实验一Matlab语言、数字图象基本操作

1、实验一Matlab语言、数字图象基本操作一、实验目的1、复习MATLAB语言的基本用法；2、掌握MATLAB语言中图象数据与信息的读取方法；3、掌握在MATLAB中绘制灰度直方图的方法，了解灰度直方图的均衡化的方法。二、实验原理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软件具有很强的开放性和适用性。在保持内核不变的情况下,MATLAB可以针对不同的应用学科推出相应的工具箱（toolbox。目前,MATLAB已经把工具箱延伸到了科学研究和工程应用的诸多领域，诸如数据采集、概率统计、信号处理、图像处

2、理和物理仿真等，都在工具箱（Toolbox家族中有自己的一席之地。在实验中我们主要用到MATLAB提供图象处理工具箱（ImageProcessingToolboxo1、MATLAB与数字图像处理MATLAB全称是MatrixLaboratory（矩阵实验室，一开始它是一种专门用于矩阵数值计算的软件，从这一点上也可以看出，它在矩阵运算上有自己独特的特点。实际上MATLAB中的绝大多数的运算都是通过矩阵这一形式进行的。这一特点也就决定了MATLAB在处理数字图像上的独特优势。理论上讲，图像是一种二维的连续函数然而在计算机上对图像进行数字处理的时候，首先必须对其在空间和亮度上进行数字化，这就是图像的

3、采样和量化的过程。二维图像进行均匀采样，就可以得到一幅离散化成MXN样本的数字图像该数字图像是一个整数阵列，因而用矩阵来描述该数字图像是最直观最简便的了。而MATLAB的长处就是处理矩阵运算，因此用MATLAB处理数字图像非常的方便。MATLAB支持五种图像类型，即索引图像、灰度图像、二值图像、RGB图像和多帧图像阵列；支持BMP、GIF、HDF、JPEG、PCX、PNG、TIFF、XWD、CUR、ICO等图像文件格式的读，写和显示。MATLAB对图像的处理功能主要集中在它的图像处理工具箱（ImageProcessingToolbox。图像处理工具箱是由一系列支持图像处理操作的函数组成，可以进

4、行诸如几何操作、线性滤波和滤波器设计、图像变换、图像分析与图像增强、二值图像操作以及形态学处理等图像处理操作。2、MATLAB语言的基本操作MATLAB语言是一种运算纸型的运算语言，其特点就是与平时在运算纸上书写运算的形式相同，这使得它成为一种比较容易掌握的语言；其变量均以矩阵向量形式表示（单独一个数据可以认为是一维向量；其程序语法类似于C语言，只要有一点C语言基础的人可以很快掌握。针对数字图象处理的需要，可以重点掌握以下几个内容:矩阵、向量的输入和操作（包括如何输入一个矩阵，如何产生一个全零全一的矩阵，如何对一个矩阵的行列元素进行读取、写入；矩阵与向量的基本运算（包括加、减、点乘等以下主要介

5、绍一下如何读取矩阵的指定行或指定列，举例说明：x=4:6%产生一个一维数组，范围从4到6,步长为1x=456插入:通过对x进行插入运算创建矩阵AA=x-3;x;x+3%当然也可以用别的方法产生A矩阵此处只作为示例123456789提取:提取A的前两行和后两列形成矩阵CC=A(1:2,2:3C=2356置零:将矩阵A的第二行第二列的元素置零A(2,2=0A=1 234 067 89将矩阵A的第一列全置1A(:,1=1A=189强调一下矩阵的乘法与矩阵的点乘的不同，举例说明：A=eye（2%产生二维单位矩阵A=1001B=1,2;3,4%直接法输入矩阵B=1234A+B%求A与B的和（符合矩阵求和

