matlab图像处理
转自：http://www.cnblogs.com/lovebay/p/5094146.html
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 0.5 0.5 0.5
--------------------------------------------
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索引色图像
gray2ind 将灰度图像转换成索引图像
grayslice 通过设定阈值将灰度图像转换成索引色图像
im2bw 通过设定亮度阈值将真彩色、索引色、灰度图转换成二值图
ind2gray 将索引色图像转换成灰度图像
ind2rgb 将索引色图像转换成真彩色图像
mat2gray 将一个数据矩阵转换成一副灰度图
rgb2gray 将一副真彩色图像转换成灰度图像
rgb2ind 将真彩色图像转换成索引色图像
----------------------------------------------------------------------------
4. 图像文件的读写和查询
4.1 图形图像文件的读取
利用函数imread()可完成图形图像文件的读取，语法：
A=imread(filename,fmt)
[X,map]=imread(filename,fmt)
[...]=imread(filename)
[...]=imread(filename,idx) （只对TIF格式的文件）
[...]=imread(filename,ref) （只对HDF格式的文件）
通常，读取的大多数图像均为8bit，当这些图像加载到内存中时，Matlab就将其存放在类uint8中。此为Matlab还支持16bit的PNG和TIF图像，当读取这类文件时，Matlab就将其存贮在uint16中。
注意：对于索引图像，即使图像阵列的本身为类uint8或类uint16，imread函数仍将颜色映象表读取并存贮到一个双精度的浮点类型的阵列中。
4.2 图形图像文件的写入
使用imwrite函数，语法如下：
imwrite(A,filename,fmt)
imwrite(X,map,filename,fmt)
imwrite(...,filename)
imwrite(...,parameter,value)
当利用imwrite函数保存图像时，Matlab缺省的方式是将其简化道uint8的数据格式。
4.3 图形图像文件信息的查询imfinfo()函数
5. 图像文件的显示
5.1 索引图像及其显示
方法一：
image(X)
colormap(map)
方法二：
imshow(X,map)
5.2 灰度图像及其显示
Matlab 7.0 中，要显示一副灰度图像，可以调用函数 imshow 或 imagesc （即imagescale，图像缩放函数）
(1) imshow 函数显示灰度图像
使用imshow(I)或使用明确指定的灰度级书目：
imshow(I,32)
由于Matlab自动对灰度图像进行标度以适合调色板的范围，因而可以使用自定义大小的调色板。其调用格式如下：
imshow(I,[low,high]) 其中，low 和 high 分别为数据数组的最小值和最大值。
(2) imagesc 函数显示灰度图像
下面的代码是具有两个输入参数的 imagesc 函数显示一副灰度图像
imagesc(1,[0,1]);
colormap(gray);
imagesc 函数中的第二个参数确定灰度范围。灰度范围中的第一个值（通常是0），对应于颜色映象表中的第一个值（颜色），第二个值（通常是1）则对应与颜色映象表中的最后一个值（颜色）。灰度范围中间的值则线型对应与颜色映象表中剩余的值（颜色）。
在调用 imagesc 函数时，若只使用一个参数，可以用任意灰度范围显示图像。在该调用方式下，数据矩阵中的最小值对应于颜色映象表中的第一个颜色值，数据矩阵中的最大值对应于颜色映象表中的最后一个颜色值。
5.3 RGB 图像及其显示
(1) image(RGB)
不管RGB图像的类型是double浮点型，还是 uint8 或 uint16 无符号整数型，Matlab都能通过 image 函数将其正确显示出来。
RGB8 = uint8(round(RGB64×255)); ％ 将 double 浮点型转换为 uint8 无符号整型
