数字图像处理及应用(MATLAB)第1章

MATLAB图像处理基础教程第一章：MATLAB图像处理简介MATLAB（Matrix Laboratory）是一种强大的数值计算和数据可视化软件，广泛应用于各个领域，包括图像处理。

图像处理是一门研究如何对数字图像进行分析、增强、重建和压缩的学科。

本教程将引导读者逐步了解MATLAB图像处理的基本概念和技术。

第二章：MATLAB图像的读取与显示在MATLAB中，可以使用imread函数读取不同格式的图像文件，并使用imshow函数显示图像。

此外，还可以使用imfinfo函数获取图像的详细信息，如分辨率、颜色空间和位深度等。

第三章：图像的灰度处理灰度处理是一种常见的图像预处理方法。

通过将彩色图像转换为灰度图像，可以减少图像的数据量，简化图像处理的复杂性。

在MATLAB中，可以使用rgb2gray函数将彩色图像转换为灰度图像，并使用imhist函数查看灰度图像的直方图。

第四章：图像的滤波处理滤波是一种常用的图像处理操作，用于对图像进行平滑、增强或去噪。

MATLAB提供了各种滤波函数，如均值滤波、中值滤波和高斯滤波等。

可以根据具体需求选择合适的滤波方法，并使用imfilter函数进行滤波处理。

第五章：图像的二值化处理图像的二值化是将图像转换为黑白两色的过程，常用于物体检测、识别和分割等应用。

在MATLAB中，可以使用im2bw函数将灰度图像转换为二值图像，并可以调整阈值来控制二值化的效果。

第六章：图像的几何变换几何变换是一种常见的图像处理操作，用于对图像进行旋转、缩放、平移和翻转等操作。

MATLAB提供了imrotate、imresize、imtranslate和flip函数等实现各种几何变换。

通过组合这些函数，可以实现复杂的图像变换。

第七章：图像的特征提取图像的特征提取是图像处理中的重要步骤，用于从图像中提取出具有代表性的信息。

在MATLAB中，可以使用各种特征提取函数，如imgradient、imhistogram和imcontour等。

% *-*--*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*图像处理*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*%{% （一）图像文件的读/写A=imread('drum.jpg'); % 读入图像imshow(A); % 显示图像imwrite(A,'drum.jpg');info=imfinfo('drum.jpg') % 查询图像文件信息% 用colorbar函数将颜色条添加到坐标轴对象中RGB=imread('drum.jpg');I=rgb2gray(RGB); % 把RGB图像转换成灰度图像h=[1 2 1;0 0 0;-1 -2 -1];I2=filter2(h,I);imshow(I2,[]);colorbar('vert') % 将颜色条添加到坐标轴对象中% wrap函数将图像作为纹理进行映射A=imread('4.jpg');imshow(A);I=rgb2gray(RGB);[x,y,z]=sphere;warp(x,y,z,I); % 用warp函数将图像作为纹理进行映射%}% subimage函数实现一个图形窗口中显示多幅图像RGB=imread('drum.jpg');I=rgb2gray(RGB);subplot(1,2,1);subimage(RGB); % subimage函数实现一个图形窗口中显示多幅图像subplot(1,2,2),subimage(I);% *-*--*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*图像处理*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*% （二）图像处理的基本操作% ----------------图像代数运算------------------%{% imadd函数实现两幅图像的相加或给一幅图像加上一个常数% 给图像每个像素都增加亮度I=imread('4.jpg');J=imadd(I,100); % 给图像增加亮度subplot(1,2,1),imshow(I);title('原图');subplot(1,2,2),imshow(J);title('增加亮度图');%% imsubtract函数实现将一幅图像从另一个图像中减去或减去一个常数I=imread('drum.jpg');J=imsubtract(I,100); % 给图像减去亮度subplot(1,2,1),imshow(I);%% immultiply实现两幅图像的相乘或者一幅图像的亮度缩放I=imread('drum.jpg');J=immultiply(I,2); % 进行亮度缩放subplot(1,2,1),imshow(I);subplot(1,2,2),imshow(J);%% imdivide函数实现两幅图像的除法或一幅图像的亮度缩放I=imread('4.jpg');J=imdivide(I,0.5); % 图像的亮度缩放subplot(1,2,1),imshow(I);subplot(1,2,2),imshow(J);%}% ----------------图像的空间域操作------------------%{% imresize函数实现图像的缩放J=imread('4.jpg');subplot(1,2,1),imshow(J);title('原图');X1=imresize(J,0.2); % 对图像进行缩放subplot(1,2,2),imshow(X1);title('缩放图');%% imrotate函数实现图像的旋转I=imread('drum.jpg');J=imrotate(I,50,'bilinear'); % 对图像进行旋转subplot(1,2,1),imshow(I);subplot(1,2,2),imshow(J);%% imcrop函数实现图像的剪切I=imread('drum.jpg');I2=imcrop(I,[1 100 130 112]); % 