MATLAB7.0使用详解-第15章图像处理工具箱

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1、第15章图像处理工具箱数字图像处理的研究主要在两个方面：其一是为了便于人们分析而对图像信息的改进，包括图像增强和图像恢复；其二是为了便于机器自动理解对图像的分割、理解等。本章内容主要针对的是数字图像处理的增强和恢复。本章首先讨论数字图像处理中涉及的一些概念，以及MATLAB中一些基本的图像数据操作，15.2至15.6分别介绍数字图像的灰度变换、代数运算、几何运算及图像滤波等内容。15.1数字图像基础本节介绍一些与数字图像相关的概念，包括数字图像的采样和量化、数字图像的类型及表示，这些概念以及相关的符号将会在本章后续内容中经常用到。本节另一个重要的内容是对MATLAB中图像数据的读入、显示、输出

2、等操作进行介绍，这些操作是后续图像处理的前提。15.1.1图像的采样和量化一般得到的图像都是连续的，可以用连续函数表示，需要对连续图像进行采样和量化，得到数字图像，然后才能用于计算机处理。图说明了图像采样和量化的基本概念。图（a）显示的是一幅连续图像，需要将其转化为数字形式以便于计算机处理。图像的x、y坐标值和幅度值都有可能是连续的，为了把它转化为数字形式，必须在坐标和幅度上进行采样操作。数字化坐标称为采样，数字化幅值称为量化。15.1.2图像类型不同类型的数字图像差别在于对像素的表示方法不同，MATLAB图像处理工具箱中支持的图像类型有以下4种。1．二值图（Binaryimage）像素值为逻

3、辑类型（logical），有两个离散灰度级，即0和1。二值图即是通常所称的黑白图。2．索引图（Indexedimage）3．灰度图（Grayscaleimage）像素值可以是8位无符号整型（unit8）、16位无符号整型（unit16）、16位整型（int16）、单精度浮点型（single）、双精度浮点型（double），表示灰度级别。MATLAB利用自带的Colormap显示灰度图。4．RGB图具有R（红）、G（绿）、B（蓝）3个颜色通道，每个像素由的向量[R,G,B]表示，R、G、B可以是8位无符号整型（unit8）、16位无符号整型（unit16）、单精度浮点型（single）、双精度浮

4、点型（double），它们分别表示3种颜色的深度级别。15.1.3图像数据的读写和显示1．读入图像函数imread从图像文件中读取图像数据，imread支持大多数常用的图像格式。2．显示图像MATLAB图像处理工具箱有两个函数可以用于数字图像的显示，它们是mshow和imtools函数。3．图像数据的写入函数imwrite将工作区间的图像数据保存到图像文件中，例如对上述的图像数据I（pout.tif图像数据）。>>imwrite(I,'pout1.png')15.1.4图像的转换图像的转换是图像处理过程中经常要做的工作，往往需要将图像从一种格式转换为另一种格式，这样才能完成某些图像处理任务，之

5、后再将图像转换到原来的格式。图像的转换包括图像类型的转换，如灰度图转换为二值图，和图像数据存储格式之间的转换，如uint8型灰度图转换为single型灰度图。15.2图像的灰度变换15.2.1直方图灰度图（包括二值图）的直方图表示每个灰度级范围内像素点的个数，索引图的直方图表示每个色条（即Colormap矩阵的每一行）对应的像素点个数。MATLAB图像处理工具箱利用imhist得到灰度图、索引图的直方图，一般的调用格式为imhist(I)imhist(I,n)imhist(X,map)其中，I为灰度图或二值图，n为直方图的柱数，X为索引图，map为对应的Colormap。imhist(I,n)

6、得到灰度图（二值图）I的直方图，n为直方图的柱数，对于二值图，n只能为2。当n未指定时，n根据I的不同类型取256（灰度图）或2（二值图）。imhist(X,map)得到索引图X的直方图，map为X的colormap。15.2.2灰度变换灰度变换经常用于改变图像的对比度。例如，对灰度图pout（图（a）），其直方图如图（b）所示。从直方图上可以看到，pout的大部分像素分布在中间较窄的灰度范围内，使得pout整体对比度较低。利用灰度变换，将pout直方图中间部分拉伸至整个灰度范围[0,255]能够增强对比度，MATLAB图像处理工具箱中实现该功能的函数是imadjust。15.2.3直方图均衡

7、15.2.2小节的灰度变换实际上是指定了灰度变换函数的灰度变换，对不同的图像需要设定不同的参数，因此这种方法的效率是很低的。直方图均衡能够根据待处理图像的直方图自适应地给出灰度变换函数，使得调整后图像的直方图尽可能地接近预先定义的直方图。MATLAB图像处理工具箱中利用函数histeq对灰度图和索引图作直方图均衡，histeq函数的一般调用格式为J=histeq(I,hgram)J=histeq(