MATLAB图形图像处理学习

第一部分 MATLAB基础知识,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,专业软件实习,2007.4,1,MATLAB在数字图形处理中的应用,通过本部分的学习，主要熟悉MATLAB在数字图形、图像处理方面的相关指令，了解具体应用情况。,2,MATLAB在数字图形处理中的应用,三维绘图,Plot3(x1,y1,z1,s1,x2,y2,z2,s2,)或plot3(x,y,z,s):,绘制三维曲线条图，,x,y,z 第一到三维数据，必须尺寸相等。S是可选字符串，用来表示线型、颜色以及数据标记。,patch(x,y,c):,二维图形填色，x,y是向量或矩阵，c用来指定颜色。,patch(x,y,z,c):,三维图形填色，x,y，z是向量或矩阵，c用来指定颜色。,3,MATLAB在数字图形处理中的应用,三维绘图,X,Y=meshgrid(x,y):,平面网格点生成。,mesh(X,Y,Z,C):,三维网格曲面绘制，X、Y、Z、C是同维数的矩阵，X、Y、Z对应确定空间上的网格点，C为颜色矩阵。,mesh(Z):,Z=C时简化命令,此时m,n=size(Z)则x=1:n，y=1:m。,meshc(X,Y,Z,C):,除生成网格曲面外，还在x-y平面上生成曲面的等高线图。,meshz(X,Y,Z,C):,除生成网格曲面外，还在曲面下加上长方体的台柱。,surf(X,Y,Z,C):,三维着色曲面绘制，用法同mesh。,surfl(X,Y,Z,C):,绘制在光线情况下的表面图。,axis(xmin,xmax,ymin,ymax,zmin,zmax):,手动方式选择新的坐标系。,4,MATLAB在数字图形处理中的应用,例1：绘制一个三维螺旋线。,5,MATLAB在数字图形处理中的应用,执行结果：,6,例2：绘制三维网格图和三维曲面图，给定二元函数：,其中x-3，3；y-3，3,MATLAB在数字图形处理中的应用,7,MATLAB在数字图形处理中的应用,实现的命令,8,执行结果,9,MATLAB在数字图形中的应用,练习一：,自己在MATLAB中操作上面例题。,10,MATLAB在数字图像处理中的应用,MATLAB中有3种图像类型：索引图像、强度（灰度）图像、RGB（真彩）图像。索引图像包含一个数据矩阵X，一个颜色映像矩阵Map，通常存在一起。,11,MATLAB在数字图像处理中的应用,图像处理基本命令,imread：,读取一个图像,A=imread（，fmt）,save：,图像文件导出，例：save rice A ，将图像数据A导出到rice.mat中,load：,从磁盘中*.mat文件导入图像数据，直接装入内存工作空间,load 将保存在matlab.mat中的所有变量装入工作空间,load file从文件中装入变量,load file X Y Z 从中装入指定的变量,12,MATLAB在数字图像处理中的应用,图像处理基本命令,Image：,显示索引图像。,image返回一个图像句柄给image对象。,image(X) 将矩阵X作为图像显示。,imagesc：,显示强度图像，imagesc（X,low high）, low high强度范围。,13,MATLAB在数字图像处理中的应用,图像处理基本命令,imshow：,标准图像显示,imshow(I, n)使用n 个灰度级显示灰度图像I。,imshow(I,low high) 可将I显示为灰度图像，灰度级为low high。,imshow(X, map)显示索引图像X，使用颜色图map。,imshow(RGB)显示真彩色图像RGB,imshow()显示图像文件中的图像。,14,MATLAB在数字图像处理中的应用,图像处理基本命令,colorbar：,颜色条显示。,colorbar(vert)在垂直轴旁增加一颜色等级条。,colorbar(hotiz)在水平轴旁增加一颜色等级条。,colormap：,在当前图像窗口中安装一个颜色映像,colormap(map)将map作为当前图像窗口颜色映像。,colormap(default)装入默认的颜色映像（jet）。,标准颜色映像有：hsv, hot, cool, pink, gray, bone, jet, copper, prism, flag。