matlab课程设计 11.docx
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matlab课程设计 11.docx
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matlab课程设计11
课程设计任务书
学生姓名:
专业班级:
指导教师:
刘新华工作单位:
信息工程学院
题目:
MATLAB课程设计
要求完成的主要任务:
1.利用MATLAB仿真软件进行图像的输入、输出和格式变换。
2.读取、保存和显示不同格式的图像,并进行图像格式的相互变换如索引图像、灰度图像、RGB图像和二值图像的相互转换。
课程设计的目的:
1.理论目的
课程设计的目的之一是为了巩固课堂理论学习,并能用所学理论知识正确分析信号处理的基本问题和解释信号处理的基本现象。
2.实践目的
课程设计的目的之二是通过设计具体的图像信号变换掌握图像和信号处理的方法和步骤。
时间安排:
序
号
阶段内容
所需时间
1
方案设计
2天
2
软件设计
3天
3
系统调试
2天
4
答辩
1天
合计
8天
指导教师签名:
年月日
系主任(或责任教师)签字:
年月日
目录
摘要I
AbstractII
1图像文件格式及图像类型1
2图像的输入2
3图像的输出4
3.1.1索引图像的显示4
3.1.2灰度图像的显示5
3.1.3二值图像的显示7
3.1.4RGB图像的显示8
3.2以图像文件的形式输出(图像文件形式之间的转换)8
4图像的保存9
5图像类型转换10
5.1RGB转换成灰度图像10
5.2灰度图像转换为索引图像11
5.3灰度图像转化为二值图像12
5.4RGB图像转化为索引图像13
6课设总结14
参考文献15
附件:
MATLAB程序16
摘要
MATLAB是集数值计算,符号运算及图形处理等强大功能于一体的科学计算语言。
作为强大的科学计算平台,它几乎能够满足所有的计算需求。
MATLAB本身就是功能强大的数据可视化工具,可以通过各种形式显示分析数据,例如灰度直方图、等高线、蒙太奇混合、像素分析、图层变换以及材质贴图等。
利用可视化的图形,不仅能够评估图形图像的特性,还能够分析图像中的色彩分布等情况。
本次课程设计介就是Matlab环境下的一些最基本的图像处理操作,如读取、保存和显示不同格式的图像,并进行图像格式的相互变换如索引图像、灰度图像、RGB图像和二值图像的相互转换
Abstract
MATLABisascientificcomputinglanguagethataddsthefunctionofnumericalcomputingandgraphicsprocessing,symbolstogether.Asapowerfulscientificcomputingplatforms,itcanalmostsatisfyallthecalculationsthatneeds.MATLABitselfisapowerfultoolofdatavisualizationthatcandisplaydatathroughvariousforms,suchasgraylevelhistogram,contours,montagemixing,pixelanalysis,thelayertextureandtransformation.Withvisualgraphics,itcannotonlyevaluateimagecharacteristics,butalsoanalyzethedistributionofcolorimage.
ThepurposeofthepracticeofintroducingMatlabenvironmentisthemostbasicofsomeimageprocessingoperations,suchasread,write,imageinformationandimageformat,sizeandgraytelescopic;etc.Throughtheexperimentmasteryofimagehistogramsdepictsmethod,deepenthehistogramimagefeatureandtherelationshipbetweentheshapeofunderstanding,andtodeepentheunderstandingofhistogramequalizationalgorithm.
