基于Matlab图像数据分析.docx

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基于Matlab图像数据分析

课程设计任务书

学生姓名：

专业班级：

指导教师：

工作单位：

信息工程学院

题目:

基于MATLAB的图像的数据分析

初始条件：

（1）MATLAB应用软件的大体知识及操作；

（2）高等数学、线性代数等基础数学运算；

（3）图像处置基础知识。

要求完成的要紧任务：

读取图像并求出图像的最大值、最小值、均值、中值、和、标准差、两图像的协方差、相关系数等。

提高要求：

绘制图像灰度直方图、对图像进行傅里叶变换和反变换。

时刻安排：

序号

阶段内容

所需时间

1

方案设计

1天

2

软件设计

2天

3

系统调试

1天

4

答辩

1天

合计

5天

指导教师签名：

年月日

系主任（或责任教师）签名：

年月日

摘要

课程设计的要紧目的确实是安排学生进行基础理论、大体技术的强化训练，提高学生的基础理论知识、大体动手能力，提高人材培育的大体素养。

依照本专业需求和特点，需要在数学基础知识、大体技术方面进行强化训练，使学生对经常使用的数据分析与处置原理及方式有较为全面的了解，能够运用相关软件进行模拟分析。

并帮忙学生把握大体的文献检索和文献阅读的方式，同时提高学生正确地撰写论文的大体能力，本次课程设计主若是运用MATLAB软件来处置图像，而且主若是学会利用该软件中与图像信息显示、分析和处置的有关函数的挪用，本次课程设计运用的要紧函数为imread、imshow、double、max、min、mean二、median、sum、std二、isgray、rgb2gray、imhist、fft二、ifft2等，通过挪用这些函数来实现图像显示、数据分析和图像处置即傅里叶变换。

关键字：

MATLAB软件数据分析图像处理

Abstract

Thebasisofcurriculumdesignisthemainpurposeofallowingstudentstocarryoutbasictheory,basicskillstrainingtoenhancestudentsknowledgeofbasictheory,basicpracticalabilitytoimprovethebasicqualityofpersonneltraining.Accordingtotheprofessionalneedsandcharacteristics,theneedforbasicknowledgeinmathematics,basicskillstrainingtoenablestudentstocommonlyuseddataanalysisandtheoryandmethodstodealwithamorecomprehensiveunderstandingof,relatedtotheuseofsimulationsoftware.Andtohelpstudentsmasterbasicreadingliteraturesearchanddocumentationofmethods,whileimprovingthestudentscorrectlythebasicabilitytowritepapers,thisisthebasisofcurriculumdesigntodealwiththeuseofMATLABsoftware,images,andmainlylearnhowtousethesoftwarewiththeimageinformationdisplay,analysisandprocessingofthefunctiontobecalledthebasisfortheuseofcurriculumdesignforthemainfunction,includingimread,imshow,double,max,min,mean2,median,sum,std2,isgray,rgb2gray,imhist,fft2,ifft2andsoon,throughthecallthesefunctionstoachieveimagedisplay,dataanalysisandimageprocessingthattheFouriertransform.

Keywords:

MATLABsoftwareDataanalysisImageprocessing

正文

1.设计项目要求与说明

在F:

\images目录下放有两幅灰度图片“达芬奇-蒙娜丽莎.jpg”“杜尚-蒙娜丽莎.jpg”和一幅非灰度图片“”，打开MATLAB软件，挪用与图像相关的函数读取这三幅图像，求出第一幅图像的最大值、最小值、均值、中值、和、标准差，并求出前两幅图像图像的协方差、相关系数。

以上是对图像的数据分析，还能够挪用MATLAB中的函数对图像（第三幅）进行处置，例如灰度处置、灰度直方图绘制、快速傅里叶变换等。

图1原始图像及存放位置

2.软件流程分析

启动MATLAB软件，挪用imread（）函数读入三幅图像文件的数据，别离寄存在A、B、C三个矩阵中，挪用imshow（）函数能够显示图像，对矩阵A挪用max（）、min（）、mean2（）、median（）、sum（）、std2（）函数求出第一幅图像的最大值、最小值、均值、中值、和、标准差，利用概念对矩阵A、B进行相关运算求出前两幅图像的协方差、相关系数。

对矩阵C挪用isgray（）函数判定其是不是为灰度图像，假设返回值为0那么挪用rgb2gray（）函数将其转换为灰度图像，挪用imhist（）函数绘制灰度直方图，挪用fft2（）、ifft2（）函数对图像进行傅里叶变换和傅里叶逆变换。