对图像进行剪切subplot(1,2,1),imshow(I);subplot(1,2,2),imshow(I2);%}% ----------------特定区域处理------------------%{% roipoly函数用于选择图像中的多边形区域I=imread('4.jpg');c=[200 250 278 248 199 172];r=[21 21 75 121 121 75];BW=roipoly(I,c,r); % roipoly函数选择图像中的多边形区域subplot(1,2,1),imshow(I);subplot(1,2,2),imshow(BW);%% roicolor函数式对RGB图像和灰度图像实现按灰度或亮度值选择区域进行处理a=imread('4.jpg');subplot(2,2,1),imshow(a);I=rgb2gray(a);BW=roicolor(I,128,225); % 按灰度值选择的区域subplot(2,2,4),imshow(BW);%% ploy2mask 函数转化指定的多边形区域为二值掩模x=[63 186 54 190 63];y=[60 60 209 204 601];bw=poly2mask(x,y,256,256); % 转化指定的多边形区域为二值掩模imshow(bw);hold onplot(x,y,'r','LineWidth',2);hold off%% roifilt2函数实现区域滤波a=imread('4.jpg');I=rgb2gray(a);c=[200 250 278 248 199 172];r=[21 21 75 121 121 75];BW=roipoly(I,c,r); % roipoly函数选择图像中的多边形区域h=fspecial('unsharp');J=roifilt2(h,I,BW); % 区域滤波subplot(1,2,1),imshow(I);subplot(1,2,2),imshow(J);%% roifill函数实现对特定区域进行填充a=imread('4.jpg');I=rgb2gray(a);c=[200 250 278 248 199 172];r=[21 21 75 121 121 75];J=roifill(I,c,r); % 对特定区域进行填充subplot(1,2,1),imshow(I);subplot(1,2,2),imshow(J);%}% ----------------图像变换------------------%{% fft2 和ifft2函数分别是计算二维的快速傅里叶变换和反变换f=zeros(100,100);subplot(1,2,1);imshow(f);f(20:70,40:60)=1;subplot(1,2,2);imshow(f);F=fft2(f); % 计算二维的快速傅里叶变换F2=log(abs(F));% 对幅值对对数figure;subplot(1,2,1),imshow(F),colorbar;subplot(1,2,2),imshow(F2),colorbar;%% fftsshift 函数实现了补零操作和改变图像显示象限f=zeros(100,100);subplot(2,2,1),imshow(f);title('f')f(10:70,40:60)=1;subplot(2,2,2),imshow(f);title('f取后')F=fft2(f,256,256);subplot(2,2,3),imshow(F);title('F')F2=fftshift(F); % 实现补零操作subplot(2,2,4),imshow(F2);title('F2')figure,imshow(log(abs(F2)));title('log(|F2|)')%% dct2 函数采用基于快速傅里叶变换的算法，用于实现较大输入矩阵的离散余弦变换% idct2 函数实现图像的二维逆离散余弦变换RGB=imread('drum.jpg');I=rgb2gray(RGB);J=dct2(I); % 对I进行离散余弦变换imshow(log(abs(J))),title('对原图离散后取对数'),colorbar;J(abs(J)<10)=0;K=idct2(J); % 图像的二维逆离散余弦变换figure,imshow(I),title('原灰度图')figure,imshow(K,[0,255]);title('逆离散变换');%% dctmtx 函数用于实现较小输入矩阵的离散余弦变figure;RGB=imread('4.jpg');I=rgb2gray(RGB);subplot(3,2,1),imshow(I),title('原灰度图');I=im2double(I);subplot(3,2,2),imshow(I),title('取双精度后');T=dctmtx(8); % 离散余弦变换subplot(3,2,3),imshow(I),title('离散余弦变换后');B=blkproc(I,[8,8],'P1*x*P2',T,T');subplot(3,2,4),imshow(B),title('blkproc作用I后的B');mask=[ 1 1 1 1 0 0 0 01 1 1 0 0 0 0 01 1 0 0 0 0 0 01 0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0 0 0 0 ];B2=blkproc(B,[8,8],'P1.