matlab《数字图像处理》第4章图像类型与彩色模型的转换附要点.docx
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matlab《数字图像处理》第4章图像类型与彩色模型的转换附要点
第四章图像类型与
彩色模型的转换（附）
【目录】
【正文】
一、图像类型的转换
转换类型
转换函数
用处
①
真彩图像→索引图像
X=dither（RGB,map）
节省存储空间，假彩色
②
索引图像→真彩图像
RGB=ind2rgb（X,map）
便于图像处理
③
真彩图像→灰度图像
I=rgb2gray（RGB）
得到亮度分布
④
真彩图像→二值图像
BW=im2bw（RGB,level）
阈值处理，筛选
⑤
索引图像→灰度图像
I=ind2gray（X,map）
Newmap=rgb2gray（map）
得到亮度分布
⑥
灰度图像→索引图像
[X,map]=gray2ind（I,n）,
X=grayslice（I,n）
X=grayslice（I,v）
伪彩色处理
⑦
灰度图像→二值图像
BW=dither（I）
BW=im2bw（I,level）
阈值处理，筛选
⑧
索引图像→二值图像
BW=im2bw（X,map,level）
阈值处理，筛选
⑨
数据矩阵→灰度图像
I=mat2gray（A,[max,min]）
I=mat2gray（A）
产生图像
1、真彩图像→索引图像
【格式】X=dither（RGB,map）
【说明】按指定的颜色表map通过颜色抖动实现转换
颜色抖动即改变像素点的颜色，使像素颜色近似于色图的颜色，从而以空间分辨率来换取颜色分辨率。
【输入】RGB可以是double、uint16或uint8类型
【输出】X超过256色则为uint16类型，否则输出为uint8型
【例】
CLF
RGB=imread（'flowers.tif'）;
map=jet（256）;
X=dither（RGB,map）;
subplot（1,2,1）;subimage（RGB）;title（'真彩图'）
subplot（1,2,2）;subimage（X,map）;title（'索引图'）
2、索引图像→真彩图像
【格式】RGB=ind2rgb（X,map）
具有调色板map的索引图像X转换成真彩色图像RGB，实际实现时就是产生一个三维数据矩阵，然后将索引图像对应的调色板颜色赋予三维数据矩阵。
【输入】X可以是double、uint16或uint8类型
【输出】RGB为double类型
【例】
CLF,loadtrees;
RGB=ind2rgb（X,map）;
subplot（1,2,1）;subimage（X,map）;title（'索引图'）
subplot（1,2,2）;subimage（RGB）;title（'真彩图'）
3、真彩图像→灰度图像
【格式】I=rgb2gray（RGB）
【输入】RGB可以是double、uint16或uint8类型
【输出】I类型同RGB
【例】
CLF,RGB=imread（'flowers.tif'）;
I=rgb2gray（RGB）;
subplot（1,2,1）;subimage（RGB）;title（'真彩图'）
subplot（1,2,2）;subimage（I）;title（'灰度图'）
4、真彩图像→二值图像
【格式】BW=im2bw（RGB,level）
【说明】设置亮度阈值level，将真彩图像转换为二值图像。
Level是归一化的阈值，值域范围为[01]；level可以由函数graythresh（I）计算得到。
【输入】RGB可以是double、uint16或uint8类型
【输出】BW为uint8型
【例】
CLF,RGB=imread（'flowers.tif'）;
BW=im2bw（RGB,0.5）;
subplot（1,2,1）;subimage（RGB）;title（'真彩图'）
subplot（1,2,2）;subimage（BW）;title（'二值图'）
5、索引图像→灰度图像
【格式1】I=ind2gray（X,map）
【格式2】Newmap=rgb2gray（map）
【说明】格式2将彩色调色板map转换为灰度调色板Newmap
【输入】X可以是double、uint16或uint8类型，map为double类型
【输出】I是double类型，Newmap为double类型
【例】
CLF,loadtrees;
I=ind2gray（X,map）;
Newmap=rgb2gray（map）;
subplot（2,2,1）;subimage（X,map）;title（'索引图'）
