描述 10.7 图像膨胀与腐蚀 10.8 形态学重建 10.9 对象、区域和特征度量 10.10 查表操作
10.1 论述
下面首先对几个经常用到的名词做一些说明。
1．特征形成
（1）计算平均向量
N 1 x N xi i 1 N 1 y yi N i 1
（10-55）
（2）计算j + k阶中心矩
M jk ( xi x ) ( yi y )
j i 1 i 1 N N k
（10-56）
（3）计算方向角
2M11 1 1 tan 2 M 20 M 02 π N 2
10.3.4 面积
1．像素计数法
最简单的面积计算方法是统计边界及其 内部的像素的总数。 根据面积的像素计数法的定义方式，物 体面积的计算非常简单，求出物体边界内像 素点的总和即为面积，计算公式如下
A f ( x, y )
x 1 y 1
Байду номын сангаас
N
M
（10-31）
2．边界行程码计算法
由各种封闭边界区域的描述来计算面积 也很方便，面积的边界行程码计算法可分如 下两种情况。 （1）若已知区域的行程编码，则只需将 值为1的行程长度相加，即为区域面积。 （2）若给定封闭边界的某种表示，则相 应连通区域的面积为区域外边界包围的面积 与内边界包围的面积（孔的面积）之差。
(321 30 )(21 03 )[3(30 12 ) 2 (21 03 ) 2 ]
10.7 图像膨胀与腐蚀
10.7.1 结构元素的创建 10.7.2 图像膨胀函数及MATLAB 实现 10.7.3 图像腐蚀函数及MATLAB 实现 10.7.4 膨胀与腐蚀联合操作 10.7.5 基于膨胀与腐蚀的形态学函数及 其实现
1 N M1 H ( pi ) N i 1
1 N M 2 ( H ( pi ) M1 ) 2 N i 1 1 N M 3 ( H ( pi ) M1 )3 N i 1
12
（10-21）
（10-22）
13
（10-23）
式中，为像素的个数。 类似地，可以定义另外2个分量的颜色矩。
理论上该方法对区域边界具有尺度变换 和旋转不变性。 但在实际情况中，由于噪声等因素的影 响，会使得边界具有小的不规则形状，从而 导致小的无意义的凸凹。 为此，通常要在边界分段之前先对边界 进行平滑。
10.5.3 多边形近似
数字边界也可以用多边形近似来逼近。 常用的一种多边形近似方法是最小周长 多边形（minimum perimeter polygon， MPP）。 该方法以周长最小的多边形来近似表示 边界，它将边界看成是介于多边形内外界限 之间的有弹性的线，当它在内外界线的限制 之下收缩紧绷的时候，就可以得到最小周长 边界。
10.3 几何描述
10.3.1 10.3.2 10.3.3 10.3.4 10.3.5
位置与方向 长轴与短轴 周长 面积 距离
10.3.1 位置与方向 1．位置
2．方向
图像分析不仅需要知道一幅图像中物体的 具体位置，而且还要知道物体在图像中的方 向。 如果物体是细长的，则可以将较长方向 的轴定义为物体的方向，如图10-2所示。 通常，将最小二阶矩轴定义为较长物体 的方向。 也就是说，要找出一条直线，使物体具 有最小惯量，即 （10-29） E r 2 f ( x, y)dxdy
膨胀一般是给图像中的对象边界添加像 素，而腐蚀则是删除对象边界某些像素。
表10-3
操 作
膨胀和腐蚀填充图像规则
规 则 超出图像边界的像素值定义为该数据类型允许的最小值。对于二 进制图像，这些像素值设置为0; 对于灰度图像，uint8类型的最 小值也为0 超出图像边界的像素值定义为该数据类型允许的最大值。对于二 进制图像，这些像素值设置为1; 对于灰度图像，uint8类型的最 大值为256
10.4 形状描述
10.4.1 10.4.2 10.4.3 10.4.4 10.4.5