*x',mask);subplot(3,2,5),imshow(B2),title('blkproc作用B后的B2');I2=blkproc(B2,[8,8],'P1*x*P2',T',T);subplot(3,2,6),imshow(I2),title('blkproc作用B2后的I2');%% edge函数用于提取图像的边缘RGB=imread('4.jpg');I=rgb2gray(RGB);BW=edge(I);imshow(I);figure,imshow(BW);%% radon 函数用来计算指定方向上图像矩阵的投影RGB=imread('4.jpg');I=rgb2gray(RGB);BW=edge(I);theta=0:179;[R,XP]=radon(BW,theta); % 图像矩阵的投影figure,imagesc(theta,XP,R);colormap(hot);xlabel('\theta(degrees)');ylabel('x\prime');title('R_{\theta}(x\prime)');colorbar;%}% ----------------图像增强、分割和编码------------------%{% imhist 函数产生图像的直方图A=imread('4.jpg');B=rgb2gray(A);subplot(2,1,1),imshow(B);subplot(2,1,2),imhist(B);%% histeq 函数用于对图像的直方图均衡化A=imread('4.jpg');B=rgb2gray(A);subplot(2,1,1),imshow(B);subplot(2,1,2),imhist(B);C=histeq(B); % 对图像B进行均衡化figure;subplot(2,1,1),imshow(C);subplot(2,1,2),imhist(C);%% filter2 函数实现均值滤波a=imread('4.jpg');I=rgb2gray(a);subplot(2,2,1),imshow(I);K1=filter2(fspecial('average',3),I)/255; % 3*3的均值滤波K2=filter2(fspecial('average',5),I)/255; % 5*5的均值滤波K3=filter2(fspecial('average',7),I)/255; % 7*7的均值滤波subplot(2,2,2),imshow(K1);subplot(2,2,3),imshow(K2);subplot(2,2,4),imshow(K3);%% wiener2 函数实现Wiener（维纳）滤波a=imread('4.jpg');I=rgb2gray(a);subplot(2,2,1),imshow(I);K1=wiener2(I,[3,3]); % 3*3 wiener滤波K2=wiener2(I,[5,5]); % 5*5 wiener滤波K3=wiener2(I,[7,7]); % 7*7 wiener滤波subplot(2,2,2),imshow(K1);subplot(2,2,3),imshow(K2);subplot(2,2,4),imshow(K3);%% medfilt2 函数实现中值滤波a=imread('4.jpg');I=rgb2gray(a);subplot(2,2,1),imshow(I);K1=medfilt2(I,[3,3]); % 3*3 中值滤波K2=medfilt2(I,[5,5]); % 5*5 中值滤波K3=medfilt2(I,[7,7]); % 7*7 中值滤波subplot(2,2,2),imshow(K1);subplot(2,2,3),imshow(K2);subplot(2,2,4),imshow(K3);%}% ----------------图像模糊及复原------------------%{% deconvwnr 函数：使用维纳滤波器I=imread('qier.jpg');imshow(I);% 对图像进行模糊处理LEN=31;THETA=11;PSF1=fspecial('motion',LEN,THETA); % 运动模糊PSF2=fspecial('gaussian',10,5); % 高斯模糊Blurred1=imfilter(I,PSF1,'circular','conv'); % 得到运动模糊图像Blurred2=imfilter(I,PSF2,'conv'); % 得到高斯噪声模糊图像figure;subplot(1,2,1);imshow(Blurred1);title('Blurred1--"motion"'); subplot(1,2,2);imshow(Blurred2);title('Blurred2--"gaussian"');% 对模糊图像加噪声V=0.002;BlurredNoisy1=imnoise(Blurred1,'gaussian',0,V); % 加高斯噪声BlurredNoisy2=imnoise(Blurred2,'gaussian',0,V); % 加高斯噪声figure;subplot(1,2,1);imshow(BlurredNoisy1);title('BlurredNoisy1'); subplot(1,2,2);imshow(BlurredNoisy2);title('BlurredNoisy2');% 进行维纳滤波wnr1=deconvwnr(Blurred1,PSF1); % 维纳滤波wnr2=deconvwnr(Blurred2,PSF2); % 维纳滤波figure;subplot(1,2,1);imshow(wnr1);title('Restored1,True PSF'); subplot(1,2,2);imshow(wnr2);title('Restored2,True PSF');%% deconvreg函数：使用约束最小二乘滤波器I=imread('qier.jpg');imshow(I);% 对图像进行模糊处理LEN=31;THETA=11;PSF1=fspecial('motion',LEN,THETA); % 运动模糊PSF2=fspecial('gaussian',10,5); % 高斯模糊Blurred1=imfilter(I,PSF1,'circular','conv'); % 得到运动模糊图像Blurred2=imfilter(I,PSF2,'conv'); % 得到高斯噪声模糊图像figure;subplot(1,2,1);imshow(Blurred1);title('Blurred1--"motion"');subplot(1,2,2);imshow(Blurred2);title('Blurred2--"gaussian"');% 对模糊图像加噪声V=0.002;BlurredNoisy1=imnoise(Blurred1,'gaussian',0,V); % 加高斯噪声BlurredNoisy2=imnoise(Blurred2,'gaussian',0,V); % 