Matlab 常用图像函数.docx
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Matlab常用图像函数
Matlab常用图像函数
一图像的读写
1imread
imread函数用于读入各种图像文件，如:
a=imread（'e:
\w01.tif'）
注：
计算机E盘上要有w01相应的.tif文件。
2imwrite
imwrite函数用于写入图像文件，如：
imwrite（a,'e:
\w02.tif',’tif’）
3imfinfo
imfinfo函数用于读取图像文件的有关信息，如：
imfinfo（'e:
\w01.tif'）
二图像的显示
1image
image函数是MATLAB提供的最原始的图像显示函数，如：
a=[1,2,3,4;4,5,6,7;8,9,10,11,12];
image（a）;
2imshow
imshow函数用于图像文件的显示，如：
i=imread（'e:
\w01.tif'）;
imshow（i）;
3colorbar
colorbar函数用显示图像的颜色条，如：
i=imread（'e:
\w01.tif'）;
imshow（i）;
colorbar;
4figure
figure函数用于设定图像显示窗口，如：
figure
（1）；/figure
（2）；
三图像的变换
1fft2
fft2函数用于数字图像的二维傅立叶变换，如：
i=imread（'e:
\w01.tif'）;
j=fft2（i）;
2ifft2
ifft2函数用于数字图像的二维傅立叶反变换，如：
i=imread（'e:
\w01.tif'）;
j=fft2（i）;
k=ifft2（j）;
3利用fft2计算二维卷积
利用fft2函数可以计算二维卷积,如:
a=[8,1,6;3,5,7;4,9,2];
b=[1,1,1;1,1,1;1,1,1];
a（8,8）=0;
b（8,8）=0;
c=ifft2（fft2（a）.*fft2（b））;
c=c（1:
5,1:
5）;
利用conv2（二维卷积函数）校验,如：
a=[8,1,6;3,5,7;4,9,2];
b=[1,1,1;1,1,1;1,1,1];
c=conv2（a,b）;
四模拟噪声生成函数和预定义滤波器
1imnoise
imnoise函数用于对图像生成模拟噪声，如：
i=imread（'e:
\w01.tif'）;
j=imnoise（i,'gaussian',0,0.02）;%模拟高斯噪声
2fspecial
fspecial函数用于产生预定义滤波器，如：
h=fspecial（'sobel'）;%sobel水平边缘增强滤波器
h=fspecial（'gaussian'）;%高斯低通滤波器
h=fspecial（'laplacian'）;%拉普拉斯滤波器
h=fspecial（'log'）;%高斯拉普拉斯（LoG）滤波器
h=fspecial（'average'）;%均值滤波器
五图像的增强
1直方图
imhist函数用于数字图像的直方图显示，如：
i=imread（'e:
\w01.tif'）;
imhist（i）;
2直方图均化
histeq函数用于数字图像的直方图均化，如：
i=imread（'e:
\w01.tif'）;
j=histeq（i）;
3对比度调整
imadjust函数用于数字图像的对比度调整，如：
i=imread（'e:
\w01.tif'）;
j=imadjust（i,[0.3,0.7],[]）;
4对数变换
log函数用于数字图像的对数变换，如：
i=imread（'e:
\w01.tif'）;
j=double（i）;
k=log（j）;
5基于卷积的图像滤波函数
filter2函数用于图像滤波，如：
i=imread（'e:
\w01.tif'）;
h=[1,2,1;0,0,0;-1,-2,-1];
j=filter2（h,i）;
6线性滤波
利用二维卷积conv2滤波,如:
i=imread（'e:
\w01.tif'）;
h=[1,1,1;1,1,1;1,1,1];
h=h/9;
j=conv2（i,h）;
7中值滤波
medfilt2函数用于图像的中值滤波，如：
i=imread（'e:
\w01.tif'）;
j=medfilt2（i）;
8锐化
（1）利用Sobel算子锐化图像,如:
i=imread（'e:
\w01.tif'）;
h=[1,2,1;0,0,0;-1,-2,-1];%Sobel算子
j=filter2（h,i）;
（2）利用拉氏算子锐化图像,如:
i=imread（'e:
\w01.tif'）;
j=double（i）;
h=[0,1,0;1,-4,0;0,1,0];%拉氏算子
k=conv2（j,h,'same'）;
m=j-k;
六举例
二维傅立叶变换和二维傅立叶反变换：
i=imread（'e:
\w01.tif'）;
figure
（1）;
imshow（i）;
