MATLAB图像显示与格式转换.docx
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MATLAB图像显示与格式转换
第五讲MATLAB可视化（三）
图像显示
Matlab进行图像处理的步骤如下：
读取图像到Matlab工作空间
↓
对图像矩阵进行格式转换
↓
对图像矩阵数据进行处理
↓↓
显示图像保存图像
【目录】
【正文】
一、图像文件格式
1、调色板
调色板是包含不同颜色的颜色表，每种颜色以红、绿、蓝三种颜色的组合来表示，图像的每一个像素对应一个数字，而该数字对应调色板中的一种颜色。
调色板的单元个数是与图像的颜色数相对应的，256色图像的调色板就有256个单元。
真彩图像的每个像素直接用R、G、B三个字节来表示颜色，因此不需要调色板。
2、图像类型
图像类型
简称
显示的颜色数
特点
1位单色
单色
21=2种（黑、白）
每象素对应一个值，取值为0和1
8位灰度
黑白
28=256个（黑到白）
每象素对应一个值，取值为0－255，每值对应一灰度
8位彩色
256色
28=256种彩色
每象素对应一个值，取值为0－255，每值对应一颜色
16位灰度
216=65536个（黑到白）
每象素对应一个值，取值为0－65535，每值对应一灰度
24位彩色
真彩色
28×28×28=16M种彩色
每象素对应三个值，分别代表R、G、B，取值为0－255
48位彩色
216×216×216=0.25G种色
每象素对应三个值，分别代表R、G、B，取值为0－65535
3、图像文件格式
文件
类型
说明
1位
单色
8位
灰度
8位
彩色
16位
灰度
24位
彩色
48位
彩色
BMP
微软视窗系统图像文件格式
√
√
√
×
√
×
GIF
用于网页上的动画、透明
√
√
√
×
×
×
TIFF
可储存多幅图像
√
√
√
√
√
√
PCX
Paintbrush软件图像格式
√
√
√
×
√
×
JPG
连续色调静态图像数字压缩
×
√
×
×
√
×
PSD
Photoshop软件图像格式
√
√
√
√
√
√
二、读图像和图像信息
1、读取图像
函数imread可以从任何Matlab支持的图像文件格式中，以任意位深度读取一幅图像。
格式为：
[X,MAP]=imread（FILENAME,'FMT'），其中：
FILENAME－为需要读入的图像文件名称，FMT－为图像格式。
【例】图像读取演示
[X1,MAP1]=imread（'演示图像－1位黑白.tif'）;
[X2,MAP2]=imread（'演示图像－8位灰度.tif'）;
[X3,MAP3]=imread（'演示图像－256色.tif'）;
[X4,MAP4]=imread（'演示图像－16位灰度.tif'）;
[X5,MAP5]=imread（'演示图像－24位色.tif'）;
[X6,MAP6]=imread（'演示图像－48位色.tif'）;
whos
NameSizeBytesClass
MAP10x00doublearray
MAP20x00doublearray
MAP3256x36144doublearray
MAP40x00doublearray
MAP50x00doublearray
MAP60x00doublearray
X1427x427182329logicalarray
X2427x427182329uint8array
X3427x427182329uint8array
X4427x427364658uint16array
X5427x427x3546987uint8array
X6427x427x31093974uint16array
Grandtotalis1824058elementsusing2558750bytes
2、读取图像信息
可以通过调用imfinfo函数获得与图像文件有关的信息，格式如下：
INFO=imfinfo（FILENAME,'FMT'）其中：
返回的INFO是Matlab的一个结构体。
【例】查看图像信息
INFO=imfinfo（'演示图像－48位色.tif'）
INFO=
Filename:
[1x36char]
FileModDate:
'23-May-200422:
14:
23'
FileSize:
1107548
Format:
'tif'
FormatVersion:
[]
Width:
427
Height:
427
BitDepth:
48
ColorType:
'truecolor'
FormatSignature:
[7373420]
ByteOrder:
'little-endian'
NewSubfileType:
0
BitsPerSample:
[161616]
Compression:
'Uncompressed'
PhotometricInterpretation:
'RGB'
StripOffsets:
13528
SamplesPerPixel:
3