1图像文件格式及图像类型
1.1MATLAB支持的几种图像文件格式
⑴JPEG(JointPhotogyaphicExpeytsGroup):
一种称为联合图像专家组的图像压缩格式。
⑵BMP(WindowsBitmap):
有1位、4位、8位、24位非压缩图像,8位RLE(RunlengthEncoded)的图像。
文件内容包括文件头(一个BITMAPFILEHEADER数据结构)、位图信息数据块(位图信息头BITMAPINFOHEADER和一个颜色表)和图像数据。
⑶PCX(WindowsPaintbrush):
可处理1位、4位、8位、16位、24位等图像数据。
文件内容包括文件头、图像数据和扩展色图数据。
⑷TIFF(TaggedIamgeFileFormat):
处理1位、4位、8位、24位非压缩图像,1位、4位、8位、24位packbit压缩图像,1位CCITT压缩图像等。
文件内容包括文件头、参数指针表与参数域、参数数据表和图像数据四部分。
⑸PNG(PortableNetworkGraphics):
包括1位、2位、4位、8位和16位灰度图像,8位和16位索引图像,24位和48位真彩色图像。
⑹GIF(GraphicsInterchangeFormat):
任何1位到8位的可交换的图像。
⑺HDF(HierarchialDataFormat):
有8位、24位光栅图像数据集。
⑻ICO(WindowsIconresource):
有1位、4位、8位非压缩图像。
⑼CUR(WindowsCursorresource):
有1位、4位、8位非压缩图像。
⑽XWD(XWindowsDump):
包括1位、8位Zpixmaps,XYBitmaps,XYPixmmmaps。
⑾RAS(SunRasterimage):
有1位bitmap、8位索引、24位真彩色和带有透明度的32位真彩色。
⑿PBM(PortableBitmap)。
⒀PGM(PortableGraymap)。
⒁PPM(PortablePixmap)。
1.2matlab几种图像类型
MATLAB支持五种图像类型,即二值图像、索引图像、灰度图像、RGB图像和多帧图像阵列。
1)索引图像:
它的数据信息包括一个数据矩阵和一个双精度色图矩阵,它的数据矩阵中的值直接指定该点的颜色为色图矩阵中的某一种。
色图矩阵中,每一行表示一种颜色,每行有三个数据,分别表示该种颜色中红、绿、蓝的比例情况,所有元素值都在[0,1]内。
2)灰度图像:
数据矩阵中的元素值一般都在[0,1]或[0,255]之间,灰度图像根据这些数据利用线性插值来和色图中的颜色种类匹配。
灰度图像一般看起来是一副黑白图像,但是色彩明暗度较二值图像更为丰富。
因为每一个像素点的取值在[0,1]或[0,255]之间。
灰度图像读入matlab中是一个二维的平面矩阵,其中行与列的乘积代表其图片中像素点的个数。
3)二值图像:
数据矩阵中的元素值只是0或1。
读入matlab也是一个二维矩阵,二值图像读入matlab中也是一个二维的平面矩阵,但像素点取值只限于0,1。
4)RGB图像:
图像中每个象素的颜色用三个数据来存储,分别指定红、绿、蓝三原色在象素颜色中的比例关系,组成一个三维数组,读入matlab后是一个三维的矩阵。
RGB图像就是采用红、绿、蓝作为三原色的,其中R为红色,G为绿色,B为蓝色。
这样这个三维矩阵A就可以表示成一个彩色矩阵,也就是一张数字图像可以在matlab中读成一个矩阵A。
这个三维矩阵的第一维就是上图中第一层代表红色数值,第二维为第二层代表绿色数值,第三维为第三层代表蓝色数值。
也可以这样理解:
将索引图像中的数据矩阵中每一个像素点直接加载上色图矩阵中对应的颜色值。
2图像的输入
2.1基础知识
Matlab中基本变量都是以矩阵的形式保存的。
一幅图像即是一个二维的矩阵。
变量名区分大小写,如a和A表示两个不同的变量。
图像I中第i行第j列的像素用I(i,j)表示,其中行号和列号都从1开始计数。
要了解更多关于Matlab的基本知识,可看Matlabhelp下的Matlab目录。
本实验可能用到的matlab函数有:
zeros,imwrite,imread,imshow,FFT2,abs,log,min,max,查询具体的函数用法可以在Matlabhelp中查找,或在Matlabcommandwindow中打(空格)函数名。
在Matlabcommandwindow中的命令在打回车后直接执行。
也可以在m-fileeditor中编写程序,存盘为.m文件后,按Debug菜单下的Run,自动逐条执行命令。
Debug菜单下还提供了设置断点逐行执行等调试命令。
做本实验时可先在commandwindow中熟悉Matlab命令与函数,最后所有命令应保存在一个m文件中,便于检查和调试。
每次画图前可用figure命令新开一个图像窗口,否则前一次显示的图像会被新的图像覆盖。
也可用figure(n)命令规定当前图像窗口序号。
2.2图像的读取及程序
在编辑窗口中,如下编辑M文件,%表示注释部分:
clear;%清除MATLAB中所有的工作平台变量
closeall;%关闭打开的图形窗口
I=imread('e:
/sure.jpg');%调用函数,将所选图像导入MATLAB中,
所选图像存储在一个名为I的矩阵中
figure;%创建一个图像的显示图像图像
imshow(I);%调用函数显示导入的图像
在命令窗口中运行函数,可得到figure的运行结果了所选的图片,如图1-1所示。
图1-1读取图像显示窗口
3图像的输出
3.1以图像形式输出(图像的显示)
以图像形式输出,其实质就是图像的显示。
函数为image(imshow).
.