加高斯噪声figure;subplot(1,2,1);imshow(BlurredNoisy1);title('BlurredNoisy1');subplot(1,2,2);imshow(BlurredNoisy2);title('BlurredNoisy2');NP=V*prod(size(I));reg1=deconvreg(BlurredNoisy1,PSF1,NP); % 约束最小二乘滤波reg2=deconvreg(BlurredNoisy2,PSF2,NP); % 约束最小二乘滤波figure;subplot(1,2,1);imshow(reg1);title('Restored1 with NP');subplot(1,2,2);imshow(reg2);title('Restored2 with NP');%% deconvlucy函数：使用Lucy-Richardson滤波器I=imread('qier.jpg');imshow(I);% 对图像进行模糊处理LEN=31;THETA=11;PSF1=fspecial('motion',LEN,THETA); % 运动模糊PSF2=fspecial('gaussian',10,5); % 高斯模糊Blurred1=imfilter(I,PSF1,'circular','conv'); % 得到运动模糊图像Blurred2=imfilter(I,PSF2,'conv'); % 得到高斯噪声模糊图像figure;subplot(1,2,1);imshow(Blurred1);title('Blurred1--"motion"');subplot(1,2,2);imshow(Blurred2);title('Blurred2--"gaussian"');% 对模糊图像加噪声V=0.002;BlurredNoisy1=imnoise(Blurred1,'gaussian',0,V); % 加高斯噪声BlurredNoisy2=imnoise(Blurred2,'gaussian',0,V); % 加高斯噪声figure;subplot(1,2,1);imshow(BlurredNoisy1);title('BlurredNoisy1');subplot(1,2,2);imshow(BlurredNoisy2);title('BlurredNoisy2');luc1=deconvlucy(BlurredNoisy1,PSF1,5); % 使用Lucy-Richardson滤波luc2=deconvlucy(BlurredNoisy1,PSF1,15); % 使用Lucy-Richardson滤波figure;subplot(1,2,1);imshow(luc1);title('Restored Image,NUMIT=5'); subplot(1,2,2);imshow(luc2);title('Restored Image,NUMIT=15');%}% deconvblind 函数：使用盲卷积算法a=imread('4.jpg');I=rgb2gray(a);figure;imshow(I);title('Original Image');PSF=fspecial('motion',13,45); % 运动模糊figure;imshow(PSF);Blurred=imfilter(I,PSF,'circ','conv'); % 得到运动模糊图像figure;imshow(Blurred);title('Blurred Image');INITPSF=ones(size(PSF));[J,P]=deconvblind(Blurred,INITPSF,30); % 使用盲卷积figure;imshow(J);figure;imshow(P,[],'notruesize');% *-*--*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*图像处理*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-* %{% 对图像进行减采样a=imread('lena.jpg');%subplot(1,4,1);figure;imshow(a);title('原图');b=rgb2gray(a);%subplot(1,4,2);figure;imshow(b);title('原图的灰度图');[wid,hei]=size(b);%---4倍减采样----quartimg=zeros(wid/2+1,hei/2+1);i1=1;j1=1;for i=1:2:widfor j=1:2:heiquartimg(i1,j1)=b(i,j);j1=j1+1;endi1=i1+1;j1=1;end%subplot(1,4,3);figure;imshow(uint8(quartimg));title('4倍减采样')% ---16倍减采样---quanrtimg=zeros(wid/4+1,hei/4+1);i1=1;j1=1;for i=1:4:widfor j=1:4:heiquanrtimg(i1,j1)=b(i,j);j1=j1+1;endi1=i1+1;j1=1;end%subplot(1,4,4);.figure;imshow(uint8(quanrtimg));title('16倍减采样');%}% 图像类型% 将图像转换为256级灰度图像，64级灰度图像，32级灰度图像，8级灰度图像，2级灰度图像a=imread('4.jpg');%figure;subplot(2,3,1);imshow(a);title('原图');b=rgb2gray(a); % 这是256灰度级的图像%figure;subplot(2,3,2);imshow(b);title('原图的灰度图像');[wid,hei]=size(b);img64=zeros(wid,hei);img32=zeros(wid,hei);img8=zeros(wid,hei);img2=zeros(wid,hei);for i=1:widfor j=j:heiimg64(i,j)=floor(b(i,j)/4); % 转化为64灰度级endend%figure;subplot(2,3,3);imshow(uint8(img64),[0,63]);title('64级灰度图像');for i=1:widfor