matlab图像处理讲解.docx
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matlab图像处理讲解.docx
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matlab图像处理讲解
一,图像增强
1.直方图均衡化的Matlab实现
1.1imhist函数
功能:
计算和显示图像的色彩直方图
格式:
imhist(I,n)
imhist(X,map)
说明:
imhist(I,n)其中,n为指定的灰度级数目,缺省值为256;imhist(X,map)就算和显示索引色图像X的直方图,map为调色板。
用
stem(x,counts)同样可以显示直方图。
1.2imcontour函数
功能:
显示图像的等灰度值图
格式:
imcontour(I,n),imcontour(I,v)
说明:
n为灰度级的个数,v是有用户指定所选的等灰度级向量。
1.3imadjust函数
功能:
通过直方图变换调整对比度
格式:
J=imadjust(I,[lowhigh],[bottomtop],gamma)
newmap=imadjust(map,[lowhigh],[bottomtop],gamma)
说明:
J=imadjust(I,[lowhigh],[bottomtop],gamma)其中,gamma为校正量r,[lowhigh]为原图像中要变换的灰度范围,[bottomtop]
指定了变换后的灰度范围;newmap=imadjust(map,[lowhigh],[bottomtop],gamma)调整索引色图像的调色板map。
此时若[lowhigh]和
[bottomtop]都为2×3的矩阵,则分别调整R、G、B3个分量。
1.4histeq函数
功能:
直方图均衡化
格式:
J=histeq(I,hgram)
J=histeq(I,n)
[J,T]=histeq(I,...)
newmap=histeq(X,map,hgram)
newmap=histeq(X,map)
[new,T]=histeq(X,...)
说明:
J=histeq(I,hgram)实现了所谓“直方图规定化”,即将原是图象I的直方图变换成用户指定的向量hgram。
hgram中的每一个元素
都在[0,1]中;J=histeq(I,n)指定均衡化后的灰度级数n,缺省值为64;[J,T]=histeq(I,...)返回从能将图像I的灰度直方图变换成
图像J的直方图的变换T;newmap=histeq(X,map)和[new,T]=histeq(X,...)是针对索引色图像调色板的直方图均衡。
2.噪声及其噪声的Matlab实现
imnoise函数
格式:
J=imnoise(I,type)
J=imnoise(I,type,parameter)
说明:
J=imnoise(I,type)返回对图像I添加典型噪声后的有噪图像J,参数type和parameter用于确定噪声的类型和相应的参数。
3.图像滤波的Matlab实现
3.1conv2函数
功能:
计算二维卷积
格式:
C=conv2(A,B)
C=conv2(Hcol,Hrow,A)
C=conv2(...,'shape')
说明:
对于C=conv2(A,B),conv2的算矩阵A和B的卷积,若[Ma,Na]=size(A),[Mb,Nb]=size(B),则size(C)=[Ma+Mb-1,Na+Nb-1];
C=conv2(Hcol,Hrow,A)中,矩阵A分别与Hcol向量在列方向和Hrow向量在行方向上进行卷积;C=conv2(...,'shape')用来指定conv2
返回二维卷积结果部分,参数shape可取值如下:
》full为缺省值,返回二维卷积的全部结果;
》same返回二维卷积结果中与A大小相同的中间部分;
valid返回在卷积过程中,未使用边缘补0部分进行计算的卷积结果部分,当size(A)>size(B)时,size(C)=[Ma-Mb+1,Na-Nb+1]
。
3.2conv函数
功能:
计算多维卷积
格式:
与conv2函数相同
3.3filter2函数
功能:
计算二维线型数字滤波,它与函数fspecial连用
格式:
Y=filter2(B,X)
Y=filter2(B,X,'shape')
说明:
对于Y=filter2(B,X),filter2使用矩阵B中的二维FIR滤波器对数据X进行滤波,结果Y是通过二维互相关计算出来的,其大
小与X一样;对于Y=filter2(B,X,'shape'),filter2返回的Y是通过二维互相关计算出来的,其大小由参数shape确定,其取值如下
:
》full返回二维相关的全部结果,size(Y)>size(X);