6、原则ans=2 23 5A.*B%求A与B的点积（即两矩阵中对应元素分别相乘ans=100 4A*B%求A与B的乘积(符合矩阵乘积原则A的列数与B的行数相等ans=1234注意:请大家在E盘建一个目录(imp,在每次启动时都要将这个目录加入到MATLAB的搜索路径中，添加的方法为File-SetPath-Tool-AddPath3、MATLAB中图象数据的读取A、imreadimread函数用于读入各种图象文件，其一般的用法为X,MAP=imread(filename,fmt其中,X,MAP分别为读出的图象数据和颜色表数据,fmt为图象的格式加ename为读取的图象文件(可以加上文件的路径。例

7、:X,MAP=imread(flowers.tif,tif；B、imwriteimwrite函数用于输出图象，其语法格式为：imwrite(X,map,filename,fmt按照fmt指定的格式将图象数据矩阵X和调色板map写入文件filename。C、imfinfoimfinfo函数用于读取图象文件的有关信息，其语法格式为imfinfo(filename,fmtimfinfo函数返回一个结构info,它反映了该图象的各方面信息，其主要数据包括:文件名(路径、文件格式、文件格式版本号、文件的修改时间、文件的大小、文件的长度、文件的宽度、每个像素的位数、图象的类型等。例：imfinfo(ric

8、e.tifans=Filename:C:MATLAB6p5toolboximagesimdemosrice.tifFileModDate:26-Oct-199606:11:58FileSize:65966Format:tifFormatVersion:口Width:256Height:256BitDepth:8ColorType:grayscaleFormatSignature:7373420ByteOrder:little-endianNewSubfileType:0BitsPerSample:8Compression:UncompressedPhotometricinterpretatio

9、n:BlacklsZeroStripOffsets:8x1doubleSamplesPerPixel:1RowsPerStrip:32StripByteCounts:8x1doubleXResolution:72YResolution:72ResolutionUnit:InchColormap:口PlanarConfiguration:ChunkyTileWidth:口TileLength:口TileOffsets:口TileByteCounts:口Orientation:1FillOrder:1GrayResponseUnit:0.0100MaxSamplevalue:255MinSampl

10、evalue:0Thresholding:1ImageDescription:1x166char4、MATLAB中图象文件的显示Imshowimshow函数是最常用的显示各种图象的函数，其语法如下：imshow(X,map其中X是图象数据矩阵，map是其对应的颜色矩阵，若进行图象处理后不知道图象数据的值域可以用口代替map。需要显示多幅图象时，可以使用巾gure语句,它的功能就是重新打开一个图象显示窗口。例：I=imread(rice.tif；Imshow(I;J=imread(flowers.tif；figure,imshow(J;5、MATLAB中灰度直方图的显示MATLAB图象处理工具箱

11、提供了imhist函数来计算和显示图象的直方图,imhist函数的语法格式为：imhist(I,nimhist(X,map其中imhist(I,n计算和显示灰度图象I的直方图，n为指定的灰度级数目，默认值为256。imhist(X,map计算和显示索引色图象X的直方图，map为调色板。例：I=imread(rice.tif;imshow(Ifigure,imhist(I6、对比度增强如果原图象f(x,y的灰度范围是m,M,我们希望调整后的图象g(x,y的灰度范围是n,N,那么下述变换，就可以实现这一要求。MATLAB图象处理工具箱中提供的imadjust函数，可以实现上述的线性变换对比度增强。

12、Imadjust函数的语法格式为：J=imadjust(I,low_inhigh_in,low_outhigh_outJ=imadjust(I,low_inhigh_in,low_outhigh_out返回图象I经过直方图调整后的图象J,low_inhigh_in为原图象中要变换的灰度范围,low_outhigh_out指定了变换后的灰度范围。例：I=imread(pout.tif;J=imadjust(I,0.30.7,;imshow(I,figure,imshow(J三、实验要求copy两个图形文件girl1.bmp和girl2.bmp至IMATLAB目录下work文件夹1、将MATLAB目录下work文件夹中的girl.bmp图象文件读出用到imread,imfinfo,观察一下图象数据，了解一下数字图象在MATLAB