实验一 MATLAB数字图像度读入操作

实验一 MATLAB数字图像度读入操作

一、实验目的与要求

1．熟悉及掌握在MATLAB中能够处理哪些格式图像。

2．熟练掌握在MATLAB中如何读取图像。

3．掌握如何利用MATLAB来获取图像的大小、颜色、高度、宽度等等相关信息。

4．掌握如何在MATLAB中按照指定要求存储一幅图像的方法。

5．图像间如何转化。

二、实验原理

1、数字图像的表示和类别

根据图像数据矩阵解释方法的不同，MA TLAB把其处理为4类：

亮度图像(Intensity images)

二值图像(Binary images)

索引图像(Indexed images)

RGB图像(RGB images)

(1) 亮度图像

一幅亮度图像是一个数据矩阵，其归一化的取值表示亮度。若亮度图像的像素都是uint8类或uint16类，则它们的整数值范围分别是[0，255]和[0，65536]。若图像是double类，则像素取值就是浮点数。规定双精度型归一化亮度图像的取值范围是[0，1]

(2) 二值图像

一幅二值图像是一个取值只有0和1的逻辑数组。而一幅取值只包含0和1的uint8类数组，在MA TLAB中并不认为是二值图像。使用logical函数可以把数值数组转化为二值数组或逻辑数组。

(3) 索引图像

索引颜色通常也称为映射颜色，在这种模式下，颜色都是预先定义的，并且可供选用的一组颜色也很有限，索引颜色的图像最多只能显示256种颜色。

(4) RGB图像

一幅RGB图像就是彩色像素的一个M×N×3数组，其中每一个彩色相似点都是在特定空间位置的彩色图像相对应的红、绿、蓝三个分量。令f R，f G和f B分别代表三种RGB分量图像。一幅RGB图像就利用cat(级联)操作将这些分量图像组合成彩色图像：

rgb_image=cat(3,fR,fG,fB)

在操作中，图像按顺序放置。

2、数据类和图像类型间的转化

工具箱中提供了执行必要缩放的函数(见表2)。以在图像类和类型间进行转化。

表1-1 MATLAB和IPT支持数据类型

三、实验内容及步骤

1．利用imread( )函数读取一幅图像，假设其名为flower.tif，存入一个数组中；

2．利用whos 命令提取该读入图像flower.tif的基本信息；

3．利用imshow()函数来显示这幅图像；

4．利用imfinfo函数来获取图像文件的压缩，颜色等等其他的详细信息；

5．利用imwrite()函数来压缩这幅图象，将其保存为一幅压缩了像素的jpg文件,设为flower.jpg；语法：imwrite(原图像，新图像，‘quality’,q), q取0-100。

6．同样利用imwrite()函数将最初读入的tif图象另存为一幅bmp图像，设为flower.bmp。

7．用imread()读入图像：Lenna.jpg 和camema.jpg；

8．用imfinfo()获取图像Lenna.jpg和camema.jpg 的大小；

9．用figure,imshow()分别将Lenna.jpg和camema.jpg显示出来，观察两幅图像的质量。

10．用im2bw将一幅灰度图像转化为二值图像，并且用imshow显示出来观察图像的特征。

11．将每一步的函数执行语句拷贝下来，写入实验报告，并且将得到第3、9、10步得到的图像效果拷贝下来。

实验基本步骤：

1. 启动MA TLAB双击桌面MA TLAB图标启动MATLAB环境；

2. 在MATLAB命令窗口中输入相应程序。书写程序时，首先读取图像，一般调用MATLAB自带的图像，如:cameraman图像；再调用灰度变换函数，设置相关参数，再输出处理后的图像。

3. 浏览源程序并理解含义；

4．运行，观察显示结果；

5．结束运行，退出；

试验程序语句及实验结果：

1. >>I=imread('flower.tif');

2. >>whos I

Name Size Bytes Class I 1200x1600x3 uint8 array Grand total is elements using bytes

3. >>imshow(I)

Warning: Image is too big to fit on screen; displaying at 56% scale. > In truesize>Resize1 at 308

In truesize at 44

In imshow at 161

4. >>imfinfo flower.tif

ans =

Filename: 'flower.tif'

FileModDate: '06-May-2015 15:31:50'

FileSize:

Format: 'tif'

FormatVersion: []

Width: 1600

Height: 1200

BitDepth: 24

ColorType: 'truecolor'

FormatSignature: [73 73 42 0]

ByteOrder: 'little-endian'

NewSubfileType: 0

BitsPerSample: [8 8 8]

Compression: 'Uncompressed' PhotometricInterpretation: 'RGB'

