matlab醫(yī)學(xué)影響數(shù)字處理課件

醫(yī)學(xué)影像數(shù)字處理MATLAB

MATLAB簡介

MATLAB對于計算技術(shù)來說是一種高性能的語言。它以易于應(yīng)用的環(huán)境集成了計算、可視化和編程，在該環(huán)境下，問題及其解以我們熟悉的數(shù)學(xué)表示法來表示。典型的應(yīng)用包括如下方面：

數(shù)學(xué)和計算算法開發(fā)數(shù)據(jù)獲取建模、模擬和原型計算數(shù)據(jù)分析、研究和可視化科學(xué)和工程圖形應(yīng)用開發(fā)，包括圖像永華界面構(gòu)建MATLAB圖像處理工具箱MATLAB和圖像處理工具箱是一個MATLAB函數(shù)（稱為M函數(shù)或M文件）集，它擴(kuò)展了MATLAB解決圖像處理問題的能力?；驹碇?dāng)?shù)字圖像的表示一幅圖像可以被定義為一個二維函數(shù)f(x,y)，其中x和y是空間（平面）坐標(biāo)，f在任何坐標(biāo)點（x,y）處的振幅稱為圖像在該點的亮度?；叶仁怯脕肀硎竞诎讏D像亮度的一個術(shù)語，而彩色圖像是由單個二維圖像組合形成的。例如，在RGB彩色系統(tǒng)中，一幅彩色圖像是由三幅獨(dú)立的分量圖像（紅綠藍(lán)）組成的。因此，許多黑白圖像處理開發(fā)的技術(shù)適用于彩色圖像處理，方法是分別處理三幅獨(dú)立的分量圖像即可。

圖像關(guān)于x和y坐標(biāo)及振幅連續(xù)。要講這樣的一幅圖像轉(zhuǎn)換成數(shù)字形式，就要求數(shù)字化坐標(biāo)和振幅。將坐標(biāo)值數(shù)字化稱為取樣；將振幅數(shù)字化稱為量化。因此，當(dāng)f的x，y分量和振幅都是有限且離散的量時，稱該圖像為數(shù)字圖像。坐標(biāo)約定取樣和量化的結(jié)果十億個實數(shù)矩陣。在本課程中，假設(shè)對于一幅圖像f(x,y)取樣后，的到了一幅有著M行和N列的圖像。我們稱這幅圖像的大小為MxN。坐標(biāo)（x,y）的值是離散量。為使符號表示清晰方便，我們?yōu)檫@些離散坐標(biāo)使用整數(shù)值。在很多圖像處理書籍中，圖像的原點定義在（x,y）=（0,0）處。沿圖像第一行的下一個坐標(biāo)值為（x,y）=（0,1）.注意符號（0,1）用來表示沿第一行的第二個取樣，而不表示圖像在取樣時的實際物理坐標(biāo)值。而在MATLAB圖像處理工具箱（IPTImageprocesstools）中使用（r,c）而不是（x,y）來表示行與列，但坐標(biāo)順序與前段所描述的坐標(biāo)順序一致。此外，在IPT中該坐標(biāo)系統(tǒng)的原點在（r,c）=（1,1）處。坐標(biāo)約定圖像大?。簊ize(f)

給出一幅圖像的行數(shù)和列數(shù)或者用>>[M,N]=size(f)size()返回行數(shù)給M，列數(shù)給N附加信息：whosfwhos顯示一個數(shù)組的附加信息顯示圖像imshow(f)基本語法：imshow(f,G)其中，f是一個圖像數(shù)組，G是顯示該圖像的灰度級數(shù)。若G省略，則默認(rèn)的灰度級數(shù)是256.imshow(f,[lowhigh])

會將所有小雨或等于low的值都顯示為黑色，所有大雨或等于high的值都顯示為白色。介于lowhigh之間的值將以默認(rèn)的級數(shù)顯示為中等亮度。

imshow(f,[])