RowsPerStrip:
427
StripByteCounts:
1093974
XResolution:
2.7115
YResolution:
2.7115
ResolutionUnit:
'Inch'
Colormap:
[]
PlanarConfiguration:
'Chunky'
TileWidth:
[]
TileLength:
[]
TileOffsets:
[]
TileByteCounts:
[]
Orientation:
1
FillOrder:
1
GrayResponseUnit:
0.0100
MaxSampleValue:
[655356553565535]
MinSampleValue:
0
Thresholding:
1
NewSubFileType:
0
Software:
'AdobePhotoshop7.0'
DateTime:
'2004:
05:
2322:
14:
23'
三、图像类别与数据格式
双精度类:
Double
（每个元素占8个字节）
整数类：
Unit8
（每个元素占1个字节）
整数类（Unit16）
（每个元素占2个字节）
真
彩
图
像
数组大小：
m×n×3
（:
:
1）－红色分量
（:
:
2）－绿色分量
（:
:
3）－蓝色分量
元素取值：
[0,1]
（无调色板）
数组大小：
m×n×3
（:
:
1）－红色分量
（:
:
2）－绿色分量
（:
:
3）－蓝色分量
元素取值：
[0,255]
（无调色板）
数组大小：
m×n×3
（:
:
1）－红色分量
（:
:
2）－绿色分量
（:
:
3）－蓝色分量
元素取值：
[0,65535]
（无调色板）
索
引
图
像
图像数组大小：
m×n
图像元素取值:
[1,p]
色度矩阵：
p×3
色度元素值：
[0,1]
图像数组大小：
m×n
图像元素取值:
[0,p-1]
色度矩阵：
p×3
色度元素值：
[0,255]
图像数组大小：
m×n
图像元素取值:
[0,p-1]
色度矩阵：
p×3
色度元素值：
[0,65535]
灰
度
图
像
图像数组大小：
m×n
图像元素值:
[0,1]
色度矩阵：
p×3
色度元素值：
[0,1]
图像数组大小：
m×n
图像元素值:
[0,255]
色度矩阵：
p×3
色度元素值：
[0,1]
图像数组大小：
m×n
图像元素值:
[0,65535]
色度矩阵：
p×3
色度元素值：
[0,1]
二
值
图
像
图像数组大小：
m×n
图像元素值：
0或1
图像数组大小：
m×n
图像元素值：
0或1
四、图像显示
Matlab的图像显示函数主要有imshow、colorbar和subimage三个。
1、imshow（I,n）
显示灰度级为n的图像，n缺省为256。
【例】按256灰度级显示
I=imread（'moon.tif'）;
imshow（I,256）
colorbar
【例】按8灰度级显示
I=imread（'moon.tif'）;
imshow（I,8）
colorbar
2、imshow（I,[low,high]）
以灰度范围[low,high]显示图像，如果不知道灰度范围，可以用imshow（I,[]）显示。
【例】按最大灰度范围显示
I=imread（'moon.tif'）;
imshow（I,[]）
colorbar
【例】按指定灰度范围显示
I=imread（'moon.tif'）;
imshow（I,[64,128]）
colorbar
3、imshow（BW）
显示二值图像。
【例】双精度灰度图像
bw1=zeros（100,100）;
bw1（2:
2:
98,2:
2:
98）=1;
imshow（bw1）;
whosbw1
NameSizeBytesClass
bw1100x10080000doublearray
Grandtotalis10000elementsusing80000bytes
【例】8位的灰度图像
bw1=zeros（100,100）;
bw1（2:
2:
98,2:
2:
98）=1;
bw2=uint8（bw1）;
imshow（bw2,[]）;
colorbar
whosbw2
NameSizeBytesClass
bw2100x10010000uint8array
Grandtotalis10000elementsusing10000bytes
【例】二值图像
bw1=zeros（100,100）;
bw1（2:
2:
98,2:
2:
98）=1;
bw2=uint8（bw1）;
bw3=bw2~=0;
imshow（bw3）;
whosbw3
NameSizeBytesClass
bw3100x10010000logicalarray
Grandtotalis10000elementsusing10000bytes
【例】显示二值图像
BW=imread（'circles.tif'）;
imshow（BW）;
【例】取反显示二值图像