RGB64 = double(RGB8)/255; ％ 将 uint8 无符号整型转换为 double 浮点型
RGB16 = uint16(round(RGB64×65535)); ％ 将 double 浮点型转换为 uint16 无符号整型
RGB64 = double(RGB16)/65535; ％ 将 uint16 无符号整型转换为 double 浮点型
(2) imshow(RGB) 参数是一个 m×n×3 的数组
5.4 二进制图像及其显示
(1) imshow(BW)
在 Matlab 7.0 中，二进制图像是一个逻辑类，仅包括 0 和 1 两个数值。像素 0 显示为黑色，像素 1 显示为白色。
显示时，也可通过NOT(~)命令，对二进制图象进行取反，使数值 0 显示为白色；1 显示为黑色。
例如： imshow(~BW)
(2) 此外，还可以使用一个调色板显示一副二进制图像。如果图形是 uint8 数据类型，则数值 0 显示为调色板的第一个颜色，数值 1 显示为第二个颜色。
例如： imshow(BW,[1 0 0;0 0 1])
5.5 直接从磁盘显示图像
可使用一下命令直接进行图像文件的显示：
imshow filename
其中，filename 为要显示的图像文件的文件名。
如果图像是多帧的，那么 imshow 将仅显示第一帧。但需注意，在使用这种方式时，图像数据没有保存在Matlab 7.0 工作平台。如果希望将将图像装入工作台中，需使用 getimage 函数，从当前的句柄图形图像对象中获取图像数据，命令形式为：
rgb ＝ getimage;
1、图像的变换
① fft2：fft2函数用于数字图像的二维傅立叶变换，如：
i=imread(\'104_8.tif\');
j=fft2(i);
②ifft2:：ifft2函数用于数字图像的二维傅立叶反变换，如：
i=imread(\'104_8.tif\');
j=fft2(i);
k=ifft2(j);
2、模拟噪声生成函数和预定义滤波器
① imnoise：用于对图像生成模拟噪声，如：
i=imread(\'104_8.tif\');
j=imnoise(i,\'gaussian\',0,0.02);%模拟高斯噪声
② fspecial：用于产生预定义滤波器，如：
h=fspecial(\'sobel\');%sobel水平边缘增强滤波器h=fspecial(\'gaussian\');%高斯低通滤波器
h=fspecial(\'laplacian\');%拉普拉斯滤波器h=fspecial(\'log\');%高斯拉普拉斯（LoG）滤波器
h=fspecial(\'average\');%均值滤波器
3、图像的增强
①直方图：imhist函数用于数字图像的直方图显示，如：
i=imread(\'104_8.tif\');
imhist(i);
②直方图均化：histeq函数用于数字图像的直方图均化，如：
i=imread(\'104_8.tif\');
j=histeq(i);
③对比度调整：imadjust函数用于数字图像的对比度调整，如：
i=imread(\'104_8.tif\');
j=imadjust(i,[0.3,0.7],[]);
④对数变换：log函数用于数字图像的对数变换，如：
i=imread(\'104_8.tif\');
j=double(i);
k=log(j);
⑤基于卷积的图像滤波函数：filter2函数用于图像滤波，如：
i=imread(\'104_8.tif\');
h=[1,2,1;0,0,0;-1,-2,-1];
j=filter2(h,i);
⑥线性滤波：利用二维卷积conv2滤波, 如:
i=imread(\'104_8.tif\');
h=[1,1,1;1,1,1;1,1,1];
h=h/9;
j=conv2(i,h);
⑦中值滤波：medfilt2函数用于图像的中值滤波，如：
i=imread(\'104_8.tif\');
j=medfilt2(i);
⑧锐化
（1）利用Sobel算子锐化图像, 如:
i=imread(\'104_8.tif\');
h=[1,2,1;0,0,0;-1,-2,-1];%Sobel算子
j=filter2(h,i);
（2）利用拉氏算子锐化图像, 如:
i=imread(\'104_8.tif\');
j=double(i);
h=[0,1,0;1,-4,0;0,1,0];%拉氏算子
k=conv2(j,h,\'same\');
m=j-k;
3、图像边缘检测