可以將變量low設(shè)置為數(shù)組f的最小值，將變量high設(shè)置為數(shù)組f的最大值。函數(shù)imshow的這一形式在顯示一幅動態(tài)范圍較小的圖像或既有正直又有負(fù)值的圖像時非常有用。Pixval函數(shù)格式：pixval功能：經(jīng)常用來交互地顯示單個像素的亮度值。該函數(shù)可以顯示覆蓋在圖像上的光標(biāo)。當(dāng)光標(biāo)隨著鼠標(biāo)在圖像上移動時，光標(biāo)所在的位置的坐標(biāo)和該店的亮度值會在該圖形窗口的下方顯示出來。處理彩色圖像時，紅綠藍(lán)分量的坐標(biāo)也會顯示出來。若按下鼠標(biāo)左鍵不放，則pixval將顯示光標(biāo)初始位置和當(dāng)前位置間的歐幾里德距離。保存圖像格式：imwrite(f,’’)在該語法結(jié)構(gòu)中，中包含的字符串必須是一種可是別的文件格式擴(kuò)展名。換言之，所要使用的文件格式要有第三個輸入?yún)⒘棵鞔_指定。例如：>>imwrite(f,’example1’,’tif’)或者：>>imwrite(f,’example1.tif’)另一種常用但只適用于JPEG圖像的函數(shù)語法為：

imwrite(f,’’,’quality’,q)其中，q是一個在0到100之間的整數(shù)（由于JPEG的壓縮，q越小，圖像退化就越嚴(yán)重）。

>>imwrite(f,’exampleq25.jpg’,’quality’,25)Imfinfo函數(shù)格式:imfinfo

是存儲在磁盤中的圖像的全名。例如：>>imfinfo例1腦CT.jpg輸出信息如下：ans=:'例1腦CT.jpg':'11-Oct-201110:28:34':24294Format:'jpg'FormatVersion:''Width:240Height:286BitDepth:24ColorType:'truecolor'FormatSignature:''Comment:{}Imfinfo函數(shù)其中，

以字節(jié)為單位。原圖像字節(jié)數(shù)=widthxheightxbitdepth/8壓縮比=原圖像字節(jié)數(shù)/由函數(shù)Imfinfo顯示的信息域可以捕獲至所謂的結(jié)構(gòu)變量當(dāng)中，以便于后續(xù)的計算。如：>>K=imfinfo('例1腦CT.jpg')

K=

:'例1腦CT.jpg'

:'11-Oct-201110:28:34'

:24294

Format:'jpg'

FormatVersion:''

Width:240

Height:286

BitDepth:24

ColorType:'truecolor'

FormatSignature:''