colorbar;
j=fft2（i）;
k=fftshift（j）;
figure
（2）;
l=log（abs（k））;
imshow（l,[]）;
colorbar
n=ifft2（j）/255;
figure（3）;
imshow（n）;
colorbar;
Matlab中图像函数大全
图像增强
1.直方图均衡化的Matlab实现
1.1imhist函数
功能：
计算和显示图像的色彩直方图
格式：
imhist（I,n）
imhist（X,map）
说明：
imhist（I,n）其中，n为指定的灰度级数目，缺省值为256；imhist（X,map）就算和显示索引色图像X的直方图，map为调色板。
用
stem（x,counts）同样可以显示直方图。
1.2imcontour函数
功能：
显示图像的等灰度值图
格式：
imcontour（I,n）,imcontour（I,v）
说明：
n为灰度级的个数，v是有用户指定所选的等灰度级向量。
1.3imadjust函数
功能：
通过直方图变换调整对比度
格式：
J=imadjust（I,[lowhigh],[bottomtop],gamma）
newmap=imadjust（map,[lowhigh],[bottomtop],gamma）
说明：
J=imadjust（I,[lowhigh],[bottomtop],gamma）其中，gamma为校正量r，[lowhigh]为原图像中要变换的灰度范围，[bottomtop]
指定了变换后的灰度范围；newmap=imadjust（map,[lowhigh],[bottomtop],gamma）调整索引色图像的调色板map。
此时若[lowhigh]和
[bottomtop]都为2×3的矩阵，则分别调整R、G、B3个分量。
1.4histeq函数
功能：
直方图均衡化
格式：
J=histeq（I,hgram）
J=histeq（I,n）
[J,T]=histeq（I,...）
newmap=histeq（X,map,hgram）
newmap=histeq（X,map）
[new,T]=histeq（X,...）
说明：
J=histeq（I,hgram）实现了所谓“直方图规定化”，即将原是图象I的直方图变换成用户指定的向量hgram。
hgram中的每一个元素
都在[0,1]中；J=histeq（I,n）指定均衡化后的灰度级数n，缺省值为64；[J,T]=histeq（I,...）返回从能将图像I的灰度直方图变换成
图像J的直方图的变换T；newmap=histeq（X,map）和[new,T]=histeq（X,...）是针对索引色图像调色板的直方图均衡。
2.噪声及其噪声的Matlab实现
imnoise函数
格式：
J=imnoise（I,type）
J=imnoise（I,type,parameter）
说明：
J=imnoise（I,type）返回对图像I添加典型噪声后的有噪图像J，参数type和parameter用于确定噪声的类型和相应的参数。
3.图像滤波的Matlab实现
3.1conv2函数
功能：
计算二维卷积
格式：
C=conv2（A,B）
C=conv2（Hcol,Hrow,A）
C=conv2（...,'shape'）
说明：
对于C=conv2（A,B），conv2的算矩阵A和B的卷积，若[Ma,Na]＝size（A）,[Mb,Nb]=size（B）,则size（C）=[Ma+Mb-1,Na+Nb-1];
C=conv2（Hcol,Hrow,A）中，矩阵A分别与Hcol向量在列方向和Hrow向量在行方向上进行卷积；C=conv2（...,'shape'）用来指定conv2
返回二维卷积结果部分，参数shape可取值如下：
》full为缺省值，返回二维卷积的全部结果；
》same返回二维卷积结果中与A大小相同的中间部分；
valid返回在卷积过程中，未使用边缘补0部分进行计算的卷积结果部分，当size（A）>size（B）时，size（C）=[Ma-Mb+1,Na-Nb+1]
。
3.2conv函数
功能：
计算多维卷积
格式：
与conv2函数相同
3.3filter2函数
功能：
计算二维线型数字滤波，它与函数fspecial连用
格式：
Y=filter2（B,X）
Y=filter2（B,X,'shape'）
说明：
对于Y=filter2（B,X），filter2使用矩阵B中的二维FIR滤波器对数据X进行滤波，结果Y是通过二维互相关计算出来的，其大
小与X一样；对于Y=filter2（B,X,'shape'），filter2返回的Y是通过二维互相关计算出来的，其大小由参数shape确定，其取值如下
：
》full返回二维相关的全部结果，size（Y）>size（X）；
》same返回二维互相关结果的中间部分，Y与X大小相同；
》valid返回在二维互相关过程中，未使用边缘补0部分进行计算的结果部分，有size（Y）3.4fspecial函数