①sobel算子 如：i=imread(\'104_8.tif\');j = edge(i,\'sobel\',thresh)
②prewitt算子 如：i=imread(\'104_8.tif\');j = edge(i,\'prewitt\',thresh)
③roberts算子 如：i=imread(\'104_8.tif\');j = edge(i,\'roberts\',thresh)
④log算子 如：i=imread(\'104_8.tif\');j = edge(i,\'log\',thresh)
⑤canny算子 如：i=imread(\'104_8.tif\');j = edge(i,\'canny\',thresh)
⑥Zero-Cross算子 如：i=imread(\'104_8.tif\');j = edge(i,\'zerocross\',thresh)
4、形态学图像处理
①膨胀：是在二值化图像中“加长”或“变粗”的操作，函数imdilate执行膨胀运算，如：
a=imread(\'104_7.tif\'); %输入二值图像
b=[0 1 0;1 1 1;0 1 0];
c=imdilate(a,b);
②腐蚀：函数imerode执行腐蚀，如：
a=imread(\'104_7.tif\'); %输入二值图像
b=strel(\'disk\',1);
c=imerode(a,b);
③开运算：先腐蚀后膨胀称为开运算，用imopen来实现，如：
a=imread(\'104_8.tif\');
b=strel(\'square\',2);
c=imopen(a,b);
④闭运算：先膨胀后腐蚀称为闭运算，用imclose来实现，如：
a=imread(\'104_8.tif\');
b=strel(\'square\',2);
c=imclose(a,b);
下列表格中除了个别函数外，其余函数都是图像处理工具箱提供的关于图像处理的函数，现摘录到此以备查找。
| 函数名 | 功能说明 | 函数名 | 功能说明 |
|---|---|---|---|
| colorbar | 颜色条显示 | montage | 按矩形剪辑方式显示多帧图像 |
| getimage | 从坐标系中获取图像数据 | immovie | 从多帧索引图像中制作电影 |
| image | 建立显示图像 | movie | 播放电影 |
| subimage | 在同一图像窗口显示多个图像 | trueszie | 调整图像显示大小 |
| imagesc | 调整数据并显示图像 | warp | 显示图像为纹理映射表面 |
| imshow | 图像显示 | zoom | 二维图形放大或缩小 |
| 函数名 | 功能说明 | 函数名 | 功能说明 |
|---|---|---|---|
| imread | 图像文件读入 | load | 将以mat为扩展名的图像文件调入到内存 |
| imwrite | 图像写出 | save | 将内存变量中图像保存到mat文件中 |
| dicomread | 读取DICOM图像 | dicomwrite | 输出DICOM图像 |
| iminfo | 查看图形信息 |
| 函数名 | 功能说明 | 函数名 | 功能说明 |
|---|---|---|---|
| impixel | 返回选定图像像素颜色值 | imcontour | 画图像数据轮廓（等高线，等值线） |
| improfile | 图像中沿一个路径的数据值计算 | imhist | 求图像数据直方图 |
| mean2 | 求均值 | corr2 | 求相关系数 |
| std2 | 求标准差 |
| 函数名 | 功能说明 | 函数名 | 功能说明 |
|---|---|---|---|
| edge | 灰度图像边缘检测 | qtgetblk | 获得四叉树分解块值 |
| qtecomp | 执行四叉树分解 | qtsetblk | 设置四叉树分解块值 |
| 函数名 | 功能说明 | 函数名 | 功能说明 |
|---|---|---|---|
| imadjust | 对比度调整 | medfilt2 | 二维中值滤波器 |
| histeq | 直方图均衡 | ordfilt2 | 顺序统计滤波器 |
| imnoise | 给图像增加噪声 | wiener2 | 二维自适应除噪滤波器 |
| 函数名 | 功能说明 | 函数名 | 功能说明 |
|---|---|---|---|