j=1:heiimg32(i,j)=floor(b(i,j)/8);% 转化为32灰度级endend%figure;subplot(2,3,4);imshow(uint8(img32),[0,31]);title('32级灰度图像');for i=1:widfor j=1:heiimg8(i,j)=floor(b(i,j)/32);% 转化为8灰度级endend%figure;subplot(2,3,5);imshow(uint8(img8),[0,7]);title('8级灰度图像');for i=1:widfor j=1:heiimg2(i,j)=floor(b(i,j)/128);% 转化为2灰度级endend%figure;subplot(2,3,6);imshow(uint8(img2),[0,1]);title('2级灰度图像');% *-*--*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*图像处理*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-* %{% ------------------ 图像的点运算------------------I=imread('lena.jpg');figure;subplot(1,3,1);imshow(I);title('原图的灰度图');J=imadjust(I,[0.3;0.6],[0.1;0.9]); % 设置灰度变换的范围subplot(1,3,2);imshow(J);title('线性扩展');I1=double(I); % 将图像转换为double类型I2=I1/255; % 归一化此图像C=2; % 非线性扩展函数的参数K=C*log(1+I2); % 对图像的对数变换subplot(1,3,3);imshow(K);title('非线性扩展');M=255-I;figure;subplot(1,3,1);imshow(M);title('灰度倒置');N1=im2bw(I,0.4); % 将此图像二值化，阈值为0.4N2=im2bw(I,0.7); % 将此图像二值化，阈值为0.7 subplot(1,3,2);imshow(N1);title('二值化阈值0.4');subplot(1,3,3);imshow(N2);title('二值化阈值0.7');%}%{% ------------------ 图像的代数运算------------------% 将两幅图像进行加法运算I=imread('lena.jpg');I=rgb2gray(I);J=imread('rice.png');% 以下把两幅图转化为大小一样for i=1:size(I)for j=size(J):size(I)J(i,j)=0;endendI=im2double(I); % 将图像转化为double型J=im2double(J);% imshow(I);figure;imshow(J);K=I+0.3*J; % 将两幅图像相加subplot(1,3,1);imshow(I);title('人物图');subplot(1,3,2);imshow(J);title('背景图');subplot(1,3,3);imshow(K);title('相加后的图');imwrite(K,'i_lena1.jpg');%%% 将两幅图像做减运算，分离背景与原图A=imread('i_lena1.jpg');B=imread('rice.png');% 以下把两幅图转化为大小一样for i=1:size(A)for j=size(B):size(A)B(i,j)=0;endendC=A-0.3*B;a=imread('lena.jpg');subplot(2,2,1);imshow(a);title('原图图');subplot(2,2,2);imshow(A);title('混合图');subplot(2,2,3);imshow(B);title('背景图');subplot(2,2,4);imshow(C);title('分离后的图');%% 设置掩模，需要保留下来的区域，掩模图像的值为1，否则为0 A=imread('drum.jpg');A=rgb2gray(A);A=im2double(A);sizeA=size(A);subplot(1,2,1);imshow(A);title('原图');B=zeros(sizeA(1),sizeA(2)); % 设置模板B(100:400,100:500)=1;K=A.*B; % 两幅图像相乘subplot(1,2,2);imshow(K);title('局部图');%}%{% ------------------ 图像的缩放------------------A=imread('drum.jpg');B1=imresize(A,1.5); % 比例放大1.5杯，默认采用的是最近邻法进行线性插值B2=imresize(A,[420 384]); % 非比例放大到420:384C1=imresize(A,0.7); % 比例缩小0.7倍C2=imresize(A,[150 180]); % 非比例缩小到150:180figure;imshow(B1);title('比例放大图');figure;imshow(B2);title('非比例放大图');figure;imshow(C1);title('比例缩小图');figure;imshow(C2);title('非比例缩小图');% 检测非比例缩放得到的图片是否能还原到原图a=size(A)d=imresize(C2,[a(1),a(2)]);figure;imshow(d);%}% ------------------ 图像的旋转------------------I=imread('drum.jpg');J=imrotate(I,45); % 图像进行逆时针旋转，默认采用最近邻插值法进行插值处理K=imrotate(I,90); % 默认旋转出界的部分不被截出subplot(1,3,1);imshow(I);subplot(1,3,2);imshow(J);subplot(1,3,3);imshow(K);% 检测旋转后的图像是否失真P=imrotate(K,270);figure;imshow(P);。