图3-1图像输出的框图
根据不同的图像形式,有一些不同的显示方法。
3.1.1索引图像的显示
索引图像包含一个数据矩阵I,一个颜色映射矩阵map。
像素颜色内数据矩阵X作为索引值向矩阵map进行索引。
1.可以用下面代码来显示一幅索引图像:
image(I)
colormap(map).
【例】
I=imread('f:
\shoes.jpeg');
%图像数据的读取,将图像数据放入矩阵A中,颜色数据放入矩阵M中
image(I);
colormap(map);
图3-2索引图的显示举例1
3.1.2灰度图像的显示
一幅灰度图像是一个数据矩阵I
1.imshow(I,[low,high])
以灰度范围[low,high]显示图像,如果不知道灰度范围,可以用imshow(I,[])显示。
【例】按最大灰度范围显示
命令窗口输入:
I=imread('f:
/shoes.jpeg');
%图像数据的读取,将图像数据放入矩阵I中,颜色数据放入矩阵M中
imshow(I,[]);title('LJC最爱的鞋子');
colorbar
图3-4灰度图像的显示举例1
2.imshow(I,n)
显示灰度级为n的图像,n缺省为65。
【例】按256灰度级显示
I=imread('f:
/shoes.jpeg');
%图像数据的读取,将图像数据放入矩阵A中,颜色数据放入矩阵M中
imshow(I,65);title(‘LJC最爱的鞋子’);
colorba
图3-5灰度图像的显示举例2
3.1.3二值图像的显示
imshow(BW)
显示二值图像。
【例】显示二值图像
bw=imread('f;/shoes.jpeg');
%图像数据的读取,将图像数据放入矩阵I中,颜色数据放入矩阵M中
imshow(bw);title('LJC之鞋');
colorbar
图3-6二值图像的显示举例
3.1.4RGB图像的显示
imshow(RGB)
显示真彩色图像。
【例】rgb=imread('f:
/shoes.jpg');
%图像数据的读取,将图像数据放入矩阵A中,颜色数据放入矩阵M中
imshow(rgb);
图3-7RGB图像的显示举例
3.2以图像文件的形式输出(图像文件形式之间的转换)
以图像文件的形式输出,其实质是图像文件形式之间的转换。
图3-8图像文件形式的输出框图
格式是:
imwrite(A,’filename’,’fmt’)保存无调色板的图像
imwrite(X,map,’filename’,’fmt’)保存有调色板的图像
imwrite(…,’filename’)文件名中含格式
imwrite(…,Param1,Vall,Param2,Val2,…)指定保存参数
(其中imwrite(…,Param1,Val1,Param2,Val2…)可以让用户控制HDF、JPEG、TIFF等一些图像文件格式的输出特性。
)
在MATLAB中,默认的保存类型是uint8。
由于PNG和TIFF格式支持16位的图像,所以保存这类图像时,保存类型就是uint16。
文件格式:
bmp、jpg、pcx、tif。
【例】将tif图像保存为jpg图像
[x,map]=imread('picture.tif');
imwrite(x,map,'picture.jpg','JPG','Quality',75)
4图像的保存
4.1从菜单保存
可以保存为fig,egs,jpeg,gif,png,bmp等格式
4.2复制粘贴
Edit--->copyfigure,在粘贴其他程序。
4.3.Saveas函数
Saveas(gca,filename,fileformat)
4.4.print函数
5图像类型转换
图5-1图像类型转换框图
5.1RGB转换成灰度图像
I=imread('f:
/shoes.jpg’);
%图像数据的读取,将图像数据放入矩阵A中,颜色数据放入矩阵M中
K=rgb2gray(I)
imshow(K);
图5-2RGB转换成灰度图像举例
5.2灰度图像转换为索引图像
I=imread('f:
/shoes.jpg’);
%图像数据的读取,将图像数据放入矩阵A中,颜色数据放入矩阵M中
K=rgb2gray(I);
Y=gray2ind(K);
imshow(Y);
图5-3灰度图像转换为索引图像
5.3灰度图像转化为二值图像
I=imread('f:
/shoes.jpg’);
%图像数据的读取,将图像数据放入矩阵A中,颜色数据放入矩阵M中
K=rgb2gray(I);
Y=im2bw(K);
imshow(Y);
图5-4灰度图像转化为二值图像举例
5.4RGB图像转化为索引图像
I=imread('f:
/shoes.jpg’);
