数字图像处理及MATLAB实现

MATLAB数字图像处理

1 概述

BW=dither(I)灰度转成二值图；

X=dither(RGB,map)RGB转成灰度图，用户需要提供一个Colormap；

[X,map]=gray2ind(I,n)灰度到索引；

[X,map]=gray2ind(BW,n)二值图到索引，map可由gray(n)产生。灰度图n默认64，二值图默认2；

X=graylice(I,n)灰度图到索引图，门限1/n,2/n,…,(n-1)/n，X=graylice(I,v)给定门限向量v；

BW=im2bw(I,level)灰度图I到二值图；

BW=im2bw(X,map,level)索引图X到二值图；level是阈值门限，超过像素为1，其余置0，level在[0,1]之间。

BW=im2bw(RGB,level)RGB到二值图；

I=ind2gray(X,map)索引图到灰度图；

RGB=ind2rgb(X,map)索引图到RGB；

I=rgb2gray(RGB)RGB到灰度图。

2 图像运算

2.1 图像的读写

MATLAB支持的图像格式有bmp,gif,ico,jpg,png,cur，pcx,xwd和tif。

读取（imread）：

[1] A=imread(filename,fmt)

[2] [X,map]=imread(filename,fmt)

[3] […]=imread(filename)

[4] […]=imread(URL,…)

说明：filename是图像文件名，如果不在搜索路径下应是图像的全路径，fmt是图像文件扩展名字符串。前者可读入二值图、灰度图、彩图(主要是RGB)；第二个读入索引图，map 为索引图对应的Colormap,即其相关联的颜色映射表，若不是索引图则map为空。URL表示引自Internet URL中的图像。

写入（imwrite）：

[1] R=imwrite(A,filename,fmt);

[2] R=imwrite(X,map,filename,fmt);

[3] R=imwrite(…,filename);

[4] R=imwrite(…,Param1,V al1,Param2,Val2)

说明：针对第四个，该语句用于指定HDF,JPEG,PBM,PGM,PNG,PPM,TIFF等类型输出文件的不同参数。例如HDF的Quality,Compression,WriteMode;JPEG的BitDepth，Comment:Empty or not，Mode:lossy or lossless，Quality等。

2.2 图像的显示

方法1：使用Image Viewer(图像浏览器)，即运用imview函数。

同时显示多帧图像的所有帧，可用到montage函数。

改变显示大小：imview （X,map,’IntialMagnificatition ’,’fit ’）, IntialMagnificatition 默认值为100，即100%显示，设置为fit 则全屏显示。

关闭：imview close all 。

Image Viewer 还提供了三个工具：全景查看窗口(导航功能)、像素区域工具、图像信息窗口。

方法2：使用图形图像视窗，即运用imshow 函数。 调用truesize 函数来设定图像到屏幕像点的映射关系。 可以运用getimage 函数来将当前显示的图像赋值给一个变量。 调用格式：

[1] imshow(I,n);\\n 为灰度级

[2] imshow(I,[low,high]);\\指定I 的数据范围

[3] imshow(BW);\\显示二值图像BW ，0为黑色，1为白色 [4] imshow(X,map);\\索引图像 [5] imshow(RGB);

[6] imshow(…,display_option);\\显示图像的方式，选择‘notruesize ’或者‘turesize ’ [7] imshow(x,y,A,…);\\x,y 建立非默认的空间坐标系统 [8] imshow filename;

[9] h=imshow(…)\\h 表示被显示图像的句柄

2.3 图像的代数运算

[1] 相加（imadd ）： Z=imadd(X,Y)\\存为8位；

Z=imadd(X,Y,’uint 16’)\\存为16位。 [2] 求补（imcomplement ）： IM2=imcomplement(IM1)。 [3] 减法（imsubtract 或者imabsdiff ）： Z=imsubtract(X,Y)\\差值结果小于0的赋值为0； Z=imabsdiff(X,Y)\\ 差值结果取绝对值。 [4] 乘法（immultiply ）： Z=immultiply(X,Y)。 [5] 除法（imdivide ）： Z=imdivide(X,Y)。

2.4 点运算

灰度变换函数GST ：B(x,y)=f[A(x,y)]。其中有：

[1]线性点运算B ()f A A αβ==+； [2]非线性点运算； [3]直方图修正。

2.5 图像的集合运算

改变大小imresize ：Y=imresize(X,M,method)，其中M 为放大的倍数，method 有如下几种插值方式nearest ，bilinear ，bicubic 。也可以规定输出图像大小，[heng,zong]。

图像旋转imrotate：Y=imrotate(X,angle,method,’crop’)，angle表示逆时针旋转，method 同imresize的用法，crop表示将旋转以后的图像取与原图像大小相同的中心部分取出。

比例缩放imresize：同改变大小。

空间变换imtransform：B=imtransform(A,TFORM,param1,val1,param2,val2),其中TFORM为makeform或者cp2tform产生的结果。如TFORM=makeform(transformtype,…)，

makereample，tformarray，imtransform等。

2.6 图像的领域和块操作

领域操作分为滑动领域和分离领域两类。滑动领域函数nlfilter，用法如下：

[1] B=nlfilter(A,[m n],fun)\\[m n]表示滑动领域m*n，fun为图像领域上的处理函数；

[2] B=nlfilter(A,[m n],fun,P1,P2,…)\\可以传递参数P1,P2,…给函数fun；

[3] B=nlfilter(A,’indexed’)\\把图像作为索引色图像处理，double填补1，uint8补0。

而且fun可以是一个函数句柄或是一个内联函数，返回类型由fun决定。但是nlfilter 处理时可能需要很长时间，这时可是考虑使用快速处理函数colfilt。用法类似，多一个参数bldck_tpye，表示块的移动方式，有distinc t和sliding两个取值，前者表示分离块操作，后者表示滑动块操作。而且有[mblock nblock]表示图像块的大小。

分离块操作是将图像划分为大小相同的矩形区域，不同图像块在图像中无重叠排列，其顺序从左上角开始，不足的地方可以在右下角补0。函数为blkproe，调用格式和nlfilter类似。

2.7 几何畸形校正和图像配准

用到函数imtransform。

3 MATLAB二维与三维图形绘制及动画

3.1 基本绘图命令