| conv2 | 二维卷积 | freqz2 | 计算二维频率响应 |
| convmtx2 | 计算二维卷积矩阵 | fsamp2 | 用频率抽样设计二维FIR滤波器 |
| convn | 多维卷积 | ftrans | 用频率抽样转换二维FIRlbq |
| filter2 | 二维线性数字滤波器 | fwind1 | 用一维窗口方法设计二维FIR滤波器 |
| fspecial | 产生预定义滤波器 | fwind2 | 用二维窗口方法设计二维FIR滤波器 |
| frespace | 确定二维频率响应间隔 |
| 函数名 | 功能说明 | 函数名 | 功能说明 |
|---|---|---|---|
| fft | 计算一维快速Fourier变换 | dct | 计算离散余弦变换 |
| ifft | 计算一维FFT的逆变换 | idct | 计算离散反余弦变换 |
| fft2 | 计算二维FFT | dct2 | 计算2D离散余弦变换 |
| ifft2 | 计算二维逆FFT | idct2 | 计算2D反离散余弦变换 |
| fftn | 计算多维FFT | dctmtx | 计算TCT矩阵 |
| ifftn | 计算多维逆FFT | radon | 计算Radon变换 |
| fftshift | 直流分量移到频谱中心 |
| 函数名 | 功能说明 | 函数名 | 功能说明 |
|---|---|---|---|
| bestblk | 选择块处理的块大小 | colfilt | 使用列方向函数进行领域运算 |
| blkproc | 对图像实行不同的块处理 | im2col | 重排图像块为矩阵列 |
| col2im | 重排矩阵列成图像块 | nlfilter | 进行一般领域计算 |
| 函数名 | 功能说明 | 函数名 | 功能说明 |
|---|---|---|---|
| applylut | 使用查找表进行领域操作 | bwperim | 确定二值图像中的目标边界 |
| bwarea | 计算二值图像中的目标区域 | bwselect | 选择二值图像中的目标 |
| bweuler | 计算二值图像中的欧拉数 | dilate | 对二值图像进行膨胀计算 |
| bwfill | 二值图像背景区域填充 | erode | 对二值图像进行寝蚀运算 |
| bwlabel | 标识二值图像中的连接成分 | makelut | 构造查找表（applylut）使用 |
| bwmorph | 二值图像形态运算 |
| 函数名 | 功能说明 | 函数名 | 功能说明 |
|---|---|---|---|
| roicolor | 根据颜色选择要处理的区域 | roifilt2 | 对要处理区域滤波 |
| roifill | 在任意区域内平滑差值 | roipoly | 选择要处理的多边形区域 |
| 函数名 | 功能说明 | 函数名 | 功能说明 |
|---|---|---|---|
| imcrop | 图像剪裁 | imrotate | 图像旋转 |
| imresize | 图像大小调整 | interp2 | 二维数据差值 |
| 函数名 | 功能说明 | 函数名 | 功能说明 |
|---|---|---|---|
| brighten | 颜色图像变亮或变暗 | colormap | 设置获取图 |
| cmpermute | 重新排列颜色图中的颜色 | imapprox | 由颜色较少的图像近似索引图像 |
| cmunique | 寻找唯一的颜色图及相应的图像 | rgbplot | 绘制RGB颜色图 |
| 函数名 | 功能说明 | 函数名 | 功能说明 |
|---|---|---|---|
| hsv2rgb | 将HSV颜色转化为RGB颜色值 | mtsc2rgb | 将NTSC值转换为RGB颜色空间值 |
| rgb2hsv | 将RGB颜色值转换为HSV颜色值 | rgb2ntsc | 将RGB值转换为NTSC颜色空间值 |
| 函数名 | 功能说明 | 函数名 | 功能说明 |
|---|---|---|---|
| colorbar | 颜色条显示 | montage | 按矩形剪辑方式显示多帧图像 |
| getimage | 从坐标系中获取图像数据 | immovie | 从多帧索引图像中制作电影 |
| image | 建立显示图像 | movie | 播放电影 |
| subimage | 在同一图像窗口显示多个图像 | trueszie | 调整图像显示大小 |