subplot（2,2,3）;subimage（I）;title（'格式1灰度图'）
subplot（2,2,4）;subimage（X,Newmap）;title（'格式2灰度图'）
6、灰度图像→索引图像
【格式1】1、[X,map]=gray2ind（I,n）
2、X=grayslice（I,n）
3、X=grayslice（I,v）
【说明】格式1：
将灰度图像转换为灰度级为n的索引图像X，n的默认值为64；
格式2：
将灰度图像I均匀量化为n个等级，然后转换为伪彩色图像X；
格式3：
按指定的阈值矢量v（其中每个元素在0和1之间）对图像I进行阈值划分，然后转换成索引图像
【输入】I可以是double类型、uint8类型和uint16类型
【输出】map的行不大于256，则X为uint8类型，否则为uint16类型
【例】
CLF,I=imread（'rice.tif'）;
[X1,map1]=gray2ind（I,16）;
X2=grayslice（I,8）;
X3=grayslice（I,255*[00.210.230.260.300.350.61.0]'）;
subplot（2,2,1）;subimage（I）;title（'灰度图'）
subplot（2,2,2）;subimage（X1,map1）;title（'16灰度级图'）
subplot（2,2,3）;subimage（X2,hot（8））;title（'均匀量化图'）
subplot（2,2,4）;subimage（X3,jet（8））;title（'非均匀量化图'）
7、灰度图像→二值图像
【格式一】BW=dither（I）；
【格式二】BW=im2bw（I,level）
【说明】格式一用抖动的方式实现转换，格式二用阈值方式转换
【输入】I可以是double类型和uint8类型
【输出】BW支持逻辑0和1类型（一般为double类型）
【例】
CLF,I=imread（'saturn.tif'）;
BW1=dither（I）;
BW2=im2bw（I,0.5）;
subplot（2,2,1）;subimage（I）;title（'灰度图'）
subplot（2,2,3）;subimage（BW1）;title（'抖动二值化'）
subplot（2,2,4）;subimage（BW2）;title（'阈值二值化'）
8、索引图像→二值图像
【格式】BW=im2bw（X,map,level）
【输入】X可以是double、uint16或uint8类型
【输出】BW为uint8类型
【例】
CLF,loadtrees;
BW=im2bw（X,map,0.5）;
subplot（1,2,1）;subimage（X,map）;title（'索引图'）
subplot（1,2,2）;subimage（BW）;title（'二值图'）
9、数据矩阵→灰度图像
【格式】1、I=mat2gray（A,[max,min]）
2、I=mat2gray（A）
【说明】按指定的取值区间[max,min]将数据矩阵A转换为灰度图像I，amin是灰度最暗的值（0值），amax是灰度最亮的值（1值）。
如不指定区间，自动取最大区间。
【输入】A为double类型
【输出】I为double类型
【例】
CLF;I=imread（'rice.tif'）;
A=filter2（fspecial（'sobel'）,I）;
J=mat2gray（A）;
subplot（1,2,1）;subimage（I）;title（'原图'）
subplot（1,2,2）;subimage（J）;title（'转换图'）
二、彩色模型的转换
1、图像的彩色模型
（1）RGB模型
是色光的彩色模式，R代表红色，G代表绿色，B代表蓝色。
RGB颜色模型是显示和保存彩色图像最常用的模型，三维空间中的3个轴分别与红绿蓝三个分量相对应。
原点对应于黑色，离原点最远的顶点对应于白色，其它颜色位于三维空间中。
为了处理方便，所有颜色值都被归一化处理，也就是所有的RGB值都被假定在[0,1]范围上。
（2）NTSC模型
NTSC模型用于电视信号。
其特点是亮度信号与色度信号相分离。
一个信号能同时表示彩色图像和黑白图像。
他的Y表示亮度，I表示色度，Q表示饱和度。
（3）HSV模型
根据人眼的视觉特性表示的颜色，H表示色调，S表示饱和度，V表示明度。
HSV模型是面向用户的，在通常使用的色彩轮和调色板中选择的色彩（如画笔和墨水等）。
因此它比RGB颜色模型具有更好的视觉效果。
H、S和V三个分量取值范围都是[01.0].