StripOffsets: 8

SamplesPerPixel: 3

RowsPerStrip: 4.2950e+009

StripByteCounts:

XResolution: 96

YResolution: 96

ResolutionUnit: 'Inch'

Colormap: []

PlanarConfiguration: 'Chunky'

TileWidth: []

TileLength: []

TileOffsets: []

TileByteCounts: []

Orientation: 1

FillOrder: 1

GrayResponseUnit: 0.0100

MaxSampleValue: [255 255 255]

MinSampleValue: 0

Thresholding: 1

5. >>imwrite(I,'flower.jpg','quality',30);

6. >>imwrite(I,'flower.bmp');

7. >>x=imread('Lenna.jpg');

y=imread('camema.jpg');

8. >>imfinfo Lenna.jpg

ans =

Filename: 'Lenna.jpg'

FileModDate: '06-May-2015 14:48:21'

FileSize: 16022

Format: 'jpg'

FormatVersion: ''

Width: 300

Height: 300

BitDepth: 24

ColorType: 'truecolor'

FormatSignature: ''

NumberOfSamples: 3

CodingMethod: 'Huffman'

CodingProcess: 'Sequential'

Comment: {}

>>imfinfo camema.jpg

ans =

Filename: 'camema.jpg'

FileModDate: '06-May-2015 14:48:40'

FileSize: 14647

Format: 'jpg'

FormatVersion: ''

Width: 256

Height: 256

BitDepth: 24

ColorType: 'truecolor'

FormatSignature: ''

NumberOfSamples: 3

CodingMethod: 'Huffman'

CodingProcess: 'Sequential'

Comment: {}

9.>> figure,imshow(x);

>>figure,imshow(y);

10.>> e=imread('elephant.jpg');

>>E=im2bw(e,0.5);

>>imshow(E)

六、实验报告要求

描述实验的基本步骤，用数据和图片给出各个步骤中取得的实验结果和源代码，并进行必要的讨论，必须包括原始图像及其计算/处理后的图像。

七、思考题

(1) 简述MatLab软件的特点。

答：1) 高效的数值计算及符号计算功能，能使用户从繁杂的数学运算分析中解脱出来；

2) 具有完备的图形处理功能，实现计算结果和编程的可视化；

3) 友好的用户界面及接近数学表达式的自然化语言，使学者易于学习和掌握；

4) 功能丰富的应用工具箱(如信号处理工具箱、通信工具箱等) ，为用户提供了大量方便实用的处理工具。

(2) MATLAB软件可以支持哪些图像文件格式？

答：1) JPEG：一种称为联合图像专家组的图像压缩格式；

2) BMP：有1位、4位、8位、24位非压缩图像，8位RLE的图像。文件内容包括文件头（一个BITMAPFILEHEADER数据结构）、位图信息数据块（位图信息头BITMAPINFOHEADER和一个颜色表）和图像数据；

3) PCX：可处理1位、4位、8位、16位、24位等图像数据。文件内容包括文件头、图像数据和扩展色图数据；

4) TIFF：处理1位、4位、8位、24位非压缩图像，1位、4位、8位、24位packbit压缩图像，1位CCITT压缩图像等。文件内容包括文件头、参数指针表与参数域、参数数据表和图像数据四部分；

5) PNG：包括1位、2位、4位、8位和16位灰度图像，8位和16位索引图像，24位和48位真彩色图像；

6) GIF：任何1位到8位的可交换的图像；

7) HDF：有8位、24位光栅图像数据集；

8) ICO：有1位、4位、8位非压缩图像；

9) CUR：有1位、4位、8位非压缩图像；

10) XWD：包括1位、8位Zpixmaps，XYBitmaps，XYPixmmmaps；

11) RAS：有1位bitmap、8位索引、24位真彩色和带有透明度的32位真彩色；

12) PBM；

13) PGM；

14) PPM。

(3) 说明函数imread 的用途格式以及各种格式所得到图像的性质。

答：imread函数用于读入各种图像文件，其一般的用法为

[X，MAP]=imread(‘filename’,‘fmt’)

其中，X，MAP分别为读出的图像数据和颜色表数据，fmt为图像的格式，filename为读取的图像文件（可以加上文件的路径）。

(4) 为什么用I = imread(‘lena.bmp’) 命令得到的图像I 不可以进行算术运算？

答：MATLAB系统默认的算术运算时针对双精度类型（double）的数据，而上述命令产生的矩阵的数据类型是无符号8位，直接进行运算会溢出。

八、实验图像

Fig.1 flower.tif Fig.2 elephant.jpg

Fig.3 Lenna.jpg Fig.4 camema.jpg

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/p1me.html