参考教材：1.《数字图像处理及MATLAB实现》余成波编著重庆大学出版社TN911.732.《MATLAB7.0在数字图像处理的应用》罗军辉冯平等编著机械工业出版社TP391.413.《MATLAB图像处理与应用》董长虹主编赖志国余啸海编著国防工业出版社TP391.75第1章图像与计算机图像处理1.1 图像1.1.1 图像一、概念图像：是自然界景物的客观反映，是人类认识世界和人类本身的重要源泉。

例：照片、绘画、影视画面；光学成像；汉字；图形；脑电图、心电图等。

图：是物体反射或透射光的分布，它是客观存在的。

像：是人的视角系统所接收的图在人脑中所形成的印象或认识。

总之，凡是人类视觉上能感觉到的信息，都可以称为图像。

二、图像包含的几个重要内容1．视频（动态图像、活动图像、运动图像）：它是一组图像在时间轴上的有序排列，是二维图像在一维时间域上构成的序列图像。

如：NTSC制式电视30帧/秒，PAL制式是25帧/秒，电影则是24帧/秒。

2．图形：是图像的一种抽象，反映图像的几何特征，例：点、线、面等。

图形不直接描述图像中的每一点，而是描述产生这些点的过程和方法，被称为矢量图形。

3．动画：属于动态图像的一种。

它与视频的区别在于视频的采集来源于自然的真实图像，而动画则是利用计算机产生出来的图像或图形，是合成动态图像。

动画包括二维动画、三维动画、真实感三维动画等多种形式。

4．符号与文字：符号可以表示许多信息。

符号包括各种描述量、数据语言等。

其中最重要的是数值、文字等有结构的符号组。

符号是表示某种含义的，它与使用者的知识有关，是比图形更高层次的抽象。

需具备特定的知识方能解释特定的符号和特定的文本（如语言）。

符号是用特定值表示的，如ASCII码中文国标码等。

文本媒体是用得很多的一种符号媒体形式，它由具有上下文关系的字符串组成，与字符的结构有关。

图像的共同特点：图像是二维或三维空间信息。

1.1.2 图像信息的重要性1．图像是一种空间信息，它展现在人们面前，具体地表明了事物的形态、位置和色彩等，以便人们进行观察、测量和识别。

第一章：习题与思考题参考答案1-1 什么是数字图像? 数字图像处理有哪些特点?数字图像是将连续的模拟图像经过离散化处理后变成计算机能够辨识的点阵图像。

数字图像处理具有以下特点：（1）处理精度高，再现性好。

（2）易于控制处理效果。

（3）处理的多样性。

（4）数字图像中各个像素间的相关性大，压缩的潜力很大。

（5）图像数据量庞大。

(6) 占用的频带较宽。

(7) 图像质量评价受主观因素的影响。

（8）图像处理技术综合性强。

1-2 数字图像处理的目的及主要内容。

一般而言，对图像进行处理主要有以下三个方面的目的(1) 提高图像的视感质量，以达到赏心悦目的目的。

(2) 提取图像中所包含的某些特征或特殊信息，以便于计算机分析。

(3) 对图像数据进行变换、编码和压缩，以便于图像的存储和传输。

数字图像处理的主要研究内容：根据其主要的处理流程与处理目标大致可以分为图像信息的描述、图像信息的处理、图像信息的分析、图像信息的编码以及图像信息的显示等几个方面。

如：图像数字化、图像增强、图像几何变换、图像复原、图像重建、图像隐藏、图像正交变换、图像编码、图像分析等。

1-3 数字图像处理的主要应用图像处理技术广泛用于众多的科学与工程领域，主要有：（1）生物医学领域中的应用（2）工业应用（3）遥感航天中的应用（4）军事、公安领域中的应用（5）其他应用，例如：图像的远距离通信；多媒体计算机系统及应用；服装试穿显示；办公自动化、现场视频管理1-4 在理想情况下获得一幅数字图像时，采样和量化间隔越小，图像的画面效果越好，当一幅图像的数据量被限定在一个范围内时，如何考虑图像的采样和量化使得图像的质量尽可能好。

一般，当限定数字图像的大小时, 为了得到质量较好的图像可采用如下原则： （1）对缓变的图像，应该细量化，粗采样，以避免假轮廓。

（2）对细节丰富的图像，应细采样，粗量化，以避免模糊（混叠）。

1-5 想想在你的工作和生活中，遇见过哪些数字化设备?它们的主要用途是什么?主要有以下几种数字化设备：(1) 图像采集卡通常图像采集卡安装于计算机主板扩展槽中，通过主机发出指令，将某一帧图像静止在存储通道中，即采集或捕获一帧图像，然后可对图像进行处理或存盘。