,15,MATLAB在数字图像处理中的应用,例3：,clear%清除内存变量,whos,load woman%将woman.mat装入内存,whos,image（X） %显示图像,16,MATLAB在数字图像处理中的应用,例4：imshow(rice.tif); % 直接显示图像文件,17,MATLAB在数字图像处理中的应用,例5：色彩等级条和调色板的使用,18,MATLAB在数字图像处理中的应用,显示索引文件,19,MATLAB在数字图像处理中的应用,装入颜色,加颜色等级条,20,MATLAB在数字图像处理中的应用,装入灰调色板,21,MATLAB在数字图像处理中的应用,装入旧调色板,22,MATLAB在数字图像处理中的应用,图像增强处理,练习三：,输入一张图片，进行直方图均衡处理，并观察原始图像和均衡化后的图像的直方图。,23,MATLAB在数字图像处理中的应用,显示原图,24,MATLAB在数字图像处理中的应用,处理后图像,25,MATLAB在数字图像处理中的应用,原直方图,26,MATLAB在数字图像处理中的应用,处理后直方图,27,MATLAB在数字图像处理中的应用,练习四：,输入一图像，加噪，然后再进行中值滤波处理。观察原始图像，加噪后图像和中值滤波处理后的图像的差别。,28,MATLAB在数字图像处理中的应用,显示原图,29,MATLAB在数字图像处理中的应用,加噪后图像,30,MATLAB在数字图像处理中的应用,对加噪图像滤波处理后图像,31,MATLAB在数字图像处理中的应用,图像压缩,使用二维离散余弦变换（DCT）进行图像压缩。显示原图像、DCT系数图像、重构图像与误差图像（原图像与重构图像之差），并计算均方误差MSE。,原始图像被转换成为8x8大小的块进行压缩与重构，重构时IDCT仅使用DCT系数的子集。压缩后，仅保留具有较大方差的若干个DCT系数，丢弃其它的有较小方差的DCT系数，因为它们对重构的影响较小。压缩应该做到在最合理地近似原图像的情况下使用最少的系数。,32,MATLAB在数字图像处理中的应用,function test3_5(trueImage,Cnum),%trueImage：待压缩的原图像 Cnum：压缩时保留的系数的个数,trueImage=double(trueImage)/255; %转化为双精度型,figure(1); imshow(trueImage); title(original image); %显示原始图像,%以下为对图像进行DCT变换,dctm=dctmtx(8); %得到图像的DCT系数矩阵及DCT系数方差矩阵,imageDCT=blkproc(trueImage,8,8,P1*x*P2,dctm,dctm.);,%计算DCT矩阵，返回8x8DCT变换矩阵,DCTvar=im2col(imageDCT,8,8,distinct).; %对图像实行不同的块处理,n=size(DCTvar,1); %重排图像块为矩阵列,DCTvar=(sum(DCTvar.*DCTvar)-(sum(DCTvar)/n).2)/n; %求矩阵的行数,dum,order=sort(DCTvar); %排序,33,MATLAB在数字图像处理中的应用,%以下为显示系数图像,Cnum=64-Cnum; %1表示保留的系数，0表示丢弃的系数,mask=ones(8,8); %全1矩阵,mask(order(1:Cnum)=zeros(1,Cnum);,im8x8=zeros(9,9);,im8x8(1:8,1:8)=mask;,im128x128=kron(im8x8(1:8,1:8),ones(16); %Kronecher张量积,figure(2); imshow(im128x128); title(DCT coefficients); %显示DCT系数图像,34,MATLAB在数字图像处理中的应用,%以下为重构及显示图像,dctm=dctmtx(8);,newImage=blkproc(imageDCT,8,8,P1*(x.*P2)*P3,dctm.,mask(1:8,1:8),dctm);,figure(3); imshow(newImage);title(reconstructed image); %显示压缩图像,figure(4); imshow(trueImage-newImage+0.45);title(error image); %显示误差图像,error=(trueImage.2-newImage.2);,MSE=sum(error(:)/prod(size(trueImage) %计算归一化图像的均方误差,35,MATLAB在数字图像处理中的应用,步骤及要求,：,将上述文件以test3_4.m存盘，并将所在目录加入搜索路径中。,在MATLAB命令窗口中输入以下函数：,load imdemos flower;,test3_5(flower,7);,36,MATLAB在数字图像处理中的应用,原图 压缩后 误差,37,