》same返回二维互相关结果的中间部分,Y与X大小相同;
》valid返回在二维互相关过程中,未使用边缘补0部分进行计算的结果部分,有size(Y) 3.4fspecial函数 功能: 产生预定义滤波器 格式: H=fspecial(type) H=fspecial('gaussian',n,sigma) 高斯低通滤波器 H=fspecial('sobel') Sobel水平边缘增强滤波器 H=fspecial('prewitt') Prewitt水平边缘增强滤波器 H=fspecial('laplacian',alpha) 近似二维拉普拉斯运算滤波器 H=fspecial('log',n,sigma) 高斯拉普拉斯(LoG)运算滤波器 H=fspecial('average',n) 均值滤波器 H=fspecial('unsharp',alpha) 模糊对比增强滤波器 说明: 对于形式H=fspecial(type),fspecial函数产生一个由type指定的二维滤波器H,返回的H常与其它滤波器搭配使用。 4.彩色增强的Matlab实现 4.1imfilter函数 功能: 真彩色增强 格式: B=imfilter(A,h) 说明: 将原始图像A按指定的滤波器h进行滤波增强处理,增强后的图像B与A的尺寸和类型相同 图像的变换 1.离散傅立叶变换的Matlab实现 Matlab函数fft、fft2和fftn分别可以实现一维、二维和N维DFT算法;而函数ifft、ifft2和ifftn则用来计算反DFT。 这些函数的调用格式如下: A=fft(X,N,DIM) 其中,X表示输入图像;N表示采样间隔点,如果X小于该数值,那么Matlab将会对X进行零填充,否则将进行截取,使之长度为 N;DIM表示要进行离散傅立叶变换。 A=fft2(X,MROWS,NCOLS) 其中,MROWS和NCOLS指定对X进行零填充后的X大小。 A=fftn(X,SIZE) 其中,SIZE是一个向量,它们每一个元素都将指定X相应维进行零填充后的长度。 函数ifft、ifft2和ifftn的调用格式于对应的离散傅立叶变换函数一致。 例子: 图像的二维傅立叶频谱 %读入原始图像 I=imread('lena.bmp'); imshow(I) %求离散傅立叶频谱 J=fftshift(fft2(I)); figure; imshow(log(abs(J)),[8,10]) 2.离散余弦变换的Matlab实现 2.1.dCT2函数 功能: 二维DCT变换 格式: B=dct2(A) B=dct2(A,m,n) B=dct2(A,[m,n]) 说明: B=dct2(A)计算A的DCT变换B,A与B的大小相同;B=dct2(A,m,n)和B=dct2(A,[m,n])通过对A补0或剪裁,使B的大 小为m×n。 2.2.dict2函数 功能: DCT反变换 格式: B=idct2(A) B=idct2(A,m,n) B=idct2(A,[m,n]) 说明: B=idct2(A)计算A的DCT反变换B,A与B的大小相同;B=idct2(A,m,n)和B=idct2(A,[m,n])通过对A补0或剪裁,使B 的大小为m×n。 2.3.dctmtx函数 功能: 计算DCT变换矩阵 格式: D=dctmtx(n) 说明: D=dctmtx(n)返回一个n×n的DCT变换矩阵,输出矩阵D为double类型。 3.图像小波变换的Matlab实现 3.1一维小波变换的Matlab实现 (1)dwt函数 功能: 一维离散小波变换 格式: [cA,cD]=dwt(X,'wname') [cA,cD]=dwt(X,Lo_D,Hi_D) 说明: [cA,cD]=dwt(X,'wname')使用指定的小波基函数'wname'对信号X进行分解,cA、cD 分别为近似分量和细节分量;[cA,cD]=dwt(X,Lo_D,Hi_D)使用指定的滤波器组Lo_D、Hi_D对信号进行分解。 (2)idwt函数 功能: 一维离散小波反变换 格式: X=idwt(cA,cD,'wname') X=idwt(cA,cD,Lo_R,Hi_R) X=idwt(cA,cD,'wname',L) X=idwt(cA,cD,Lo_R,Hi_R,L) 说明: X=idwt(cA,cD,'wname')由近似分量cA和细节分量cD经小波反变换重构原始信号X。 'wname'为所选的小波函数 X=idwt(cA,cD,Lo_R,Hi_R)用指定的重构滤波器Lo_R和Hi_R经小波反变换重构原始信号X。 X=idwt(cA,cD,'wname',L)和X=idwt(cA,cD,Lo_R,Hi_R,L)指定返回信号X中心附近的L个点。 