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MATLAB 程式設計入門篇影像顯示與讀寫 張智星 jang@.tw .tw/~jang 清大資工系 多媒體檢索實驗室 19-1 MATLAB的影像格式 MATLAB 最常處理的影像格式為索引影像（Indexed Images） 顯示此類型影像的語法如下： image(X) colormap(map) 其中X為影像的資料矩陣，map為色盤矩陣。 色盤矩陣的大小為K×3，每個橫列由三個元素所組成，分別是R(紅) 、G(綠)、B(藍) ，每個元素的範圍為0~1 X的值為1~K，也就是當X(i, j)的值為p，則像素點(i, j) 的顏色為map(p, :)這一列的值所決定。 顯示索引影像範例一 在下例中，我們使用MATLAB顯示內建的小丑圖。 範例19-1：image01.m 顯示索引影像範例一 顯示索引影像範例二 由於由X 是索引影像，因此其最小值是 1, 最大值會等於 map 的列數（即「可顯示之顏色數目」），可驗証如下： 範例19-2 ：image02.m 顯示索引影像範例二 min(min(X)) = 1 max(max(X)) = 81 size(map, 1) = 81 由範例可知，此小丑影像共含有 81 種不同的顏色。 顯示索引影像範例三 要正確地顯示索引影像則需要正確的色盤，以上面的小丑影像為例，如果使用亂數產生的色盤則會產生下面的結果： 範例19-3：image03.m 顯示索引影像範例三 顯示索引影像範例四 如果我們的色盤矩陣只有 K 個橫列，但是 X 的某些元素值小於 1 或大於 K，則我們可以使用imagesc指令將 X 的最小值轉換成 1，最大值轉成 K，其他中間值則依線性關係轉換成介於 1 與 K 的值，舉例如下： 範例19-4：imagesc01.m 顯示索引影像範例四 ans = -6.5466 ans = 8.0752 具有上述特性的影像資料稱為強度影像（Intensity Images），一般經由數值運算產生的矩陣均屬此類，因此均可由 imagesc 來顯示。 顯示索引影像範例五 image 指令亦接受全彩影像（Truecolor Images）。全彩影像可以表示成一個 m×n×3 的矩陣 X，其中 X (:, :, 1) 代表紅色的強度。X (:, :, 2) 代表綠色的強度，X (:, :, 3) 則代表藍色的強度。 X的值的範圍可以是下列兩種：介於0~1的浮點數或是0~255的uint8(詳見本章第三節) ，舉例來說： 範例19-5：image04.m 顯示索引影像範例五 ans = 480 640 3 19-2 影像的顯示與列印 MATLAB 在顯示影像時，會將之置於預設的圖軸之中，並以此圖軸的長寬比來成像，因而造成影像的失真。若要以影像本身的長寬比來成像，可加入 axis image，如下: 範例19-6：image05.m 以原影像長寬比例顯示範例 將影像對應到螢幕上的點的範例 若要使影像資料的每一點對應至螢幕上的一個像素（Pixel），可輸入如下: 範例19-7：image06.m 範例：將影像對應到螢幕上的點 此範例產生圖形如同前一個範例，如果你的螢幕解析度較低，圖形會變大。 上述範例程式碼中， figure 的 ‘position’ 性質為 [200, 200, n, m]，代表視窗的左下角位置是 [200, 200]（以 pixel 為單位），而視窗的寬度為 n，高度為 m，正好可以符合影像的大小。 gca 傳回使用中的圖軸，最後一個敘述將圖軸的位置設為整個視窗的大小，使用了正規化的單位 。 19-2 影像的顯示與列印 在列印影像時，MATLAB 會根據視窗的 Paper position 性質來調整圖形的長寬比，使得印出的影像再度變形。欲防止情況，可用下列指令： set(gcf, PaperPositionMode, auto) 若要使 Paper Position Mode 的預設值就是“auto”，可在 startup.m 檔案中加入下一行: set(0, DefaultFigurePaperPositionMode, auto) 19-3 8-bit影像 在 MATLAB 第 5 版之後，提供了 uint8 的資料型態。 由於 uint8 只有 8 個位元，所以能表示的數值範圍為 0 至 255（=28-1） 之間的整數 。 8-bit影像範例 由於 8-bit 影像資料的最小值為 0，和一般的雙精準索引影像資料相差 1，因此在兩種資料相互轉換時，要特別小心。例如： 範例19-8：uint801.m 8-bit影像範例 19-3 8-bit影像 若要將 8-bit