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1、第20卷第2期重庆工商大学学报(自然科学版)2003年6月Vol.20No.2JOURNALOFCTBU(Nat.Scien.Edit.)Jun.2003文章编号:1672-058X(2003)02-0022-05X基于MATLAB的图像处理与分析12何希平,张琼华(1.重庆工商大学实验实习中心,重庆400033;2.重庆工商大学图书馆,重庆400033)摘要:介绍了MATLAB图像处理工具箱中的函数,给出了图像处理与分析的技术实现,如用直方图均衡进行图像增强,通过形态学方法进行图像特征抽取与分析,借助于分水岭图像分割实现目标检测等。关键词:灰度图像;形态学变换;标
2、记;分割;特征抽取中图分类号:TP317.4文献标识码:AMATLAB6.1(R12.1)是一套功能十分强大的工程计算及数据分析软件,其应用范围涵盖了数学、工业技术、电子科学、医疗卫生、建筑、金融、数字图像处理等各个领域。许多工程师和研究人员发现,MATLAB能迅速测试其构思,综合评测系统性能,并能借此快速设计出更多的解决方案,达到更高的技术要求。MATLAB的图像处理工具箱,功能十分强大,支持的图像文件格式丰富,如*.BMP,*.JPG,*.JPEG,*.GIF,*.TIF,*.TIFF,*.PNG,*.PCX,*.XWD,*.HDF,*.ICO,*.CUR等。利
3、用MATLAB所提供的图像处理与分析工具,结合其强大的数据处理能力,研究人员可利用前人已取得的研究成果,可以把精力集中在新技术理论的研究上,而不必关心图像文件的格式、读写、显示和已有成果的技术细节,并快速测试其图像处理与分析的新方案。测试既可方便地得到统计数据,同时又可得到直观图示。在此,将概要介绍MATLAB最新版的图像处理工具箱(版本3.1(R12.1)18-May-2001)中的图像处理函数,并给出用MATLAB实现图像处理与分析的应用技术实例。1MATLAB的图像处理工具概述MATLAB6.1(R12.1)提供了20类图像处理函数,涵盖了图像处理的包括近期研
4、究成果在内的几乎所有的技术方法,是学习和研究图像处理的人员难得的宝贵资料和加工工具箱。这些函数按其功能可分为:图像显示;图像文件I/O;图像算术运算;几何变换;图像登记;像素值与统计;图像分析;图像增强;线性滤波;线性二元滤波设计;图像去模糊;图像变换;邻域与块处理;灰度与二值图像的形态学运算;结构元素创建与处理;基于边缘的处理;色彩映射表操作;色彩空间变换;图像类型与类型转换。2应用MATLAB工具箱进行图像分析处理2.1用直方图均衡实现图像增强当图像对比度较低,即灰度直方图分布区间较窄时,可用直方图均衡实现灰度分布区间展宽而达到图像增强的效果。下面是实现的源程序
5、及相关功能的注解:%源程序:test1.mX收稿日期:2003-02-27;修回日期:2003-03-30作者简介:何希平(1968-),男,四川人,博士生,重庆工商大学副教授,从事多媒体数据压缩、网络信息系统研究。第2期何希平等:基于MATLAB的图像处理与分析23clear,closeall%清除所有内存变量、图形窗口I=imread(.pout.tif.);%将图像文件pout.tif的图像像素数据读入矩阵Iimshow(I)%显示图像I,图像对比度低,如图1afigure,imhist(I)%在新图形窗口中显示图像I的直方图,如图1c。可以注意到图像%亮度范
6、围相当狭窄,并未完全覆盖可能的范围[0,255]I2=histeq(I);%对图像I做直方图均衡补偿在整个范围内展宽亮度值并输出到矩阵I2,因而改进了图像I的对比度figure,imshow(I2)%在新图形窗口中显示新图像I2,如图1bfigure,imhist(I2)%在新图形窗口中显示图像I2的直方图,如图1dimwrite(I2,.pout2.png.);%将对比度调节的结果图像写入PNG格式的文件a原图b直方图均衡结果图c原图像的直方图d结果图像的直方图图1直方图均衡补偿消去图像噪声程序运行后,可得如图1的对比图像。2.2用形态学方法进行图像处理与分析以r
7、ice.tif为图像实例,介绍用形态学方法对灰度图像进行处理与分析的技术要点,即对灰度图像进行如下操作:去除图像的不均匀背景;用设置阈值的方法(thresholding)将结果图像转换成二值图像;通过成分标记(componentslabeling)返回图像中的目标对象属性,并计算目标对象的统计数字特征。其算法步骤描述如下:(1)用工具箱函数imread和imshow读取和显示8位灰度图,如图2a。(2)用形态学开运算(MorphologicalOpening)估计背景。通过调用imopen并对输入图像I执行形态学开运算,取半径为15的圆盘结构元素,且结构元素通过
