第五講 MATLAB進行數(shù)字圖像的分析和處理

第五講

MATLAB進行數(shù)字圖像的分析和處理1佛山科學(xué)技術(shù)學(xué)院圖像處理著重強調(diào)在圖像之間進行的變換。雖然人們常用圖像處理泛指各種圖像技術(shù),但比較狹義的圖像處理主要指對圖像進行各種加工以改善圖像的視覺效果并為自動識別打基礎(chǔ),或?qū)D像進行壓縮編碼以減少對其所需存儲空間或傳輸時間、傳輸?shù)缆返囊蟆?佛山科學(xué)技術(shù)學(xué)院圖像分析則主要是對圖像中感興趣的目標進行檢測和測量,以獲得它們的客觀信息,從而建立對圖像的描述。圖像處理是一個從圖像到圖像的過程圖像分析是一個從圖像到數(shù)據(jù)的過程。3佛山科學(xué)技術(shù)學(xué)院MATLAB推出了功能更強大的適應(yīng)于圖像分析和處理的工具箱。利用此工具,我們可以方便地從各個方面對圖像的性質(zhì)進行深入的研究。在MATLAB中可用兩種數(shù)據(jù)類型來存儲圖像:雙精度型和8位無符號整數(shù)型,圖形命令對不同的數(shù)據(jù)類型做不同的處理。4佛山科學(xué)技術(shù)學(xué)院MATLAB支持的圖形文件的格式包括:

TIFF、

BMP、JPEG、PCX、XWD和HDF;MATLAB在圖像處理中的應(yīng)用都是由相應(yīng)的MATLAB函數(shù)來實現(xiàn)。下面討論如何利用MATLAB處理數(shù)字圖像。支持的圖像類型包括:索引圖像、灰度圖像、二進制圖像、RGB圖像。5佛山科學(xué)技術(shù)學(xué)院TIFF：TaggedImageFileFormat處理1、4、8、24位非壓縮圖像；處理1、4、8、24位packbit壓縮圖像；文件內(nèi)容包括：四部分文件頭(fileheader)、參數(shù)指針表和參數(shù)域、參數(shù)數(shù)據(jù)表和圖像數(shù)據(jù)6佛山科學(xué)技術(shù)學(xué)院bmp：windowsbitmap1、4、8、24位壓縮圖像；文件內(nèi)容包括：文件頭、位圖信息數(shù)據(jù)塊和圖像數(shù)據(jù)jpeg：jointphotographicexpertsgroup圖像壓縮格式7佛山科學(xué)技術(shù)學(xué)院pcx：windowspaintbrush處理1、4、8、24位圖像數(shù)據(jù)文件內(nèi)容包括：文件頭、圖像數(shù)據(jù)、擴展調(diào)色板數(shù)據(jù)8佛山科學(xué)技術(shù)學(xué)院1.數(shù)字圖像文件操作和圖像顯示MATLAB提供了圖像文件讀入函數(shù)imread(),可用它來讀入BMP、HDF、JPEG、PCX、TIFF、XWD等格式圖像文件。MATLAB還提供了imwrite()圖像寫出函數(shù)。顯示圖像函數(shù)有image()、imshow()等。9佛山科學(xué)技術(shù)學(xué)院I=imread('G:\a.tif');image(I);

10佛山科學(xué)技術(shù)學(xué)院2.圖像的矩陣表示及基本運算MATLAB在處理圖像時,都是以向量、矩陣、數(shù)組的形式來表示圖像,并進行各種運算。MATLAB提供了圖像的和、差等線性運算,以及卷積、相關(guān)、濾波等非線性運算。例如,conv2(I,J)實現(xiàn)I、J兩幅圖像的卷積。11佛山科學(xué)技術(shù)學(xué)院impixel()所選圖像象素的數(shù)據(jù)值（用鼠標選?。㊣=imread('G:\a.tif');[C,R,P]=impixel(I);image(I);[C,R,P]12佛山科學(xué)技術(shù)學(xué)院imcontour()畫圖像數(shù)據(jù)輪廓線（等高線、等值線）I=imread('G:\a.tif');p=rgb2gray(I);%RGB轉(zhuǎn)為灰度圖imcontour(p);%畫圖像等值線13佛山科學(xué)技術(shù)學(xué)院14佛山科學(xué)技術(shù)學(xué)院imhist()畫圖像象素直方圖I=imread('G:\a.tif');imhist(I);%灰度圖像直方圖[Y,map]=rgb2ind(I,256);imhist(Y,map);%索引圖像直方圖15佛山科學(xué)技術(shù)學(xué)院灰度圖像直方圖16佛山科學(xué)技術(shù)學(xué)院索引圖像直方圖17佛山科學(xué)技術(shù)學(xué)院imshow(I);%灰度圖顯示imshow(J);imhist(I);imhist(J);I=imread('G:\a.tif');p=rgb2gray(I);%RGB圖轉(zhuǎn)灰度圖imshow(p);18佛山科學(xué)技術(shù)學(xué)院19佛山科學(xué)技術(shù)學(xué)院3.圖像的正交變換。圖像正交變換可用于圖像數(shù)據(jù)壓縮、特征提取、去噪音等。它包括:

Fourier變換、Hadamard變換、離散余弦變換(DCT)等。例如J=dct2(I),實現(xiàn)了圖像矩陣I的離散余弦變換。20佛山科學(xué)技術(shù)學(xué)院dec2()離散余弦變換在JPEG圖像壓縮算法中，輸入圖像被分成8X8或16X16的塊，對每塊計算二維DCT.DCT系數(shù)被量化、編碼、傳輸。在讀JPEG文件時，解碼出DCT系數(shù)，計算每塊的逆二維DCT，然后將每塊放在一張圖上。21佛山科學(xué)技術(shù)學(xué)院I=imread('G:\a.tif');p=rgb2gray(I);J=dct2(p);figure;imshow(log(abs(J)),[]);colormap(jet);colorbar('herz');22佛山科學(xué)技術(shù)學(xué)院dec2()離散余弦變換后圖像23佛山科學(xué)技術(shù)學(xué)院I=imread('G:\a.tif');p=rgb2gray(I);J=dct2(p);K=idct2(J);figure;imshow(K,[0255]);24佛山科學(xué)技術(shù)學(xué)院離散余弦變換及其逆變換后圖像25佛山科學(xué)技術(shù)學(xué)院I=imread('f:\a.tif');p=rgb2gray(I);J=dct2(p);K=idct2(J);figure;subplot(121),imshow(p);title('Oring');subplot(122),imshow(K,[0255]);title('DCT&IDCT');26佛山科學(xué)技術(shù)學(xué)院27佛山科學(xué)技術(shù)學(xué)院4.圖像增強MATLAB提供了Gamma校正、中值濾波、對比度調(diào)整、直方圖均衡、自適應(yīng)濾波等對圖像進行處理。例如函數(shù)imadjust()為對比度調(diào)整函數(shù),用于調(diào)整灰度值或顏色圖。28佛山科學(xué)技術(shù)學(xué)院Imadjust()對比度增強AdjustimageintensityvaluesorcolormapJ=imadjust(I,[low_inhigh_in],[low_outhigh_out],gamma)RGB2=imadjust(RGB1,...)29佛山科學(xué)技術(shù)學(xué)院

I=imread('G:\a.tif');J=imadjust(I,[0.30.7],[]);imshow(I),figure,imshow(J)30佛山科學(xué)技術(shù)學(xué)院31佛山科學(xué)技術(shù)學(xué)院RGB1=imread('G:\a.tif');RGB2=imadjust(RGB1,[.2.30;.6.71],[]);imshow(RGB1),figure,imshow(RGB2)32佛山科學(xué)技術(shù)學(xué)院33佛山科學(xué)技術(shù)學(xué)院直方圖均衡是圖像處理中很重要的研究內(nèi)容,它通過轉(zhuǎn)換灰度圖像亮度值或索引圖像的顏色圖值來增強圖像對比度。圖像的灰度統(tǒng)計直方圖是1個1-D的離散函數(shù)34佛山科學(xué)技術(shù)學(xué)院histeq()直方圖均衡I=imread('G:\a.tif');J=histeq(I);image(J);35佛山科學(xué)技術(shù)學(xué)院Enhancecontrastusinghistogramequalization36佛山科學(xué)技術(shù)學(xué)院5.圖像平滑用于由于受干擾而質(zhì)量降低的圖像低通濾波法、局部平均法、多幀平均法等37佛山科學(xué)技術(shù)學(xué)院imnoise()向圖像增加噪聲J=imnoise(I,‘type‘,…)Type:

gaussian高斯噪聲salt&petter鹽椒噪聲speckle乘法噪聲38佛山科學(xué)技術(shù)學(xué)院I=imread('G:\a.tif');p=rgb2gray(I);J1=imnoise(p,'salt&pepper',0.04);subplot(121),subimage(J1);title('加入鹽椒噪聲后的圖像，密度D=0.04');J2=imnoise(p,'gaussian',0,0.04);subplot(122),subimage(J2);title('加入高斯噪聲后的圖像，M=0,V=0.04');)39佛山科學(xué)技術(shù)學(xué)院40佛山科學(xué)技術(shù)學(xué)院medfilt2()二維中值濾波I=imread('G:\a.tif');p=rgb2gray(I);J1=imnoise(p,'salt&pepper',0.04);subplot(221),subimage(J1);title('加入鹽椒噪聲后的圖像，密度D=0.04');J2=imnoise(p,'gaussian',0,0.04);subplot(222),subimage(J2);title('加入高斯噪聲后的圖像，M=0,V=0.04');J3=medfilt2(J1);subplot(223),subimage(J3);title('加入鹽椒噪聲中值濾波后的圖像');J4=medfilt2(J2);subplot(224),subimage(J4);title('加入高斯噪聲中值濾波后的圖像');41佛山科學(xué)技術(shù)學(xué)院42佛山科學(xué)技術(shù)學(xué)院wiener2()二維自適應(yīng)濾波I=imread('G:\a.tif');p=rgb2gray(I);image(p);subplot(221),subimage(p);title('原始圖像');J1=imnoise(p,'gaussian',0,0.04);subplot(222),subimage(J1);title('加入高斯噪聲后的圖像，M=0,V=0.04');J2=wiener2(J1,[3,4]);subplot(223),subimage(J2);title('自適應(yīng)濾波后的圖像');J3=medfilt2(J1);subplot(224),subimage(J3);title('中值濾波后的圖像');43佛山科學(xué)技術(shù)學(xué)院44佛山科學(xué)技術(shù)學(xué)院6.圖像分析

edge()

灰度圖像邊緣檢測BW=edge(I,’method’,thresh)Met