数字图像处理——彩色图像实验报告

数字图像处理实验报告

6.3实验步骤

(1)对彩色图像的表达和显示

* * * * * * * * * * * *显示彩色立方体* * * * * * * * * * * * *

rgbcube(0,0,10);

%从正面观察彩色立方体

rgbcube(10,0,10); %从侧面观察彩色立方 rgbcube(10,10,10); %从对角线观察彩色立方体

%* * * * * * * * * *索引图像的显示和转换* * * * * * * * * f=imread('D:\Picture\Fig0604(a)(iris).tif'); figure,imshow(f);

%f是RGB真彩图像

%rgb图像转换成8色索引图像，不采用抖动方式

[X1,map1]=rgb2ind(f,8,'nodither'); figure,imshow(X1,map1);

%采用抖动方式转换到8色索引图像

[X2,map2]=rgb2ind(f,8,'dither'); figure,imshow(X2,map2); %显示效果要好一些 g=rgb2gray(f);

%f转换为灰度图像

g1=dither(g);

%将灰色图像经过抖动处理，转换打二值图像figure,imshow(g);

%显示灰度图像

figure,imshow(g1);

%显示抖动处理后的二值图像

程序运行结果：

*

数字图像处理实验报告

彩色立方体原图

不采用抖动方式转换到8色索引图像采用抖动方式转换到8色索引图像

灰度图像抖动处理后的二值图像

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(2)彩色空间转换

f=imread('D:\Picture\Fig0604(a)(iris).tif'); figure,imshow(f);

%转换到NTSC彩色空间

%f是RGB真彩图像

ntsc_image=rgb2ntsc(f);

figure,imshow(ntsc_image(:,:,1));%显示亮度信息 figure,imshow(ntsc_image(:,:,2));%显示色差信息 figure,imshow(ntsc_image(:,:,3));%显示色差信息

%转换到HIS彩色空间

hsi_image=rgb2hsi(f);

figure,imshow(hsi_image(:,:,1));%显示色度信息 figure,imshow(hsi_image(:,:,2)); %显示饱和度信息 figure,imshow(hsi_image(:,:,3));%显示亮度信息

程序运行结果：

原图

转换到NTSC彩色空间

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显示亮度信息显示色差信息显示色差信息

转换到HIS彩色空间

显示色差信息显示饱和度信显示亮度信息

(3)彩色变换

f=imread('D:\Picture\Fig0614(a)(Chalk Original).tif'); G=ice('image',f);

%打开ice窗口对图像进行调整

%在窗口中执行以下操作： %a）得到图像的补色

%b）拖动映射曲线，对图像显示效果进行修改

%c）在颜色通道中选中某一颜色，然后对映射曲线进行修改

程序运行结果(1)：

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全彩色图片ICE窗口

它的补色ICE窗口

拖动映射曲线，图像的显示效果

ICE窗口

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f2=imread('D:\Picture\ JLK Magenta.tif'); figure,imshow(f2);

%在CMYK彩色空间内打开图像

选择Red ICE窗口

g2=ice('image',f2,'space','CMYK');

%f2的图像色彩偏红，拖动映射曲线，

%调整映射参数，使图像的色彩看起来比较正常。

程序运行结果(2)

原图

在CMYK彩色空间内打开图像

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调整映射参数后

ICE窗口

(4)彩色空间滤波

%* * * * * * * * * * * * * * * * * * * * 彩色图像平滑 * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * *

fc=imread('D:\Picture\Fig0604(a)(iris).tif'); figure,imshow(fc); h=rgb2hsi(fc); H=h(:,:,1); S=h(:,:,2); I=h(:,:,3);

%转换到HIS彩色空间

%色度分量

%饱和度分量

%亮度分量

%25×25的方形平滑算子

w=fspecial('average',25);

I_filtered=imfilter(I,w,'replicate'); %对亮度分量进行平滑操作 H1=cat(3,H,S,I_filtered); %将H、S、I三个分量重新组合起来f=hsi2rgb(H1); f=min(f,1);

%转换到RGB彩色空间

%f的值控制在[0,1]之间

figure,imshow(f); %彩色图像平滑处理

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%* * * **** * * * * * * * * * * * * 彩色图像锐化 * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * *

fb=imread('D:\Picture\Fig0604(a)(iris).tif'); lapmask=[1 1 1;1 -8 1;1 1 1]; %拉普拉斯算子 g=imfilter(fb,lapmask,'replicate');%拉普拉斯算子处理 figure,imshow(g);

%图像锐化后与原图像相减

fen=imsubtract(fb,g);

figure,imshow(fen); %显示差值图像

程序运行结果：

原图彩色图像平滑处理

拉普拉斯算子处理

锐化处理

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(5)彩色图像分割

%* * * * * * * * * * * * * * * * * 彩色边缘检测* * * * * * * * * * * *

close all;clear;clc;

f=imread('iris.tif'); %f如图6-4所示

%直接计算彩色边缘VG，并得到对单独彩色平面的二维梯度求和形成的梯度PPG

[VG,A,PPG]=colorgrad(f);

figure,imshow(VG,[ ]); %显示彩色梯度图像 figure,imshow(A,[ ]);

%显示彩色梯度对应的角度图像

figure,imshow(PPG,[ ]); %显示分量梯度图像

g=VG-PPG; %计算两种梯度方法得到的梯度之差 figure,imshow(g,[ ]);