BW=imread（'circles.tif'）;
imshow（~BW）;
【例】显示二值图像
clf
BW=imread（'circles.tif'）;
imshow（BW,[100;001]）;
4、imshow（X,MAP）
显示索引图像，X为数据图像矩阵，MAP为调色板。
【例】显示索引图像
[X,MAP]=imread（'canoe.tif'）;
imshow（X,MAP）;
colorbar
【例】显示伪彩色图像
I=imread（'moon.tif'）;
imshow（I,jet（256））
colorbar
5、imshow（RGB）
显示真彩色图像。
【例】
rgb=imread（'flowers.tif'）;
imshow（rgb）;
6、imshowfilename
直接显示图像。
【例】直接显示图像
imshow（'moon.tif'）;
I=getimage;
whosI
NameSizeBytesClass
I537x358192246uint8array
Grandtotalis192246elementsusing192246bytes
7、subimage
多图显示多个调色板的图像。
【例】
loadtrees;
[x2,map2]=imread（'forest.tif'）;
subplot（2,1,1）,subimage（X,map）;colorbar
subplot（2,1,2）,subimage（x2,map2）;colorbar
【例】不用专用函数显示多图
loadtrees;
[x2,map2]=imread（'forest.tif'）;
subplot（2,1,1）,imshow（x2,map2）;colorbar
subplot（2,1,2）,imshow（X,map）;colorbar
五、保存图像
1、imwrite函数
imwrite（I,'文件名','文件格式'）－保存无调色板的图像
imwrite（X,MAP,'文件名','文件格式'）－保存有调色板的图像
imwrite（...,'文件名'）－文件名中含格式
imwrite（...,'参数','值'）－指定保存参数
文件格式：
bmp、jpg、pcx、tif。
【例】将tif图像保存为jpg图像
[x,map]=imread（'canoe.tif'）;
imwrite（x,map,'canoe.jpg','JPG','Quality',75）
六、图像数据格式转换
1、索引图像
假设：
X8－表示8位的索引图像，X16－表示16位的索引图像，X64－表示双精度的索引图像，则有：
X64=double（X8）+1－uint8格式转double格式
X64=double（X16）+1－uint16格式转double格式
X8=uint8（X64-1）－double格式转uint8格式
X16=uint16（X64-1）－double格式转uint16格式
X8=uint8（X16）－uint16格式转uint8格式
X16=uint16（X8）－uint8格式转uint16格式
2、灰度图像
假设：
I8－表示8位的灰度图像，I16－表示16位的灰度图像，I64－表示双精度的灰度图像，则有：
I64=double（I8/255）－uint8格式转double格式
I64=double（I16/65535）－uint16格式转double格式
I8=uint8（round（I64*255））－double格式转uint8格式
I16=uint16（round（I64*65535））－double格式转uint16格式
I8=uint8（round（I16/257））－uint16格式转uint8格式
I16=uint16（round（I8*257））－uint8格式转uint16格式
3、真彩色图像
假设：
RGB8－表示8位的真彩图像，RGB16－表示16位的真彩图像，RGB64－表示双精度的真彩图像，则有：
RGB64=double（RGB8/255）－uint8格式转double格式
RGB64=double（RGB16/65535）－uint16格式转double格式
RGB8=uint8（round（RGB64*255））－double格式转uint8格式
RGB16=uint16（round（RGB64*65535））－double格式转uint16格式
RGB8=uint8（round（RGB16/257））－uint16格式转uint8格式
RGB16=uint16（round（RGB8*257））－uint8格式转uint16格式
4、二值图像
假设BW8表示8位二值图像，BW64表示双精度二值图像，则有：
BW64=double（BW8）uint8格式转double格式
BW8=uint8（BW64）~=0double格式转uint8格式
plot3（X,Y,Z,'bo'）
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