Comment:{}數(shù)據(jù)類雖然我們處理的是整數(shù)坐標(biāo)。但matlab中的像素本身并不是整數(shù)。如下表：

名稱描述double雙精度浮點數(shù)（8比特每像素）unit8無符號8比特整數(shù)，0-255（1比特每像素）unit16無符號16比特整數(shù)，0-65535（2比特每像素）unit32無符號32比特整數(shù)，0-4294967295（4比特每像素）int8有符號8比特整數(shù)，-128到127（1比特每像素）int16有符號16比特整數(shù)，-32768到32767（2比特每像素）int32有符號32比特整數(shù)，（4比特每像素）single單精度浮點數(shù)（4比特每像素）char字符（2比特每像素）logical值為0或1（1比特每像素）MATLAB中所有的數(shù)值計算都可以用double類來進(jìn)行，所以他也是圖像處理中最常使用的數(shù)據(jù)類。Uint8數(shù)據(jù)類也是頻繁使用的數(shù)據(jù)類，尤其實在從存儲中讀取數(shù)據(jù)時，因為8比特圖像是實際中最常用的圖像。圖像類型亮度圖像（Intensityimages）二值圖像（Binaryimages）索引圖像（Indeximages）RGB圖像（RGBimages）亮度圖像是一個數(shù)據(jù)矩陣，其歸一化的取值表示亮度。若亮度圖像的像素都是uint8類或者uint16類，則它們的整數(shù)值范圍分別是0-255和0-65535。如果是double類，則像素的取值是浮點數(shù)。規(guī)定雙精度型歸一化亮度圖像的取值范圍是0-1。二值圖像在matlab中具有非常特殊的意義。一幅二值圖像是一個取值只有0和1的邏輯數(shù)組。因而，一個取值包含0和1的uint8類數(shù)組，在matlab中并不認(rèn)為是二值圖像。使用loglcal函數(shù)可以把數(shù)值數(shù)組轉(zhuǎn)換為二值數(shù)組。因此，若A是一個由0和1構(gòu)成的數(shù)值數(shù)組，則可以使用如下的語句常見一個邏輯數(shù)組B:B=logical(A)若A中包含除了0和1之外的其他元素，則logical函數(shù)就可以將所有的非零的量變換為邏輯1而將所有的0值變成邏輯0。要測試一個數(shù)組是否為邏輯數(shù)組可以使用函數(shù)islogical。如islogical(B)。B是邏輯數(shù)組返回1，否則返回0。數(shù)據(jù)類及其相互轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)類型間的轉(zhuǎn)換很直接。通用的語法為：

B=data_class_name(A)其中，data_class_name是數(shù)據(jù)類型的任何一種。例如：假設(shè)A是一個uint8類型數(shù)組，則命令B=double(A)會產(chǎn)生一個雙精度數(shù)組B。假設(shè)C是一個0-255（很有可能包含小數(shù)）的雙精度類數(shù)組，則命令D=uint8（C）可以將其轉(zhuǎn)換為一個uint8類數(shù)組。若一個double類數(shù)組包含有0-255之外的值，則在使用上述方法將其轉(zhuǎn)化為uint8數(shù)組時，matlab會將所有的小于0的值轉(zhuǎn)換為0，所有大于255的值轉(zhuǎn)換為255，而在0-255之間的值將舍去其小數(shù)部分轉(zhuǎn)換為整數(shù)。因此，在double轉(zhuǎn)換為uint8之前有必要對其進(jìn)行適當(dāng)?shù)目s放，以便其元素取值盡量在0-255內(nèi)。同時再將任何數(shù)據(jù)類轉(zhuǎn)換為logicl類時，數(shù)組中所有的非0值將轉(zhuǎn)換成邏輯1，0值將轉(zhuǎn)換成邏輯0。im2uint8例如：>>f=[-0.50.5;0.751.5]f=-0.50000.50000.75001.5000>>g=im2uint8(f)g=0128191255函數(shù)im2uint8將輸入中所有小于0的設(shè)置為0，而將輸入中所有大于1的值設(shè)為255，再講所有其他的值乘以255.將得到的結(jié)果四舍五入為最接近的整數(shù)后就完成轉(zhuǎn)換。mat2gray要把一個double類的任意數(shù)組轉(zhuǎn)換成取值范圍為0-1的歸一化double類數(shù)組，可以通過函數(shù)mat2gray完成，語法為：

g=mat2gray(A,[Amin,Amax])其中，圖像g的取值范圍在0（黑色）-1（白色）之間。規(guī)定參數(shù)Amin和Amax，是為了在轉(zhuǎn)換是將A中小于Amin的值在g中轉(zhuǎn)換為0,將g中大于Amax的值在g中轉(zhuǎn)換為1。語句>>g=mat2gray(A)；將矩陣中實際最小值和最大值分別賦給Amin和Amax。im2doubleIm2double將輸入轉(zhuǎn)換為double類。如輸入的是uint8,uint16,logical則函數(shù)im2double將其轉(zhuǎn)換為0-1范圍內(nèi)。若輸入是double類，則函數(shù)im2double將返回一個與輸入相等的數(shù)組。>>h=uint8([2550;128200])h