MATLAB: 图像处理函数汇总 (一) 1.applylut 功能: 在二进制图像中利用lookup表进行边沿操作. 语法: A=applylut(BW,lut) 举例 lut=makelut('sum(x(: ))==4',2); BW1=imread('text.tif'); BW2=applylut(BW1,lut); imshow(BW1) figure,imshow(BW2) 相关命令: makelut 2.bestblk 功能: 确定进行块操作的块大小. 语法: siz=bestblk([mn],k) [mb,nb]=bestblk([mn],k) 举例 siz=bestblk([640800],72) siz= 6450 相关命令: blkproc 3.blkproc 功能: MATLAB高级应用——图形及影像处理320 实现图像的显式块操作. 语法: B=blkproc(A,[mn],fun) B=blkproc(A,[mn],fun,P1,P2,...) B=blkproc(A,[mn],[mbordernborder],fun,...) B=blkproc(A,'indexed',...) 举例 I=imread('alumgrns.tif'); I2=blkproc(I,[88],'std2(x)*ones(size(x))'); imshow(I) figure,imshow(I2,[]); 相关命令: colfilt,nlfilter,inline 4.brighten 功能: 增加或降低颜色映像表的亮度. 语法: brighten(beta) newmap=brighten(beta) newmap=brighten(map,beta) brighten(fig,beta) 相关命令: imadjust,rgbplot 5.bwarea 功能: 计算二进制图像对象的面积. 语法: total=bwarea(BW) 举例 BW=imread('circles.tif'); imshow(BW); 附录MATLAB图像处理命令321 bwarea(BW) ans= 15799 相关命令: bweuler,bwperim 6.bweuler. 功能: 计算二进制图像的欧拉数. 语法: eul=bweuler(BW,n) 举例 BW=imread('circles.tif'); imshow(BW); bweuler(BW) ans= -2 相关命令: bwmorph,bwperim 7.bwfill 功能: 填充二进制图像的背景色. 语法: BW2=bwfill(BW1,c,r,n) BW2=bwfill(BW1,n) [BW2,idx]=bwfill(...) BW2=bwfill(x,y,BW1,xi,yi,n) [x,y,BW2,idx,xi,yi]=bwfill(...) BW2=bwfill(BW1,'holes',n) [BW2,idx]=bwfill(BW1,'holes',n) 举例 MATLAB高级应用——图形及影像处理322 BW1=[10000000 11111000 10001010 10001110 11110111 10011010 10001010 10001110] BW2=bwfill(BW1,3,3,8) BW2= 10000000 11111000 11111010 11111110 11110111 10011010 10001010 10001110 I=imread('blood1.tif'); BW3=~im2bw(I); BW4=bwfill(BW3,'holes'); imshow(BW3) figure,imshow(BW4) 相关命令: bwselect,roifill 8.bwlabel 功能: 标注二进制图像中已连接的部分. 语法: 附录MATLAB图像处理命令323 L=bwlabel(BW,n) [L,num]=bwlabel(BW,n) 举例 BW=[11100000 11101100 11101100 11100010 11100010 11100010 11100110 11100000] L=bwlabel(BW,4) L= 11100000 11102200 11102200 11100030 11100030 11100030 11100330 11100000 [r,c]=find(L==2); rc=[rc] rc= 25 35 26 36 相关命令: bweuler,bwselect 9.bwmorph 功能: 提取二进制图像的轮廓. 