功能：
产生预定义滤波器
格式：
H=fspecial（type）
H=fspecial（'gaussian',n,sigma） 高斯低通滤波器
H=fspecial（'sobel'） Sobel水平边缘增强滤波器
H=fspecial（'prewitt'） Prewitt水平边缘增强滤波器
H=fspecial（'laplacian',alpha） 近似二维拉普拉斯运算滤波器
H=fspecial（'log',n,sigma） 高斯拉普拉斯（LoG）运算滤波器
H=fspecial（'average',n） 均值滤波器
H=fspecial（'unsharp',alpha） 模糊对比增强滤波器
说明：
对于形式H=fspecial（type），fspecial函数产生一个由type指定的二维滤波器H，返回的H常与其它滤波器搭配使用。
4.彩色增强的Matlab实现
4.1imfilter函数
功能：
真彩色增强
格式：
B=imfilter（A,h）
说明：
将原始图像A按指定的滤波器h进行滤波增强处理，增强后的图像B与A的尺寸和类型相同
图像的变换
1.离散傅立叶变换的Matlab实现
Matlab函数fft、fft2和fftn分别可以实现一维、二维和N维DFT算法；而函数ifft、ifft2和ifftn则用来计算反DFT。
这些函数的调用格式如下：
A＝fft（X,N,DIM）
其中，X表示输入图像；N表示采样间隔点，如果X小于该数值，那么Matlab将会对X进行零填充，否则将进行截取，使之长度为
N；DIM表示要进行离散傅立叶变换。
A＝fft2（X,MROWS,NCOLS）
其中，MROWS和NCOLS指定对X进行零填充后的X大小。
A＝fftn（X,SIZE）
其中，SIZE是一个向量，它们每一个元素都将指定X相应维进行零填充后的长度。
函数ifft、ifft2和ifftn的调用格式于对应的离散傅立叶变换函数一致。
例子：
图像的二维傅立叶频谱
%读入原始图像
I＝imread（'lena.bmp'）;
imshow（I）
%求离散傅立叶频谱
J=fftshift（fft2（I））;
figure;
imshow（log（abs（J））,[8,10]）
2.离散余弦变换的Matlab实现
2.1.dCT2函数
功能：
二维DCT变换
格式：
B=dct2（A）
B=dct2（A,m,n）
B=dct2（A,[m,n]）
说明：
B＝dct2（A）计算A的DCT变换B，A与B的大小相同；B＝dct2（A,m,n）和B=dct2（A,[m,n]）通过对A补0或剪裁，使B的大
小为m×n。
2.2.dict2函数
功能：
DCT反变换
格式：
B=idct2（A）
B=idct2（A,m,n）
B=idct2（A,[m,n]）
说明：
B＝idct2（A）计算A的DCT反变换B，A与B的大小相同；B＝idct2（A,m,n）和B=idct2（A,[m,n]）通过对A补0或剪裁，使B
的大小为m×n。
2.3.dctmtx函数
功能：
计算DCT变换矩阵
格式：
D＝dctmtx（n）
说明：
D＝dctmtx（n）返回一个n×n的DCT变换矩阵，输出矩阵D为double类型。
3.图像小波变换的Matlab实现
3.1一维小波变换的Matlab实现
（1）dwt函数
功能：
一维离散小波变换
格式：
[cA,cD]=dwt（X,'wname'）
[cA,cD]=dwt（X,Lo_D,Hi_D）
说明：
[cA,cD]=dwt（X,'wname'）使用指定的小波基函数'wname'对信号X进行分解，cA、cD
分别为近似分量和细节分量；[cA,cD]=dwt（X,Lo_D,Hi_D）使用指定的滤波器组Lo_D、Hi_D对信号进行分解。
（2）idwt函数
功能：
一维离散小波反变换
格式：
X=idwt（cA,cD,'wname'）
X=idwt（cA,cD,Lo_R,Hi_R）
X=idwt（cA,cD,'wname',L）
X=idwt（cA,cD,Lo_R,Hi_R,L）
说明：
X=idwt（cA,cD,'wname'）由近似分量cA和细节分量cD经小波反变换重构原始信号X。
'wname'为所选的小波函数
X=idwt（cA,cD,Lo_R,Hi_R）用指定的重构滤波器Lo_R和Hi_R经小波反变换重构原始信号X。
X=idwt（cA,cD,'wname',L）和X=idwt（cA,cD,Lo_R,Hi_R,L）指定返回信号X中心附近的L个点。
3.2二维小波变换的Matlab实现
二维小波变换的函数
-------------------------------------------------
函数名 函数功能
---------------------------------------------------
dwt2 二维离散小波变换
wavedec2 二维信号的多层小波分解
idwt2 二维离散小波反变换
