《图形图像工具箱》.pdf

MATLAB （第 3 版） 第 章 图形图像工具箱 ◆ 数字图像处理的基本概念 ◆ 基本的图像数据操作 ◆ 数字图像的灰度变换 ◆ 数字图像的代数运算 ◆ 数字图像的几何运算 ◆ 数字图像滤波 数字图像处理，又称为计算机图像处理，是指将图像转换成数字信号，并利用计算机对其进行 处理的过程。图像处理的应用领域涉及生活和工作的各方面，目前已经在航空、航天、生物医学、 通信工程方面有广泛应用。从计算机的应用角度来看，这方面的应用主要包括图像的描述、识别， 还有图像的分割、变换、增强、解码和复原等。 为了能够有效地进行数字图像处理， 中提供了图形图像工具箱。在图形图像工具箱中， MATLAB 提供了进行数字图像处理的多个函数和命令。熟练掌握这些函数和命令，用户就可以使用 MATLAB 便利地进行图形图像处理。 24.1 MATLAB 中的图像 根据前面章节的分析，读者已经了解到 MATLAB 处理的主要对象是矩阵。因此，在 MATLAB 中，对图像的处理也是矩阵形式的。根据图像类型的不同，在 MATLAB 中图像对应的矩阵类型和 处理方式也不同。本节将主要介绍 MATLAB 常见的几种图像类型，以及处理特点。这是操作和分 析图像的基础，不同的图像类型以及对应的矩阵，会有不同的操作和分析。 24.1.1 图像类型 在 MATLAB 中，主要可以处理的图像类型包括索引图、灰度图、二值图和 RGB 图等四种。这 四种类型的图像分别对应 MATLAB 中不同性质的数值矩阵。例如，索引图对应着三维矩阵，而二 值图则对应着二维矩阵。灰度图对应的矩阵中显示 的是小数比例，而二值图对应的矩阵中数值就是 0 或者 1。 从以上分析可以看出，对应不同类型的图像，MATLAB 会给出不同的处理方法和机制。下面分 别详细介绍这几种图像类型。 灰度图 灰度图（Intensity Image ）中的各个像素只有一个采样颜色。在外观上，显示为从黑色到白色 的灰度。和黑白图像只有黑色和白色不同，灰度图在黑色与白色之间还有其他多级的颜色深度。简 单来讲，灰度图具有三种颜色：黑、白和灰色。 862 第 章 图形图像工具箱 在 MATLAB 中，灰度图保存在单个矩阵中，矩阵中的数值代表图像中的像素。其数值范围是 0 ～ 1 ，其中 0 代表黑色，1 代表白色。像素值用来表示灰度级别，可以是 8 位无符号整型（unit8 ）、16 位无符号整型（ ）、 位整型（ ）、单精度浮点型（ ）或者双精度浮点型（ ） unit16 16 int16 single double 等多个数值类型。 MATLAB 用自带的 Colormap 显示灰度图，图 24.1 是某灰度图，上面的矩阵代表图像中某区 域对应的图像矩阵。 RGB 图 RGB 图像是指图像的颜色采用三原色光模式显示。三原色光模型是用三种原色的光以不同的 比例加和到一起，形成各种颜色的光。其中，三原色分别是红色、绿色和蓝色，三种光相加成为白 色光。 在 中，每个 图都有 （红）、 （绿）和 （蓝）三个颜色通道，每个像素由 MATLAB RGB R G B 1 × 的向量 表示。因此，每个 图像都是三维矩阵，其维度是 × × 。其中， × 3 [R,G,B] RGB m n 3 m