第2章图像处理

1、 光是属于一定波长范围内的一种电磁辐射。 可见光的波长范围：380780nm 波长从大到小依次变化对应的颜色感觉是： 红 橙 黄 绿 青 蓝 紫 彩色三要素彩色三要素：亮度、色调、色饱和度 亮度：反映光作用于人眼时引起的明亮程度。 色调：反映彩色的类别，例如红、绿、蓝等不同颜色 色饱和度：表示彩色光所呈现的深浅程度。 饱和度越高，彩色越浓越纯。 色度：色调和色饱和度的合称。亮度方程：亮度方程： Y0.299R 0.587G 0.114B 混色规律混色规律相加混色相加混色 红光绿光黄光 红光蓝光品红光 绿光蓝光青光 红光绿光蓝光白光互补色：互补色： 红光青光白光 绿光品红光白光 蓝光黄光白光基色

2、光混配实验演示 混色规律混色规律相减混色相减混色n用黄、品红、青色这三种颜色作为三基色，它们分别吸收各自的补色，即蓝、绿、红光。因此，相减混色法中将三基色按不同比例混合时，在白光照射下，蓝、绿、红光也将按相应比例被吸收，从而呈现各种不同颜色。如下图如下图所示。所示。 ， ,10,0,0 x y dxdyxyx y ,其他 ,f x yfxyd d 1.视觉惰性视觉惰性 当有光脉冲刺激人眼时，视觉的建立和消失都具有一定的滞后效应。 2.视觉暂留现象视觉暂留现象 当光脉冲突然熄灭时，亮度感觉并不瞬即消失，有一个渐衰的残留过程。对于中等亮度的光刺激，视觉暂留时间约为0.05至0.2秒。 视觉暂留效应

3、给电视、电影的实现带来了可能，当一幅幅静止的画面以一定的速度（大于20f/s）连续映现在屏幕上时，人眼会获得一幅连续的视频动画的感觉。 3.闪烁感觉：闪烁感觉： 当光脉冲重复频率不够高时，人眼会产生一明一暗的闪烁感觉。 人眼的临界闪烁频率：46Hz（不引起闪烁感觉的最低重复频率） 4.人眼的分辨力人眼的分辨力 是指人在观看景物时对细节的分辨能力 实验证明：人眼对彩色细节的分辨力比对黑白细节的分辨力要低很多 人眼对不同彩色，分辨力也各不相同 分辨力=1/ (是最小视角） 实验测得人眼对各种颜色细节的分辨力列于下表中：细节色别黑白 黑绿 黑红 黑蓝 红绿 红蓝 绿蓝相对分辨力/1009490264

4、02319 5.时间混色与空间混色时间混色与空间混色时间混色法：时间混色法：这种方法是将三种基色光按一定顺序轮流投射到同一表面上这种方法是将三种基色光按一定顺序轮流投射到同一表面上, ,只要轮换速度足够快只要轮换速度足够快, ,利用人眼的视觉惰性产生的彩色感觉就利用人眼的视觉惰性产生的彩色感觉就与三种基色光直接混合时相同。与三种基色光直接混合时相同。空间混色法：空间混色法：这种方法是将三种基色光同时投射到同一表面邻近的三个点上这种方法是将三种基色光同时投射到同一表面邻近的三个点上, ,只要这些点相距很近只要这些点相距很近, ,利用人眼分辨力的极限就能产生三种基利用人眼分辨力的极限就能产生三种基

5、色光相加混合的彩色感觉色光相加混合的彩色感觉. . ),(ynyxmxnm ),(),(),(),(),(),(ynyxmxynxmfyxsyxfyxfnmfnmss ) 1, 1() 1 , 1() 0 , 1() 1, 1 () 1 , 1 () 0 , 1 () 1, 0 () 1 , 0 () 0 , 0 (),(NMfMfMfNfffNfffnmf数字图像的数字图像的矩阵矩阵表示表示JPEG累进模式演示 (1) 读取和显示图像读取和显示图像 首先清除首先清除MATLAB所有所有的工作平台变量，关闭已打的工作平台变量，关闭已打开的图形窗口，读取和显示开的图形窗口，读取和显示灰度灰度图像

