Matlab图像处理入门

1． Matlab基础

1.1     数据格式

Matlab默认的数据格式为双精度浮点数的矩阵或数组，同时支持其它数据类型。Matlab将单变量看作1´1的数组。Matlab支持的数据类型如下：

索引值从1开始。字符串须用单引号括起来。有些matlab函数或操作符只能用于双精度浮点数。

1.2 基本运算

1.2.1 赋值，如 A = [1 2 3]，A = [1,3,5]，A = [1:3]，A = [1:0.5:3]，则A是个行向量，各元素值分别为：1 2 3    1 3 5       1 2 3     1 1.5 2 2.5 3；A = [1;2;3]是列向量。

B = [1 2 3;4 5 6]是个2´3的矩阵或数组。若再执行 B = A，则B变为与A相同的行向量。

B=A’得到A的转秩。

B = A(r1:r2,c1:c2) 将A的一个子块赋给B，该子块在A中的位置由行号r1,r2(r1<=r2) 及列号c1,c2(c1<=c2)决定；A(r1:r2,c1:c2) = B将B赋给A的一个子块，B的大小必须是（r2-r1+1）´(c2-c1+1)；

A(r1:r2,c1:c2) = B(m1:m2,n1:n2) 将B的一个子块赋给A的一个子块，同样，两个子块的大小必须相等。

1.2.2  加+，减-，要求两个变量的行、列数相等。对于数组，乘除运算符为.*和./，称为点乘和点除，同样要求两个变量的行、列数相等，运算是将相同位置的两个元素相乘或相除。

1.2.3  for,  while,  switch,  ¼

2． 常用的Matlab基本图像处理函数

详细内容请参考matlab帮助。

2.1 文件读写

l         读图像：imread

A = imread(filename,fmt)；将图像像素值读出并赋给变量A。

[X,map] = imread(filename,fmt)；X为图像数组，map是图像的调色板。

参数：filename是文件名，fmt是图像文件的格式。如果图像文件不在Matlab默认路径中（当前默认路径可用path函数查看），则filename必须是全路径名。fmt可以是 'bmp'（位图图像），'jpg' 或 'jpeg'（JPEG图像），'tif' 或 'tiff'（TIFF图像）等多种常用格式。如果文件名filename中含有表示图像格式的后缀名，如 'test.tif'，则参数fmt可以省略。

l         图像存盘：imwrite

imwrite(A,filename,fmt)；用于真彩色图像存盘。

imwrite(X,map,filename,fmt) ；用于伪彩色图像存盘。

2.2显示

imshow(X)，按图形窗口默认的调色板显示图像。

imshow(X,map)，按map规定的调色板显示图像。

图像数组X可以是整数或浮点数。若X是整数，则其取值范围应为0~255，0表示最暗，255表示最亮；若X是浮点数，则其取值范围应为0~1，0表示最暗，1表示最亮。若X是浮点数，可通过uint8(X)强制转换成单字节整数。

函数min()和max()用来求向量或矩阵的最小、最大值。对向量V，min(V)返回其最小值；对于矩阵X，min(X(:))返回其最小值。

plot  画曲线。

2.3 几何运算

l         改变图像尺寸：imresize

B = imresize(A,m,method)；将图像A的行、列数变为原来的m倍，结果图像由B输出。method是采用的插值方法，'nearest' (缺省) 采用最临近插值（零阶插值），'bilinear' 采用双线性插值，'bicubic' 采用双立方插值。如果省略参数method，则采用最临近插值进行变换。

l         图像旋转：imrotate

B = imrotate(A,angle,method)；将图像按逆时针方向旋转angle度，结果图像由B输出。顺时针旋转时angle为负。

B = imrotate(A,angle,method,'crop')；输出图像B四边被裁减，使其大小与A相同。

参数method同上。

2.4 统计运算

l         直方图：imhist

imhist(I)；画图像I的直方图。

l         图像均值：b = mean2(A)；计算图像A的像素平均值，即平均亮度。

l         图像方差：b = std2(A)；计算图像A的方差。

2.5 图像增强

l         灰度调整：imadjust

J = imadjust(I,[low_in high_in],[low_out high_out],gamma)；

将图像灰度由[low_in high_in]调整到[low_out high_out]，gamma是调整的线性度，缺省为1，即线性调整。原图像I必须是double型，最大灰度区间为[0 1]，可以用函数im2double()将图像转为这种格式。可以用im2uint8()将结果J转为8位灰度图像。