MATLAB图像处理入门指南第一章：MATLAB图像处理基础知识在这个章节中，我们将介绍MATLAB图像处理的基础知识。

首先，我们会简要介绍MATLAB是什么以及它在图像处理领域的应用。

然后，我们会介绍图像的表示和存储方式，包括灰度图像和彩色图像。

接着，我们会介绍MATLAB中常用的图像处理函数，并通过一些实例演示它们的使用方法。

第二章：MATLAB图像的读取和显示这一章节将详细介绍如何在MATLAB中读取和显示图像。

首先，我们会介绍MATLAB中读取图像的函数，并举例说明如何读取不同格式的图像文件。

然后，我们会详细介绍如何显示图像，并演示一些常用的图像显示函数的使用方法。

最后，我们会介绍如何在MATLAB中保存处理后的图像。

第三章：MATLAB图像的基本操作在这一章节中，我们将学习MATLAB中图像的基本操作。

首先，我们会介绍如何对图像进行裁剪、旋转和缩放等基本操作，以及如何调整图像的对比度和亮度。

接着，我们会介绍如何进行图像的平移和镜像操作。

最后，我们会介绍如何在图像上绘制几何图形和文本。

第四章：MATLAB图像的滤波处理这一章节将介绍MATLAB中图像的滤波处理方法。

首先，我们会介绍图像的平滑处理，包括均值滤波和高斯滤波等方法。

然后，我们会介绍图像的锐化处理，包括拉普拉斯滤波和Sobel滤波等方法。

接着，我们会介绍图像的边缘检测方法，包括Canny边缘检测和Sobel边缘检测等方法。

最后，我们会介绍图像的噪声去除方法，包括中值滤波和小波降噪等方法。

第五章：MATLAB图像的特征提取和目标识别这一章节将介绍MATLAB中图像的特征提取和目标识别方法。

首先，我们会介绍图像的特征提取方法，包括灰度共生矩阵、方向梯度直方图和尺度不变特征变换等方法。

然后，我们会介绍图像的目标识别方法，包括模板匹配和基于特征向量的目标识别等方法。

接着，我们会介绍MATLAB中常用的目标识别工具箱，并演示其使用方法。

第六章：MATLAB图像的分割和重建这一章节将介绍MATLAB中图像的分割和重建方法。

基于Matlab的图像预处理算法实现目录第一章绪论 (1)1.1何谓数字图像处理 (1)1.2数字图像处理的特点及其应用 (1)1.2.1 数字图像处理的特点 (1)1.2.2图像预处理的内容 (2)1.2.3 数字图像处理的应用 (3)1.3MATLAB (4)1.3.1 matlab简述 (4)1.3.2 matlab处理图像的特点 (5)第二章数字图像处理的灰度直方图 (6)2.1灰度的定义 (6)2.2直方图定义 (6)2.2.1直方图的典型用途 (6)2.2.2灰度直方图的计算 (7)2.2.3图像直方图实现代码 (7)2.3直方图均衡 (8)2.3.1 直方图均衡原理 (8)2.3.2直方图均衡的实现 (8)第三章图像平滑与图像锐化 (12)3.1图像的平滑 (12)3.1.1领域平均法基础理论 (12)3.1.2算法实现 (13)3.2图像锐化 (15)3.2.1图像锐化的目的和意义 (15)3.2.2图像锐化算法 (16)3.2.3图像锐化的实现代码 (16)第四章图像噪声与噪声的处理 (19)4.1噪声的概念 (19)4.2图像噪声对图像的影响 (19)4.3噪声来源 (19)4.4噪声图像模型及噪声特性 (20)4.4.1 含噪模型 (20)4.4.2 噪声特性 (21)4.5图像二值化 (21)4.5.1理论基础 (21)4.5.2图像二值化的实现代码 (21)4.6二值图像的去噪 (22)4.6.1理论基础 (23)4.6.2二值图像去噪的实现代码 (23)第五章结论 (25)参考文献 (26)第一章绪论1.1何谓数字图像处理数字图像处理（Digital Image Processing），就是利用数字计算机或则其他数字硬件，对从图像信息转换而得到的电信号进行某些数学运算，以提高图像的实用性。