语法: BW2=bwmorph(BW1,operation) BW2=bwmorph(BW1,operation,n) 举例 BW1=imread('circles.tif'); MATLAB高级应用——图形及影像处理324 imshow(BW1); BW2=bwmorph(BW1,'remove'); BW3=bwmorph(BW1,'skel',Inf); imshow(BW2) figure,imshow(BW3) 相关命令: bweuler,bwperim,dilate,erode 10.bwperim 功能: 计算二进制图像中对象的周长. 语法: BW2=bwperim(BW1,n) 举例 BW1=imread('circbw.tif'); BW2=bwperim(BW1,8); imshow(BW1) figure,imshow(BW2) 附录MATLAB图像处理命令325 相关命令: bwarea,bweuler,bwfill 11.bwselect 功能: 在二进制图像中选择对象. 语法: BW2=bwselect(BW1,c,r,n) BW2=bwselect(BW1,n) [BW2,idx]=bwselect(...) 举例 BW1=imread('text.tif'); c=[1690144]; r=[85197247]; BW2=bwselect(BW1,c,r,4); imshow(BW1) figure,imshow(BW2) 相关命令: bwfill,bwlabel,impixel,roipoly,roifill 12.cmpermute MATLAB高级应用——图形及影像处理326 功能: 调整颜色映像表中的颜色. 语法: [Y,newmap]=cmpermute(X,map) [Y,newmap]=cmpermute(X,map,index) 举例 Toorderacolormapbyluminance,use: ntsc=rgb2ntsc(map); [dum,index]=sort(ntsc(: 1)); [Y,newmap]=cmpermute(X,map,index); 相关命令: randperm 13.cmunique 功能: 查找颜色映像表中特定的颜色及相应的图像. 语法: [Y,newmap]=cmunique(X,map) [Y,newmap]=cmunique(RGB) [Y,newmap]=cmunique(I) 相关命令: gray2ind,rgb2ind 14.col2im 功能: 将矩阵的列重新组织到块中. 语法: A=col2im(B,[mn],[mmnn],block_type) A=col2im(B,[mn],[mmnn]) 相关命令: blkproc,colfilt,im2col,nlfilter 15.colfilt 功能: 利用列相关函数进行边沿操作. 语法: B=colfilt(A,[mn],block_type,fun) B=colfilt(A,[mn],block_type,fun,P1,P2,...) B=colfilt(A,[mn],[mblocknblock],block_type,fun,...) B=colfilt(A,'indexed',...) 附录MATLAB图像处理命令327 相关命令: blkproc,col2im,im2col,nlfilter 16.colorbar 功能: 显示颜色条. 语法: colorbar('vert') colorbar('horiz') colorbar(h) colorbar h=colorbar(...) 举例 I=imread('blood1.tif'); h=fspecial('log'); I2=filter2(h,I); imshow(I2,[]),colormap(jet(64)),colorbar 17.conv2 功能: 进行二维卷积操作. 语法: C=conv2(A,B) C=conv2(hcol,hrow,A) C=conv2(...,shape) 举例 A=magic(5) A= 17241815 23571416 46132022 MATLAB高级应用——图形及影像处理328 101219213 11182529 B=[121;020;313] B= 121 020 313 C=conv2(A,B) C= 17586634323815 23858835677616 5514911716315913567 797816016118712951 238215319920510875 306813516891849 3365126851041527 相关命令: filter2 18.convmtx2 功能: 计算二维卷积矩阵. 语法: T=convmtx2(H,m,n) T=convmtx2(H,[mn]) 相关命令: conv2 19.convn 功能: 计算n维
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