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MATLAB图像处理函数大

图像增强

1.直方图均衡化的Matlab实现

 

1.1 imhist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。

 

1.4 histeq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。

 

3.2 二维小波变换的Matlab实现

 

         二维小波变换的函数

-------------------------------------------------

    函数名               函数功能

---------------------------------------------------

    dwt2           二维离散小波变换

  wavedec2      二维信号的多层小波分解

    idwt2          二维离散小波反变换

  waverec2       二维信号的多层小波重构

  wrcoef2         由多层小波分解重构某一层的分解信号

  upcoef2         由多层小波分解重构近似分量或细节分量

  detcoef2        提取二维信号小波分解的细节分量

  appcoef2       提取二维信号小波分解的近似分量

  upwlev2        二维小波分解的单层重构

  dwtpet2        二维周期小波变换

  idwtper2       二维周期小波反变换

-------------------------------------------------------------

 

(1)wcodemat函数

功能:

对数据矩阵进行伪彩色编码

格式:

Y=wcodemat(X,NB,OPT,ABSOL)

       Y=wcodemat(X,NB,OPT)

       Y=wcodemat(X,NB)

       Y=wcodemat(X)

说明:

Y=wcodemat(X,NB,OPT,ABSOL)返回数据矩阵X的编码矩阵Y;NB伪编码的最大值,即编码范围为0~NB,缺省值NB=16;

      OPT指定了编码的方式(缺省值为'mat'),即:

                OPT='row',按行编码

                OPT='col',按列编码

                OPT='mat',按整个矩阵编码

      ABSOL是函数的控制参数(缺省值为'1'),即:

                ABSOL=0时,返回编码矩阵

                ABSOL=1时,返回数据矩阵的绝对值ABS(X)

 

(2)dwt2函数

功能:

二维离散小波变换

格式:

[cA,cH,cV,cD]=dwt2(X,'wname')

       [cA,cH,cV,cD]=dwt2(X,Lo_D,Hi_D)

说明:

[cA,cH,cV,cD]=dwt2(X,'wname')使用指定的小波基函数'wname'对二维信号X进行二维离散小波变幻;cA,cH,cV,cD分别为近似分量、水平细节分量、垂直细节分量和对角细节分量;[cA,cH,cV,cD]=dwt2(X,Lo_D,Hi_D)使用指定的分解低通和高通滤波器Lo_D和Hi_D分解信号X。

 

(3)wavedec2函数

功能:

二维信号的多层小波分解

格式:

[C,S]=wavedec2(X,N,'wname')

       [C,S]=wavedec2(X,N,Lo_D,Hi_D)

说明:

[C,S]=wavedec2(X,N,'wname')使用小波基函数'wname'对二维信号X进行N层分解;[C,S]=wavedec2(X,N,Lo_D,Hi_D)使用指定的分解低通和高通滤波器Lo_D和Hi_D分解信号X。

 

(4)idwt2函数

功能:

二维离散小波反变换

格式:

X=idwt2(cA,cH,cV,cD,'wname')

       X=idwt2(cA,cH,cV,cD,Lo_R,Hi_R)

       X=idwt2(cA,cH,cV,cD,'wname',S)

       X=idwt2(cA,cH,cV,cD,Lo_R,Hi_R,S)

说明:

X=idwt2(cA,cH,cV,cD,'wname')由信号小波分解的近似信号cA和细节信号cH、cH、cV、cD经小波反变换重构原信号X;X=idwt2(cA,cH,cV,cD,Lo_R,Hi_R)使用指定的重构低通和高通滤波器Lo_R和Hi_R重构原信号X;X=idwt2(cA,cH,cV,cD,'wname',S)和X=idwt2(cA,cH,cV,cD,Lo_R,Hi_R,S)返回中心附近的S个数据点。

 

(5)waverec2函数

说明:

二维信号的多层小波重构

格式:

X=waverec2(C,S,'wname')

       X=waverec2(C,S,Lo_R,Hi_R)

说明:

X=waverec2(C,S,'wname')由多层二维小波分解的结果C、S重构原始信号X,'wname'为使用的小波基函数;X=waverec2(C,S,Lo_R,Hi_R)使用重构低通和高通滤波器Lo_R和Hi_R重构原信号。