例如从卫星图片中提取目标物的特征参数，三维立体断层图像的重建等。

总的来说，数字图像处理包括点运算、几何处理、图像增强、图像复原、图像形态学处理、图像编码、图像重建、模式识别等。

MATLAB图像处理高级教程第一章：图像预处理1.1 图像读取与显示在MATLAB中使用imread函数读取图像文件，并使用imshow 函数显示图像。

图像可以以灰度或彩色的方式进行显示。

1.2 图像的基本操作MATLAB提供了多种图像操作函数，如图像的尺寸调整、图像的剪裁、图像的旋转等。

这些操作可以通过调用相应的函数轻松实现。

1.3 图像滤波图像滤波是改变图像的空间域特性的一种常用技术。

在MATLAB中，可以使用一维、二维及自定义核函数进行图像滤波，如均值滤波、中值滤波、高斯滤波等。

第二章：图像增强2.1 图像灰度变换图像灰度变换是将图像从一种灰度级转换为另一种灰度级的过程。

在MATLAB中，可以通过调用imadjust函数实现对图像的灰度变换操作。

2.2 直方图均衡化直方图均衡化是一种通过改变图像的灰度分布来增强图像对比度的方法。

在MATLAB中，可以使用histeq函数实现对图像的直方图均衡化处理。

2.3 边缘增强边缘增强可以使图像中的边缘特征更加清晰和突出。

MATLAB提供了多种边缘增强算法，如Sobel算子、Canny算子等。

第三章：图像分割与检测3.1 阈值分割阈值分割是一种简单和常用的图像分割方法。

在MATLAB中，可以使用graythresh函数自动确定图像的阈值，或者通过手动设定阈值进行分割。

3.2 区域生长算法区域生长算法是一种基于图像像素相似性原理的图像分割方法。

在MATLAB中，可以使用regiongrowing函数进行区域生长分割操作。

3.3 目标检测目标检测是在图像中找到特定目标的位置和边界的过程。

MATLAB提供了多种目标检测算法，如Haar特征分类器、HOG 特征分类器等。

第四章：图像处理应用4.1 图像标注与测量通过在图像上添加标注和测量工具，可以对图像上的目标进行标记和测量。

在MATLAB中，可以使用imdistline函数添加距离标尺，或者使用imellipse函数添加椭圆标记。

MATLABImageProcessing图像处理入门教程MATLAB图像处理入门教程第一章：图像处理基础知识图像处理是指对于数字图像进行各种操作和处理的过程。

在本章中，我们将介绍一些基础的图像处理知识。

1.1 数字图像表示数字图像是由像素组成的二维数组，每个像素表示图像中的一个点。

每个像素的值表示该点的亮度或颜色。

1.2 MATLAB中的图像表示在MATLAB中，图像可以用二维矩阵表示，其中每个元素对应一个像素的亮度或颜色值。

常见的图像格式包括灰度图像和彩色图像。

1.3 图像读取和显示使用MATLAB的imread函数可以读取图像文件，imshow函数可以显示图像。

第二章：图像预处理在进行实际的图像处理之前，通常需要对图像进行预处理，以提取感兴趣的信息或减少噪声。

2.1 图像平滑平滑操作可以减少图像中的噪声。

常见的平滑方法包括均值滤波和高斯滤波。

2.2 边缘检测边缘检测可以找到图像中的边缘区域。

常用的边缘检测算法包括Sobel算子和Canny算子。

2.3 图像分割图像分割可以将图像划分为不同的区域，以便后续的处理。

常见的图像分割算法包括阈值分割和区域生长算法。

第三章：图像增强图像增强可以提高图像的质量和清晰度，使图像更易于理解和分析。

3.1 直方图均衡化直方图均衡化可以增强图像的对比度，使图像的灰度值分布更均匀。

3.2 锐化锐化操作可以增强图像的边缘和细节。

常见的锐化算法包括拉普拉斯算子和Sobel算子。

3.3 噪声去除噪声去除可以降低图像中的噪声，使图像更清晰。

常见的噪声去除方法包括中值滤波和小波去噪。

第四章：图像分析图像分析可以从图像中提取出感兴趣的特征或对象。

4.1 特征提取特征提取可以从图像中提取出具有代表性的特征，可以用于图像分类和识别。

4.2 图像匹配图像匹配可以找到图像中相似的区域或对象。

常见的图像匹配方法包括模板匹配和特征点匹配。

4.3 图像识别图像识别可以根据图像的特征和模式来判断图像中的对象或场景。

Matlab图像处理入门教程导言：在当下科技迅猛发展的时代，图像处理已经成为了计算机科学领域中的重要一环。

而Matlab作为一种强大的科学计算软件，为图像处理提供了丰富的工具和函数，使得图像处理变得更加方便和高效。

本文将介绍Matlab图像处理的基本概念和常用技术，帮助读者入门图像处理领域。

第一部分：Matlab图像处理基础一、Matlab图像处理的概念图像处理是指利用计算机对图像进行数字化处理，包括图像的获取、增强、压缩、分割、识别等一系列技术。

Matlab作为一种强大的数学计算软件，可以通过编写脚本或函数来实现各种图像处理功能。

二、Matlab图像处理的基本操作1. 读取和显示图像使用imread函数可以读取图像文件，并通过imshow函数显示图像。

例如：```img = imread('image.jpg');imshow(img);```2. 灰度转换将彩色图像转换为灰度图像可以简化图像处理的过程，可以使用rgb2gray函数实现。

例如：gray_img = rgb2gray(img);imshow(gray_img);```3. 图像增强图像增强是指改善图像的质量以使其更容易分析和理解的过程。

Matlab提供了丰富的图像增强函数，例如对比度增强、直方图均衡化等。

例如：```enhanced_img = imadjust(gray_img);imshow(enhanced_img);```4. 图像滤波图像滤波是指通过一定的滤波器对图像进行平滑或者增强某些特征。

Matlab提供了多种图像滤波函数，例如均值滤波、中值滤波等。

例如：```filtered_img = medfilt2(gray_img);imshow(filtered_img);```5. 图像分割图像分割是指将图像划分为若干个区域，每个区域内的像素具有相似的特征。

Matlab提供了多种图像分割算法，例如阈值分割、边缘检测等。