MATLAB在图像处理中应用.ppt

第7章 MATLAB在图像处理中的应用,1.图形文件的读写和查询 2.图像的显示 3.图像的运算 4.图像的几何操作 5.领域和块运算 6.线性滤波与滤波器的设计 7.图像的变换处理 8.图像分析与增强 9.小波分析在图像处理中的应用,第一节 数字图像处理 一、数字图象处理的基本概念 二维函数 f(x,y)。（图像和图片）x,y是空间坐标， f(x,y)幅值称为强度或者灰度 数字图像：空间离散，幅值离散 像素 图像在人类感知中扮演最重要的角色。 6080的信息来自图像 成像机器可覆盖几乎所有电磁波谱 还存在其他成像方式：声波，电子显微镜，分形图像,二、数字图像处理的基本特点,1信息量很大 2数字图像占用的频带较宽。 3数字图像中各个像素是不独立的，其相关性很大。 4处理后的数字图像是需要给人观察和评价的，因此受人的因素影响较大。 5. 数字图像处理技术综合性强 6. 图像信息理论与通信理论密切相关,三、数字图像处理的主要应用,1、太空探索，遥感应用,2、生物医学工程： CT的发明 血球自动分类仪的商业化,3、工业应用：视觉检验，零部件选取，过程控制,4、军事应用：,5、网络数字媒体，视频图象特技,虚拟现实,视频会议通信等日常生活方方面面。 应用实例：:电磁波谱，,伽马射线成像,X射线成像,紫外波段像， 可见光成像(用显微镜方法)，可见光及红外波段成像，红外成像（全世界夜间灯光），多光谱成像，可见光成像，微波波段（雷达波）成像，无线电波成像，声波成像，子显微镜成像,图象处理的基础知识 2.1 图像的获取 把照射量变为数字图像的三种主要传感器装置 1用单个传感器获取图像 2用带状传感器获取图像 3用传感器阵列获取图像 2.2 图象的数字化和计算机图象数据处理 2.2.1 图象函数 成象过程是复杂的光学过程，这涉及到光度学，色度学 光度学：亮度形成机制。 色度学：光的反射和发射与光波的波长关系（和颜色，彩色有关系）。 单色图象：反映图象亮度值，则和波长无关，则图象函数为f(x,y)。,例如：一张黑白照片，可以应用二维函数f（x，y）表示 x，y是平面两个轴的坐标，f（x，y）表示（x，y） 点的亮度值（灰度值）。 一幅彩色图象： 各点值还应反映出色彩变化， 即可用f（x，y，I）表示，其中I为波长。,2.2.3 数字图象在计算机内的处理数字图象的矩阵表示 1.数字图象的矩阵表示2.二维数组和图象的关系 二维数组的标注和数字图象的对应关系有两种形式: 1) 数组的第1,2标注I,J分别对应于画面的水平和垂直两方向3/4F型 2) 数组的第1,2标注I,J分别对应于画面的垂直和水平两方向3/4M型,2.3 彩色图象简介 1. 彩色规范（颜色模型） RGB模型和HSI模型 1) RGB模型 最直接的方法是使用红，绿，蓝的亮度值，大小限定到一定范围，如0到1。我们把这种约定称为RGB格式。每个象素（实际上任何可能要量化的颜色）都能用三维空间中第一象限的一个点来表示，如下图中的彩色立方体所示。 在RGB彩色空间的原点上，任一基色均没有亮度，即原点为黑色。三基色都达到最高亮度时则表现为白色。亮度较低的等量的三种基色产生灰色的影调。所有这些点均落在彩色立方体的对角线上，该对角线被称为灰色线。彩色立方体中有三个角对应于三基色红、绿和蓝色。剩下的三个角对应于黄色，青色和洋红（红）。2) HSI模型 H(hue):色调，表示颜色，与波长有关；,S(saturation):饱和度，表示色纯度，即单色光中渗入白光的程度。当光谱色掺入白光成分越多时，饱和度下降，颜色变浅； I(intensity):强度，表示人眼感知颜色的强弱程度，它和能量大小及人眼对不同波长的感知能力有关。 这种彩色描述对人来说是自然的、直观的，更适合人的视觉特性。HSI模型对于开发基于彩色描述的图像处理方法是一个较为理想的工具。,采用HSI彩色空间的优点： 能够减少彩色图像处理的复杂性，而增加快速性。在图像处理中常用的算术操作或算法，例如作为边缘检测或边缘增强的Sobel算子(卷积运算)，只要对HSI彩色空间的亮度信号进行操作就可获得良好效果，而在RGB彩色空间要作上述运算就很不方便。在图像处理和计算机视觉中大量算法都可在HSI彩色空间中方便地使用，它们可以分开处理而且是相互独立的。因此，在HIS彩色空间中可以大大简化图像分析和处理的工作量。,2. 真彩色、 伪彩色、 假彩色 ( 1 ) 真彩色图象 ( true color ) 能真实反映自然界物体本来颜色的图象叫真彩色图象。 ( 2 ) 伪彩色图象( pseudo color ) 把单色图象的不同灰度赋予不同颜色的处理为伪彩色图象处理。 灰度到彩色的映射。 ( 3 ) 假彩色图象 ( false color ) 根据波长的不同赋予不同的彩色的处理为假彩色图象处理。 彩色到彩色的映射,运用假彩色增强主要用于： (1) 把正常的目标置于特定的彩色背景下，使观察者对该目标更加注意。 (2) 对于由在光谱响应在可见光以外（如红外）传感器获取的多光谱图象，可以用假彩色再现之。,P210 图形文件格式： HDF JPEG PCX PNG XWD GIF BMP,I = imread(filmane, fmt); X,P = imread(filmane, fmt); 格式有： Bmp; Cur; Gif; Hdf; Ico; Jpg, jpeg; Pcx; Png Tif, tiff; xwd,7.2 .图形文件的读写和查询,读 I = imread(eight.tif); 写： Imwrite(A, filmane, fmt),查询 info=imfinfo(rice.png),I = imread(eight.tif); J = imnoise(I,salt imshow(I) figure, imshow(J),7.3.图像的显示,I = imread(rice.png); figure, imshow(I), title(original image) BW = im2bw(I, graythresh(I); L = bwlabel(BW); RGB = label2rgb(L); RGB2 = label2rgb(L, spring, c, shuffle); imshow(RGB), figure, imshow(RGB2),显示二值图像 I = imread(coins.png); level = graythresh(I); BW = im2bw(I,level); Imshow(I) figure imshow(BW),在同一窗口中显示2幅图像 x1,map1=imread(forest.tif); x2,map2=imread(trees.tif); subplot(121);subimage(x1,map1) subplot(122);subimage(x2,map2),纹理映射,x,y,z=cylinder; I=imread(trees.tif); subplot(121);warp(x,y,z,I); x,y,z=sphere(50); I=imread(trees.tif); subplot(122);warp(x,y,z,I);,图像的算术运算,%加法运算 I=imread(trees.tif); J=imread(cameraman.tif); K=imadd(I,J); imshow(K) 减法：imsubtract 乘法：immultiply 除法：imdivide,图像类型的转换 见P225 插值运算 图像的放大、缩小、旋转 imresize Imrotate (0381, 13),(1) 利用直方图均衡化方法增强图像 从纯技术上讲，图像增强技术基本上可分成两大类：一类是频域处理法、一类是空域处理法。频域处理法的基础是卷积定理。它采用修改图像傅立叶变换的方法实现对图像的增强处理。空域处理法是直接对图像中的像素进行处理，基本上是以灰度映射变换为基础的。所用的映射变换取决于增强的目的。例如增加图像的对比度，改善图像的灰度层次等处理均属于空域处理法。,设变量r代表图像中像素灰度级。把像素灰度级归一化处理，那么0r1,其中r=0表示黑，r=1表示白。对于一幅给定的图像来说，每个像素取值在0，1的灰度级是随机的。用概率密度函数Pr(r)来表示图像灰度级的分布。当大部分像素集中在低灰度级区域，图像呈现暗的特性，而当大部分像素集中在高灰度级区域，图像呈现亮的特性。 (1) 利用直方图均衡化方法增强图像cameraman.tif，并绘制图像的直方图,I=imread(cameraman.tif); subplot(221) imshow(I) title(primeval figure ) J=histeq(I); subplot(222) imhist(I,255) subplot(223) imshow(J) subplot(224),imhist(J,255) figure imcontour(I) title(image contour),