程序运行结果：

%显示差值图像

彩色梯度图像 彩色梯度对应的角度图像

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分量梯度图像两种梯度差值图像

%* * * * * * * * * * * * * * * * * 彩色图像分割 * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * *

f=imread('jupitermoon.tif'); %f如图6-4所示 mask=roipoly(f);

%取得选定区域图像的红色分量

%手工选定图中红色区域

R=immultiply(mask,f(:,:,1));

%取得选定区域图像的绿色分量

G=immultiply(mask,f(:,:,2));

%取得选定区域图像的蓝色分量

B=immultiply(mask,f(:,:,3));

g=cat(3,R,G,B); %取得选定区域的RGB图像 figure,imshow(g);

%显示取得选定区域

[M,N,K]=size(g); %选定区域的大小

I=reshape(g,M*N,3); %对g中的像素进行重排，按列序拉成一行 idx=find(mask); %找到mask中的像素在重排后的图像g中位置 I=double(I(idx,1:3)); %转换到double类型 [C,m]=covmatrix(I);

%计算协方差矩阵C主对角线上的元素，即方差

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%>>sd=sqrt(d)%求得这些元素的平方根，即均方差

均方差

%用欧式距离对图像进行彩色分割，阈值为25

E25=colorseg('euclidean',f,25,m); E251=f;

E251(E25==0)=0 figure,imshow(E251,[]);

%用马氏距离对图像进行彩色分割，阈值为25

M25=colorseg('mahalanobis',f,25,m,C); figure , imshow(M25 , [ ]); 程序运行结果：

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原图选定区域

欧氏距离彩色分割马氏距离彩色分割

6.4 思考题

(1)请将图6-1所示的彩色图像转换到灰度图像，并根据灰度值对此灰度图

像进行索引化，手工指定索引表中的RGB值，并把此索引图像显示出来。

程序代码如下

%思路：把原图想转换为128位索引图

close all;clear;clc;

%将f从灰度图像转换为索引图像，x是索引图像； %map是索引矩阵，R，G，B的值都相等

f=imread('D:\Picture\RGB_iris.tif');

figure,imshow(f); %f是RGB图像 f1=rgb2gray(f); %将f转换成灰度图像 figure,imshow(f1);

[x,map]=gray2ind(f1,128); figure,imshow(x);

%将map中的值做下面改变则R，G，B的值不相等，产生彩色

%把灰度图像转化成128位的索引图

map(1,:)=0.5;

map(: ,1)=0.5;

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map(2,:)=0.4; map(1,1)=0;

figure,imshow(f1,map);

程序运行结果：

原RGB图像 灰度图像

索引图 修改索引表后的图像

(2)6.3节的（4）是将图像转换到HIS空间后再对亮度分量进行平滑操作，试直接对原图像的RGB三个分量分别进行平滑操作，并计算两种操作方法的图像差值。

程序代码如下：

f=imread('D:\Picture\RGB_iris.tif');

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figure,imshow(f);

%直接对原图像的RGB三个分量分别进行平滑操作 H=f(:,:,1); S=f(:,:,2); I=f(:,:,3);

%色度分量

%饱和度分量

%亮度分量

%25×25的方形平滑算子

w=fspecial('average',25);

H_filtered=imfilter(H,w,'replicate'); %对色度分量进行平滑操作 S_filtered=imfilter(S,w,'replicate'); %对饱和度分量进行平滑操作 I_filtered=imfilter(I,w,'replicate'); %对亮度分量进行平滑操作 %将H、S、I三个分量重新组合起来

Ha=cat(3,H_filtered,S_filtered,I_filtered);

Ha=im2double(Ha); %转化成double类型 figure,imshow(Ha); %转换到HIS彩色空间 h=rgb2hsi(f);

%转换到HIS彩色空间

H=h(:,:,1); S=h(:,:,2); I=h(:,:,3);

%色度分量

%饱和度分量 %亮度分量 %25×25的方形平滑算子

w=fspecial('average',25);

I_filtered=imfilter(I,w,'replicate'); %对亮度分量进行平滑操作 %将H、S、I三个分量重新组合起来 H1=cat(3,H,S,I_filtered); fb=hsi2rgb(H1);

%转换到RGB彩色空间

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fb=min(fb,1); figure,imshow(fb);

%f的值控制在[0,1]之间

%彩色图像平滑处理

fen=imsubtract(Ha,fb); figure,imshow(fen); 程序运行结果：

%计算两中方式处理后图像的差值

原图

直接对RGB三分量进行平滑操作转换到HIS空间对亮度进行平滑操作

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差值图像

试验中的问题和心得体会：

本次实验是彩色图像处理。

(1)通过这个实验我了解了RGB图像以及索引图像在MATLAB

中的存储和询问方式

(2)了解RGB空间到其他彩色空间的转换方式和转换方法 (3)知道了一些彩色图像的空间滤波方法 (4)了解在RGB向量空间中检测彩色边缘的方法 (5)了解在RGB向量空间中对图像进行分割的方法

遇到的问题：在做思考题(2)的时候，计算两种平滑处理的得到图像的差值的中程序出现了问题，经过看出错信息，认真检查程序后，发现是因为直接平滑处理的图像是unit8类型的，而转换到HIS空间后，得到的图像是double类型，二者的类型不

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同，导致使用imsubtract函数的时候出现了问题。感觉做

matlab的实验和平时编写C代码的时候有很多地方是相同的，都会经历：编码，debug，正确这三个过程，这个过程本身就具有挑战性和趣味性。

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