waverec2 二维信号的多层小波重构
wrcoef2 由多层小波分解重构某一层的分解信号
upcoef2 由多层小波分解重构近似分量或细节分量
detcoef2 提取二维信号小波分解的细节分量
appcoef2 提取二维信号小波分解的近似分量
upwlev2 二维小波分解的单层重构
dwtpet2 二维周期小波变换
idwtper2 二维周期小波反变换
-------------------------------------------------------------
（1）wcodemat函数
功能：
对数据矩阵进行伪彩色编码
格式：
Y=wcodemat（X,NB,OPT,ABSOL）
Y=wcodemat（X,NB,OPT）
Y=wcodemat（X,NB）
Y=wcodemat（X）
说明：
Y=wcodemat（X,NB,OPT,ABSOL）返回数据矩阵X的编码矩阵Y；NB伪编码的最大值，即编码范围为0～NB，缺省值NB＝16；
OPT指定了编码的方式（缺省值为'mat'），即：
OPT＝'row'，按行编码
OPT＝'col'，按列编码
OPT＝'mat'，按整个矩阵编码
ABSOL是函数的控制参数（缺省值为'1'），即：
ABSOL＝0时，返回编码矩阵
ABSOL＝1时，返回数据矩阵的绝对值ABS（X）
（2）dwt2函数
功能：
二维离散小波变换
格式：
[cA,cH,cV,cD]=dwt2（X,'wname'）
[cA,cH,cV,cD]=dwt2（X,Lo_D,Hi_D）
说明：
[cA,cH,cV,cD]=dwt2（X,'wname'）使用指定的小波基函数'wname'对二维信号X进行二维离散小波变幻；cA，cH,cV,cD分别为近似分
量、水平细节分量、垂直细节分量和对角细节分量；[cA,cH,cV,cD]=dwt2（X,Lo_D,Hi_D）使用指定的分解低通和高通滤波器Lo_D和Hi_D分
解信号X。
（3）wavedec2函数
功能：
二维信号的多层小波分解
格式：
[C,S]=wavedec2（X,N,'wname'）
[C,S]=wavedec2（X,N,Lo_D,Hi_D）
说明：
[C,S]=wavedec2（X,N,'wname'）使用小波基函数'wname'对二维信号X进行N层分解；[C,S]=wavedec2（X,N,Lo_D,Hi_D）使用指定
的分解低通和高通滤波器Lo_D和Hi_D分解信号X。
（4）idwt2函数
功能：
二维离散小波反变换
格式：
X=idwt2（cA,cH,cV,cD,'wname'）
X=idwt2（cA,cH,cV,cD,Lo_R,Hi_R）
X=idwt2（cA,cH,cV,cD,'wname',S）
X=idwt2（cA,cH,cV,cD,Lo_R,Hi_R,S）
说明：
X=idwt2（cA,cH,cV,cD,'wname'）由信号小波分解的近似信号cA和细节信号cH、cH、cV、cD经小波反变换重构原信号X
；X=idwt2（cA,cH,cV,cD,Lo_R,Hi_R）使用指定的重构低通和高通滤波器Lo_R和Hi_R重构原信号X；X=idwt2（cA,cH,cV,cD,'wname',S）
和X=idwt2（cA,cH,cV,cD,Lo_R,Hi_R,S）返回中心附近的S个数据点。
（5）waverec2函数
说明：
二维信号的多层小波重构
格式：
X=waverec2（C,S,'wname'）
X=waverec2（C,S,Lo_R,Hi_R）
说明：
X=waverec2（C,S,'wname'）由多层二维小波分解的结果C、S重构原始信号X，'wname'
为使用的小波基函数；X=waverec2（C,S,Lo_R,Hi_R）使用重构低通和高通滤波器Lo_R和Hi_R重构原信号。
图像处理工具箱
1.图像和图像数据
缺省情况下，MATLAB将图像中的数据存储为双精度类型（double），64位浮点
数，所需存储量很大；MATLAB还支持另一种类型无符号整型（uint8），即图像矩
阵中每个数据占用1个字节。
在使用MATLAB工具箱时，一定要注意函数所要求的参数类型。
另外，uint8
与double两种类型数据的值域不同，编程需注意值域转换。
从uint8到double的转换
---------------------------------------------
图像类型 MATLAB语句
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索引色 B=double（A）+1
索引色或真彩色B=double（A）/255
二值图像 B=double（A）
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从double到uint8的转换
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