H：
从色彩来说基本经过红、黄、绿、蓝绿、蓝、紫到红，因此红对应了0和1值。
S：
对应于色调种类从不饱和（灰度梯度）到全饱和（无白色）；V：
对应于色彩由暗变亮。
（4）YCbCr模型
YCbCr模型是数字视频中常用的颜色模型。
Y表示亮度信号，亮度信息存储在Y中，色度信息存储在Cb、Cr中。
Cb表示绿色色度分量；Cr表示红色色度分量。
2、彩色转换函数
（1）RGB颜色空间转换到NTSC颜色空间
【格式】YIQMAP=rgb2ntsc（RGBMAP）
【说明】将RGB色表转换为YIQ色表
【输入】RGBMAP为double类型
【输出】YIQMAP为double类型
【格式】YIQ=rgb2ntsc（RGB）
【说明】表示将RGB图像转换为NTSC图像
【输入】RGB为double、uint8或uint16类型
【输出】YIQ为double类型
【例】
CLF,RGB=imread（'flowers.tif'）;
YIQ=rgb2ntsc（RGB）;
subplot（2,3,1）;subimage（RGB）;title（'RGB图像'）
subplot（2,3,3）;subimage（mat2gray（YIQ））;title（'NTSC图像'）
subplot（2,3,4）;subimage（mat2gray（YIQ（:
:
1）））;title（'Y分量'）
subplot（2,3,5）;subimage（mat2gray（YIQ（:
:
2）））;title（'I分量'）
subplot（2,3,6）;subimage（mat2gray（YIQ（:
:
3）））;title（'Q分量'）
（2）NTSC颜色空间转换到RGB颜色
【格式】RGBMAP=ntsc2rgb（YIQMAP）
【说明】将YIQ色表转换为RGB色表
【输入】YIQMAP为double类型
【输出】RGBMAP为double类型
【格式】RGB=ntsc2rgb（YIQ）
【说明】表示将YIQ图像转换为RGB图像
【输入】YIQ为double类型
【输出】RGB为double类型
【例】
CLF,loadtrees;
YIQMAP=rgb2ntsc（map）;
map1=ntsc2rgb（YIQMAP）;
YIQMAP=mat2gray（YIQMAP）;
Ymap=[YIQMAP（:
1）,YIQMAP（:
1）,YIQMAP（:
1）];
Imap=[YIQMAP（:
2）,YIQMAP（:
2）,YIQMAP（:
2）];
Qmap=[YIQMAP（:
3）,YIQMAP（:
3）,YIQMAP（:
3）];
subplot（2,3,1）;subimage（X,map）;title（'原始图像'）
subplot（2,3,2）;subimage（X,YIQMAP）;title（'转换图像'）
subplot（2,3,3）;subimage（X,map1）;title（'还原图像'）
subplot（2,3,4）;subimage（X,Ymap）;title（'NTSC的Y分量'）
subplot（2,3,5）;subimage（X,Imap）;title（'NTSC的I分量'）
subplot（2,3,6）;subimage（X,Qmap）;title（'NTSC的Q分量'）
（3）rgb2hsv
（4）hsv2rgb
（5）rgb2ycbcr
（6）ycbcr2rgb
三、纹理映射
使用imshow命令时，MATLAB通常以二维视图形式显示一幅图像。
纹理映射使用WARP命令通过插值的方法将一幅图像映射到一个曲面网格上。
纹理映射是一种将二维图像映射到三维图形表面的一种技术。
Warp函数是通过插值实现图像的纹理映射，显示在三维空间中。
格式如下：
WARP（X,MAP）－将索引图像显示在缺省表面上
WARP（I,N）－将灰度图像显示在缺省表面上
WARP（BW）－将二值图像显示在缺省表面上
WARP（RGB）－将真彩图像显示在缺省表面上
WARP（z,...）－将图像显示z表面上
WARP（x,y,z,...）－将图像显示（x,y,z）表面上
H=WARP（...）－返回图像的句柄
输入图像的数据格式可以是logical、uint8、uint16或double类型。
【例】
[x,y,z]=cylinder;
I=imread（'FLOWERS.TIF'）;
warp（x,y,z,I）;
【例】
[X,Y,Z]=ELLIPSOID（0,0,0,1,2,3,50）;
SURF（X,Y,Z）;
RGB=IMREAD（'FLOWERS.TIF'）;
WARP（X,Y,Z,RGB）;
P=PEAKS（50）;
RGB=IMREAD（'greens.jpg'）;
WARP（P,RGB）;
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