转换成

灰度图像

结束

判断第三幅图像

是否为灰度图像？

绘制灰度直方图、进行快速傅里叶变换与逆变换，显示逆变换后的图像

求矩阵A、B的协方差与相关系数

求矩阵A的最大值、最小值、均值、中值、和、标准差

启动MATLAB

读入图像数据，存放在矩阵A、B、C中

矩阵A、B、C中数据转换成double类型

显示图像

图2程序流程图

流程图如下：

是

否

3.调试和实验数据分析

MATLAB中从图像文件中读取数据用函数imread（）,那个函数的作用确实是将图像文件的数据读入矩阵中，另外还能够用imfinfo（）函数查看图像文件的信息。

挪用imshow（）函数显示图像，double（）函数是数据类型转换函数，将非double型数据转换成double型，

图像数据及图像信息的读取源程序如下：

（以第一幅图像为例）

源程序1：

A=imread（'F:

\images\达芬奇-蒙娜丽莎.jpg'）;%图像数据的读取，

%将图像数据放入矩阵A中

A=double（A）;%A中数据转换成double型

info_A=imfinfo（'F:

\images\达芬奇-蒙娜丽莎.jpg'）%读取图像信息

imshow（A）%显示图像

运行源程序结果如下：

info_A=

Filename:

'F:

\images\达芬奇-蒙娜丽莎.jpg'

FileModDate:

'31-十二月-202116:

44:

15'

FileSize:

12850

Format:

'jpg'

FormatVersion:

''

Width:

255

Height:

333

BitDepth:

8

ColorType:

'grayscale'

FormatSignature:

''

NumberOfSamples:

1

CodingMethod:

'Huffman'

CodingProcess:

'Sequential'

Comment:

{}

Orientation:

1

XResolution:

200

YResolution:

200

ResolutionUnit:

'Inch'

Software:

'ACDSystemsDigitalImaging'

DateTime:

'2020:

05:

2515:

40:

42'

YCbCrPositioning:

'Centered'

DigitalCamera:

[1x1struct]

图像显示结果如图3：

图3图像显示结果

由运行结果能够取得图像的文件名、修改时刻、大小、文件类型、像素（255*333）、颜色类型（灰度）等信息。

为了方便计算和图像处置，常把图像转换才灰度图像，第一要确信所选图像是不是为灰度图，若是是那么可正常处置，若是不是那么要将图片转换为二维灰度图。

MATLAB中实现判别图像是不是为灰度图的函数为isgray（），假设为灰度图那么返回1，不然返回值为0。

另外，MATLAB还有多种图形转换函数来实现不同图形的转换。

灰度图辨别源程序如下：

（以第三幅图像为例）

源程序2：

C=imread（'F:

\images\达芬奇-蒙娜丽莎.png'）;%图像数据的读取

Res=isgray（C）%灰度图进行判别

运行源程序结果：

Res=0

此结果说明所选图像不是二维灰度图，因此要进行下一步的图形转换，MATLAB实现把RGB图像转换为灰度图像的函数为rgb2gray（），能够用此函数把原图像转换为所需类型图像。

图像转换源程序如下：

源程序3：

C_gray=rgb2gray（C）;%图像转换

Res=isgray（C_gray）%判定转换后图像是不是为灰度图

运行源程序结果：

Res=1。

运行结果说明原图像已经转换成了二维灰度图。

要求用MATLAB有关函数计算图像各象素点的最大值、最小值、均值、中值、和、标准差（以第一幅图像为例），和计算两幅图像的协方差、相关系数（以前两幅图像为例）。

MATLAB中提供最大值计算函数max（），最小值计算函数min（），均值计算函数mean（）和mean2（），中值计算函数median（），和计算函数sum（），标准差计算函数std（）和std2（），通过挪用这些函数能够取得所需数据，协方差和相关系数通过概念求得。

MATLAB中提供最大值计算函数max（），假设A为n列矩阵，max（A）会对矩阵A的每一列取最大值取得一个1×n列矩阵，可先将n列矩阵A归并成一列，归并方式为A（:

），再挪用max（）函数取得结果，或挪用两次max（）函数。

max（）函数的利用方式如下：

max（max（A））或max（A（:

））%求出矩阵A所有元素的最大值

图像数据最大值计算源程序如下：

源程序4：

A_max=max（A（:

））%计算图像各像素点的最大值

图4图像各像素点的最大值计算结果

源程序运行结果如图4：

MATLAB中提供最小值计算函数min（），利用方式同max（）函数。

min（min（A））或min（A（:

））%求出矩阵A所有元素的最小值

图像数据最小值计算源程序如下：

源程序5：

A_min=min（min（A））%计算图像各像素点的最小值

或A_min=min（A（:

））

源程序运行结果如图5：

图5图像各像素点的最小值计算结果

图5图像各像素点的最小值计算结果

从