%图像数据的读取,将图像数据放入矩阵A中,颜色数据放入矩阵M中
[X,map]=rgb2ind(I,3);
imshow(X,map);
图5-5RGB图像转化为索引图像
6课设总结
为期一个星期的课程设计已经结束,在这一星期的学习、设计过程中我感触颇深。
这次课程设计,让我充分利用所学过的理论知识还有自己想象的能力,另i让我们学习查找资料的方法。
通过课设,我认识到了matlab的功能非常强大,使得我们在使用的时候用户直接调用这些库函数并赋予实际参数就能解决实际问题,具有极高的编程效率。
我也熟悉了matlab的工作环境,可以很熟练的对matlab进行常规的操作,快速进行程序编程和仿真。
完成任务后才发现这次训练的内容并不算难。
首先要做的工作就是熟悉matlab中的各种库函数的格式和使用方法,其次就是针对具体图像进行操作,通过观察图像的质量等方面的问题,来了解变换的效果。
当然,结果了这次课程设计,我也发现了自己的很多不足。
而且我很赞同通过这种课程设计来考验我们的动脑能力的教学方式。
这样一方面激发了我们自主学习的兴趣,另一方面也巩固了学习到的理论知识,可以从实践中积累实际的经验,而不是老停留在理论学习的阶段。
当然这次设计学到的不仅仅是知识,还有如何去查阅资料。
如何去高质量的完成一份报告书等等。
我觉得这样的实践对我们现在的学习以及以后的工作都是很大的帮助,而且对我分析问题的方法也有很大的帮助,也使我考虑为难更加周到,更全面。
参考文献
[1]王华等.MATLAB电子仿真与应用教程.北京:
国防工业出版社,2001.
[2]李文锋.图形图像处理与应用.北京:
中国标准出版社,2006.
[3]王洪元.MATLAB语言以及在电子信息工程中的应用.北京:
清华大学出版社,2004
[4]刘文耀.数字图像采集与处理.北京:
电子工业出版社.2007.
[5]贺兴华.MATLAB7.X图像处理.北京:
人民邮电出版社,2006.
[5]章毓晋.图像工程(上册).北京:
清华大学出版社.1999.
附件:
MATLAB程序
clear;%清除MATLAB中所有工作平台变量
closeall;%关闭打开的图形窗口
I=imreal(‘f:
/shoes.jpg’);%调用函数,将所选的图形导入MATLAB中,所选图形存放在一个名为I的矩阵中
figure;%创建一个图像的显示图像
imshow(I);%调用函数的显示导入图像
I=imread(‘f:
/shoes.jpg’);
K=rgb2gray(I);
Imshow(I);
I=imread('f:
/shoes.jpg’);
%图像数据的读取,将图像数据放入矩阵A中,颜色数据放入矩阵M中
K=rgb2gray(I);
Y=gray2ind(K);
Imshow(Y);
I=imread('f:
/shoes.jpg’);
%图像数据的读取,将图像数据放入矩阵A中,颜色数据放入矩阵M中
K=rgb2gray(I);
Y=im2bw(K);
imshow(Y);
I=imread('f:
/shoes.jpg’);
[X,map]=rgb2ind(I,3);
imshow(X,map);
本科生课程设计成绩评定表
姓名
性别
男
专业班级
题目:
利用MATLAB仿真软件进行图像的输入、输出和格式变换
答辩或质疑记录:
1、函数imread的作用?
答:
该函数用于读取图片文件中的数据,是进行图像的输入时必须调用的函数。
2、对图像类型转换调用的函数举例。
答:
真彩图像转换成灰度图像,调用函数rgb2gray;灰度图像转换索引图像,调用函数gray2ind;灰度图像转换成二值图像,调用函数im2bw。
3、对四种图像进行解释。
答:
灰度图像:
一幅完整的图像,是由红色、绿色、蓝色三个通道组成的。
红色、绿色、蓝色三个通道的缩览图都是以灰度显示的。
用不同的灰度色阶来表示“红,绿,蓝”在图像中的比重。
通道中的纯白,代表了该色光在此处为最高亮度,亮度级别是255;二值图像:
二值图像中所有的像素只能从0和1这两个值中取,因此在MATLAB中,二值图像用一个由0和1组成的二维矩阵表示。
简单的说,不是黑就是白;RGB图像,是通过对红(R)、绿(G)、蓝(B)三个颜色通道的变化以及它们相互之间的叠加来得到各式各样的颜色的,RGB即是代表红、绿、蓝三个通道的颜色;索引图像:
索引图像是一种把像素值直接作为RGB调色板下标的图像。
索引图像可把像素值“直接映射”为调色板数值。
最终评定成绩(以优、良、中、及格、不及格评定)
指导教师签字:
__________
年月日
- 配套讲稿:
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