6、图像 rice.tifrice.tif ，其程，其程序如下：序如下： clear;clear; close all;close all; I=imread(rice.tif I=imread(rice.tif);); imshow(I imshow(I););(2) 估计图像背景估计图像背景 图像图像 rice.tifrice.tif 中心位置的背景亮度要高于其中心位置的背景亮度要高于其他部分的亮度。他部分的亮度。使用使用 imopenimopen 函数和一个半径为函数和一个半径为15的圆盘形结构元素对输入的图像的圆盘形结构元素对输入的图像I进行形态打进行形态打开操作。形态打开操作将会删除那些

7、不完全包括开操作。形态打开操作将会删除那些不完全包括在半径为在半径为15的圆盘中的对象，从而实现背景亮度的圆盘中的对象，从而实现背景亮度的估计，其程序如下：的估计，其程序如下： background=imopen (I,strelbackground=imopen (I,strel (disk,15); (disk,15); (3) 从原始图像中减去背景图像从原始图像中减去背景图像 将背景图像将背景图像 backgroundbackground 从原始图像从原始图像I I中减去，从而中减去，从而创建一个新的、背景较为一致的图像，其程序如下：创建一个新的、背景较为一致的图像，其程序如下： I2=

8、imsubtract (I,backgroundI2=imsubtract (I,background);); figure, imshow(I2);figure, imshow(I2); (4)调节图像对比度调节图像对比度 从上图可以看出，修改后的图像很暗，可以使用从上图可以看出，修改后的图像很暗，可以使用 imadjustimadjust函数来调节图像的对比度，并显示调节后的效果。函数来调节图像的对比度，并显示调节后的效果。 I3 = imadjust(I2,stretchlim(I2),0 1);I3 = imadjust(I2,stretchlim(I2),0 1); figure,i

9、mshow(I3);figure,imshow(I3); (5) 使用使用值操作将图像转换为二进制图像值操作将图像转换为二进制图像 通过使用函数通过使用函数 graythreshgraythresh 和和 im2bwim2bw 创建一个新的二值图创建一个新的二值图像像 bwbw，其程序如下：，其程序如下： level=graythresh(I3);level=graythresh(I3); bwbw=im2bw(I3,level);=im2bw(I3,level);figure,imshow (bwfigure,imshow (bw););(6) 检查图像中的对象个数检查图像中的对象个数 为了

10、确定图像中的米粒的个数，使用为了确定图像中的米粒的个数，使用bwlabelbwlabel函数，函数，该函数标示了二值图像该函数标示了二值图像bwbw中的所有相关成分，并且返回中的所有相关成分，并且返回在图像中找到的对象个数在图像中找到的对象个数 numobjectsnumobjects：labeled,numobjectslabeled,numobjects=bwlabel(bw,4);=bwlabel(bw,4);numobjectsnumobjects= = 80(7) 检查标记矩阵检查标记矩阵 观察标记矩阵的一个好办法就是将其显示为一个伪观察标记矩阵的一个好办法就是将其显示为一个伪彩色的

11、索引图像。函数彩色的索引图像。函数label2rgblabel2rgb可以指定调色板、背可以指定调色板、背景颜色以及标记矩阵中的对象将如何被映射为调色板中景颜色以及标记矩阵中的对象将如何被映射为调色板中的颜色，其程序如下：的颜色，其程序如下： (8) 计算图像中对象的统计属性计算图像中对象的统计属性 regionprops 命令可以用来调节图像中对象或区域的命令可以用来调节图像中对象或区域的属性，并将这些属性返回到一个结构体数组中。当调用属性，并将这些属性返回到一个结构体数组中。当调用regionprops函数来返回一个包含图像中所有米粒阈值的函数来返回一个包含图像中所有米粒阈值的基本属性度量

12、结构体时，使用以下基本属性度量结构体时，使用以下MATLAB函数来计算函数来计算阈值对象的一些统计属性：首先使用阈值对象的一些统计属性：首先使用 max 获取最大的米获取最大的米粒大小，其程序如下：粒大小，其程序如下： graindata=regionprops(labeled,basic ); allgrains=graindata.Area; max(allgrains)运行后运行后MATLABMATLAB将返回以下数据：将返回以下数据： ansans 695695使用使用findfind命令来返回这个最大尺寸米粒的标记号，命令来返回这个最大尺寸米粒的标记号，其程序如下：其程序如下： biggrain=find(allgrainsbiggrain=find(allgrains=695)=695) biggrainbiggrain= = 6868 获取米粒的平