l         直方图均衡：J = histeq(I)；采用直方图均衡对图像I进行增强。

imnoise

2.6 边缘提取

edge：实现6种不同的边缘提取方法：

Ø         BW = edge(I,'sobel')； BW = edge(I,'sobel',TH)； BW = EDGE(I,'sobel',TH,DIR)；

采用Sobel算子增强后进行边缘提取。TH是提取边缘的阈值，若不给定该参数，则函数自行确定阈值。DIR给定边缘提取的方向，可以是'horizontal'、'vertical' edges、或 'both' (the default)。

Ø         BW = EDGE(I,'prewitt')； BW = EDGE(I,'prewitt',TH)；BW = EDGE(I,'prewitt',TH,DIR)

采用Prewitt算子增强后进行边缘提取。TH是提取边缘的阈值，若不给定该参数，则函数自行确定阈值。DIR给定边缘提取的方向，可以是'horizontal'、'vertical' edges、或 'both' (the default)。

Ø         BW = EDGE(I,'roberts') ； BW = EDGE(I,'roberts',THRESH)

采用Rroberts算子增强后进行边缘提取。THRESH是提取边缘的阈值，若不给定该参数，则函数自行确定阈值。

Ø         BW = EDGE(I,'log')；BW = EDGE(I,'log',THRESH)；BW = EDGE(I,'log',THRESH,SIGMA)；

采用Marr算子进行边缘提取。THRESH是提取边缘的阈值，SIGMA是标准差，缺省值为2，滤波器尺寸为N=CEIL(SIGMA*3)*2+1。

Ø         BW = EDGE(I,'zerocross',TH,H)；采用用户给定的滤波器H进行边缘增强后根据过零点提取边缘。

Ø         BW = EDGE(I,'canny')； BW = EDGE(I,'canny',TH)；BW = EDGE(I,'canny',TH,SIGMA)；

Canny方法提取边缘。参数定义同Marr算子。

2.7二维滤波

l         生成特定的二维数字滤波器：fspecial

h = fspecial(type)；

h = fspecial(type,parameters)；

滤波器类型type可以是：

'sobel'     for a Sobel horizontal edge-emphasizing filter

'prewitt'   for a Prewitt horizontal edge-emphasizing filter

'gaussian' for a Gaussian lowpass filter

'laplacian' for a filter approximating the two-dimensional Laplacian operator

'log'        for a Laplacian of Gaussian filter

'average'  for an averaging filter

'unsharp' for an unsharp contrast enhancement filter

对于后边五种类型的滤波器，可以设置相应的滤波器参数parameter，若省略则取各自的缺省值。

l         采用频率抽样法生成二维数字滤波器：fsamp2

h = fsamp2(Hd)；

fsamp2 designs two-dimensional FIR filters based on a desired two-dimensional frequency response sampled at points on the Cartesian plane.

h = fsamp2(Hd) designs a two-dimensional FIR filter with frequency response Hd, and returns the filter coefficients in matrix h. (fsamp2 returns h as a computational molecule, which is the appropriate form to use with filter2.)

l         二维滤波：filter2

B = filter2(h,A)；对图像A作二维滤波，滤波器由上述方法产生。

l         中值滤波：medfilt2

B = medfilt2(A,[m n])；对图像A作中值滤波，邻域大小由[m n]决定，缺省为[3 3]。

2.8 图像变换

fft2  ifft2  dct2  idct2

2.9 邻域及块操作

blkproc  nlfilter

3. 类型转换

rgb2gray

4. Matlab集成环境及自定义Matlab函数

4.1 Matlab集成环境

Matlab集成环境的主体是它的“Command Window”，可在其中输入并执行各种matlab操作。比如输入matlab命令path并回车，则返回matlab当前?%B