| imagesc | 调整数据并显示图像 | warp | 显示图像为纹理映射表面 |
| imshow | 图像显示 | zoom | 二维图形放大或缩小 |
| 函数名 | 功能说明 | 函数名 | 功能说明 |
|---|---|---|---|
| imread | 图像文件读入 | load | 将以mat为扩展名的图像文件调入到内存 |
| imwrite | 图像写出 | save | 将内存变量中图像保存到mat文件中 |
| dicomread | 读取DICOM图像 | dicomwrite | 输出DICOM图像 |
| iminfo | 查看图形信息 |
| 函数名 | 功能说明 | 函数名 | 功能说明 |
|---|---|---|---|
| impixel | 返回选定图像像素颜色值 | imcontour | 画图像数据轮廓（等高线，等值线） |
| improfile | 图像中沿一个路径的数据值计算 | imhist | 求图像数据直方图 |
| mean2 | 求均值 | corr2 | 求相关系数 |
| std2 | 求标准差 |
| 函数名 | 功能说明 | 函数名 | 功能说明 |
|---|---|---|---|
| edge | 灰度图像边缘检测 | qtgetblk | 获得四叉树分解块值 |
| qtecomp | 执行四叉树分解 | qtsetblk | 设置四叉树分解块值 |
| 函数名 | 功能说明 | 函数名 | 功能说明 |
|---|---|---|---|
| imadjust | 对比度调整 | medfilt2 | 二维中值滤波器 |
| histeq | 直方图均衡 | ordfilt2 | 顺序统计滤波器 |
| imnoise | 给图像增加噪声 | wiener2 | 二维自适应除噪滤波器 |
| 函数名 | 功能说明 | 函数名 | 功能说明 |
|---|---|---|---|
| conv2 | 二维卷积 | freqz2 | 计算二维频率响应 |
| convmtx2 | 计算二维卷积矩阵 | fsamp2 | 用频率抽样设计二维FIR滤波器 |
| convn | 多维卷积 | ftrans | 用频率抽样转换二维FIRlbq |
| filter2 | 二维线性数字滤波器 | fwind1 | 用一维窗口方法设计二维FIR滤波器 |
| fspecial | 产生预定义滤波器 | fwind2 | 用二维窗口方法设计二维FIR滤波器 |
| frespace | 确定二维频率响应间隔 |
| 函数名 | 功能说明 | 函数名 | 功能说明 |
|---|---|---|---|
| fft | 计算一维快速Fourier变换 | dct | 计算离散余弦变换 |
| ifft | 计算一维FFT的逆变换 | idct | 计算离散反余弦变换 |
| fft2 | 计算二维FFT | dct2 | 计算2D离散余弦变换 |
| ifft2 | 计算二维逆FFT | idct2 | 计算2D反离散余弦变换 |
| fftn | 计算多维FFT | dctmtx | 计算TCT矩阵 |
| ifftn | 计算多维逆FFT | radon | 计算Radon变换 |
| fftshift | 直流分量移到频谱中心 |
| 函数名 | 功能说明 | 函数名 | 功能说明 |
|---|---|---|---|
| bestblk | 选择块处理的块大小 | colfilt | 使用列方向函数进行领域运算 |
| blkproc | 对图像实行不同的块处理 | im2col | 重排图像块为矩阵列 |
| col2im | 重排矩阵列成图像块 | nlfilter | 进行一般领域计算 |
| 函数名 | 功能说明 | 函数名 | 功能说明 |
|---|---|---|---|
| applylut | 使用查找表进行领域操作 | bwperim | 确定二值图像中的目标边界 |
| bwarea | 计算二值图像中的目标区域 | bwselect | 选择二值图像中的目标 |
| bweuler | 计算二值图像中的欧拉数 | dilate | 对二值图像进行膨胀计算 |
| bwfill | 二值图像背景区域填充 | erode | 对二值图像进行寝蚀运算 |
| bwlabel | 标识二值图像中的连接成分 | makelut | matlab图像处理 |