图像处理工具箱

1.图像和图像数据

  缺省情况下,MATLAB将图像中的数据存储为双精度类型(double),64位浮点

数,所需存储量很大;MATLAB还支持另一种类型无符号整型(uint8),即图像矩

阵中每个数据占用1个字节。

  在使用MATLAB工具箱时,一定要注意函数所要求的参数类型。

另外,uint8

与double两种类型数据的值域不同,编程需注意值域转换。

         从uint8到double的转换

  ---------------------------------------------

      图像类型       MATLAB语句

  ---------------------------------------------

    索引色            B=double(A)+1

    索引色或真彩色 B=double(A)/255

    二值图像         B=double(A)

  ---------------------------------------------

        从double到uint8的转换

  ---------------------------------------------

      图像类型       MATLAB语句

  ---------------------------------------------

   索引色              B=uint8(round(A-1))

   索引色或真彩色   B=uint8(round(A*255))

   二值图像           B=logical(uint8(round(A)))

  --------------------------------------------- 

2.图像处理工具箱所支持的图像类型 

2.1真彩色图像

   R、G、B三个分量表示一个像素的颜色。

如果要读取图像中(100,50)处的像素值,

可查看三元数据(100,50,1:

3)。

   真彩色图像可用双精度存储,亮度值范围是[0,1];比较符合习惯的存储方法是用无符号整型存储,亮度值范围[0,255] 

2.2索引色图像

  包含两个结构,一个是调色板,另一个是图像数据矩阵。

调色板是一个有3列和若干行的色彩映象矩阵,矩阵每行代表一种颜色,3列分别代表红、绿、蓝色强度的双精度数。

  注意:

MATLAB中调色板色彩强度[0,1],0代表最暗,1代表最亮。

         常用颜色的RGB值

  --------------------------------------------

   颜色   R  G  B     颜色   R  G  B

  --------------------------------------------

    黑    0  0  1     洋红   1  0  1

    白    1  1  1     青蓝   0  1  1

    红    1  0  0     天蓝 0.67 0  1

    绿    0  1  0     橘黄   1 0.5 0

    蓝    0  0  1     深红  0.5 0  0

    黄    1  1  0      灰   0.50.50.5      

  --------------------------------------------

        产生标准调色板的函数

  -------------------------------------------------

   函数名      调色板

  -------------------------------------------------

    Hsv      色彩饱和度,以红色开始,并以红色结束

    Hot      黑色-红色-黄色-白色

    Cool     青蓝和洋红的色度

    Pink     粉红的色度

    Gray     线型灰度

    Bone     带蓝色的灰度

    Jet       Hsv的一种变形,以蓝色开始,以蓝色结束

    Copper   线型铜色度

    Prim      三棱镜,交替为红、橘黄、黄、绿和天蓝

    Flag      交替为红、白、蓝和黑

 --------------------------------------------------

  缺省情况下,调用上述函数灰产生一个64×3的调色板,用户也可指定调色板大小。

  索引色图像数据也有double和uint8两种类型。

  当图像数据为double类型时,值1代表调色板中的第1行,值2代表第2行……

  如果图像数据为uint8类型,0代表调色板的第一行,,值1代表第2行……

2.3灰度图像

  存储灰度图像只需要一个数据矩阵。

  数据类型可以是double,[0,1];也可以是uint8,[0,255]

2.4二值图像

  二值图像只需一个数据矩阵,每个像素只有两个灰度值,可以采用uint8或double类型存储。

  MATLAB工具箱中以二值图像作为返回结果的函数都使用uint8类型。

2.5图像序列

  MATLAB工具箱支持将多帧图像连接成图像序列。

  图像序列是一个4维数组,图像帧的序号在图像的长、宽、颜色深度之后构成第4维。

  分散的图像也可以合并成图像序列,前提是各图像尺寸必须相同,若是索引色图像,

调色板也必须相同。

  可参考cat()函数   A=cat(4,A1,A2,A3,A4,A5)

3.MATLAB图像类型转换

        图像类型转换函数

  ---------------------------------------------------------------------------

    函数名                     函数功能

  ---------------------------------------------------------------------------

    dither      图像抖动,将灰度图变成二值图,或将真彩色图像抖动成

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