图像运算的MATLAB实现

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。

实验报告实验一图像的傅里叶变换（旋转性质）实验二图像的代数运算实验三filter2实现均值滤波实验四图像的缩放朱锦璐04085122实验一图像的傅里叶变换（旋转性质）一、实验内容对图（1.1）的图像做旋转，观察原图的傅里叶频谱和旋转后的傅里叶频谱的对应关系。

图（1.1）二、实验原理首先借助极坐标变换x=rcosθ,y=rsinθ,u=wcosϕ,v=wsinϕ,,将f(x,y)和F(u,v)转换为f(r,θ)和F（w，ϕ）.f(x,y) <=> F(u，v)f(rcosθ,rsinθ)<=> F(wcosϕ，wsinϕ)经过变换得f( r,θ+θ。

)<=>F(w,ϕ+θ。

)上式表明，对f(x,y)旋转一个角度θ。

对应于将其傅里叶变换F(u，v)也旋转相同的角度θ。

F(u,v)到f(x,y)也是一样。

三、实验方法及程序选取一幅图像，进行离散傅里叶变换，在对其进行一定角度的旋转，进行离散傅里叶变换。

>> I=zeros(256,256); %构造原始图像I(88:168,120:136)=1; %图像范围256*256，前一值是纵向比，后一值是横向比figure(1);imshow(I); %求原始图像的傅里叶频谱J=fft2(I);F=abs(J);J1=fftshift(F);figure(2)imshow(J1,[5 50])J=imrotate(I,45,'bilinear','crop'); %将图像逆时针旋转45°figure(3);imshow(J) %求旋转后的图像的傅里叶频谱J1=fft2(J);F=abs(J1);J2=fftshift(F);figure(4)imshow(J2,[5 50])四、实验结果与分析实验结果如下图所示（1.2）原图像（1.3）傅里叶频谱（1.4）旋转45°后的图像（1.5）旋转后的傅里叶频谱以下为放大的图（1.6）原图像（1.7）傅里叶频谱（1.8）旋转45°后的图像（1.9）旋转后的傅里叶频谱由实验结果可知1、从旋转性质来考虑，图（1.8）是图（1.6）逆时针旋转45°后的图像，对比图（1.7）和图（1.9）可知，频域图像也逆时针旋转了45°2、从尺寸变换性质来考虑，如图（1.6）和图（1.7）、图（1.8）和图（1.9）可知，原图像和其傅里叶变换后的图像角度相差90°，由此可知，时域中的信号被压缩，到频域中的信号就被拉伸。

% *-*--*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*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);。

计算机图像处理实验报告学院：信息学院班级：姓名：学号：实验内容：数字图像处理1、应用MATLAB语言编写显示一幅灰度图像、二值图像、索引图像及彩色图像的程序，并进行相互之间的转换；（1）、显示一副真彩RGB图像代码：I=imread('mikasa.jpg');>>imshow(I);效果：（2）、RGB转灰度图像代码：graycat=rgb2gray(I);>> subplot(1,2,1);>> subimage(I);>> subplot(1,2,2);>> subimage(graycat);效果：（3）、RGB转索引图像代码：[indcat,map]=rgb2ind(I,0.7);>> subplot(1,2,1);>> subimage(I);>> subplot(1,2,2);>> subimage(indcat,map);效果：（4）、索引图像转RGB代码：I1=ind2rgb(indcat,map);>>subplot(1,2,1);>>subimage(indcat,map);>>subplot(1,2,2);>>subimage(I1);效果：（5）、索引转灰度图像代码：i2gcat=ind2gray(indcat,map);>>subplot(1,2,1);>>subimage(indcat,map);>>subplot(1,2,2);>>subimage(i2gcat);效果：（6）、灰度转索引图像代码：[g2icat,map]=gray2ind(graycat,64);>>subplot(1,2,1);>>subimage(graycat);>>subimage(g2icat,map);效果：（7）、RGB转二值图像代码：r2bwcat=im2bw(I,0.5);>>subplot(1,2,1);>>subimage(I);>>subplot(1,2,2);>>subimage(r2bwcat);效果：（8）灰度转二值图像代码：g2bwcat=im2bw(graycat,0.5); subplot(1,2,1);>>subimage(graycat);>>subplot(1,2,2);>>subimage(g2bwcat);效果：（9）、索引转二值图像代码：>> i2bwcat=im2bw(indcat,map,0.7);>>subimage(indcat,map);>>subplot(1,2,2);>>subimage(i2bwcat);效果：2、应用MATLAB工具箱演示一幅图像的傅里叶变换、离散余弦变换，观察其频谱图。

第一部分数字图像处理实验一图像的点运算实验1.1 直方图一．实验目的1．熟悉matlab图像处理工具箱及直方图函数的使用；2．理解和掌握直方图原理和方法；二．实验设备1.PC机一台；2.软件matlab。

三．程序设计在matlab环境中，程序首先读取图像，然后调用直方图函数，设置相关参数，再输出处理后的图像。

I=imread('cameraman.tif');%读取图像subplot(1,2,1),imshow(I) %输出图像title('原始图像') %在原始图像中加标题subplot(1,2,2),imhist(I) %输出原图直方图title('原始图像直方图') %在原图直方图上加标题四．实验步骤1. 启动matlab双击桌面matlab图标启动matlab环境；2. 在matlab命令窗口中输入相应程序。

书写程序时，首先读取图像，一般调用matlab自带的图像，如:cameraman图像；再调用相应的直方图函数，设置参数；最后输出处理后的图像；3．浏览源程序并理解含义；4．运行，观察显示结果；5．结束运行，退出；五．实验结果观察图像matlab环境下的直方图分布。

(a)原始图像 (b)原始图像直方图六．实验报告要求1、给出实验原理过程及实现代码；2、输入一幅灰度图像，给出其灰度直方图结果，并进行灰度直方图分布原理分析。

实验1.2 灰度均衡一．实验目的1．熟悉matlab图像处理工具箱中灰度均衡函数的使用；2．理解和掌握灰度均衡原理和实现方法；二．实验设备1.PC机一台；2.软件matlab；三．程序设计在matlab环境中，程序首先读取图像，然后调用灰度均衡函数，设置相关参数，再输出处理后的图像。

I=imread('cameraman.tif');%读取图像subplot(2,2,1),imshow(I) %输出图像title('原始图像') %在原始图像中加标题subplot(2,2,3),imhist(I) %输出原图直方图title('原始图像直方图') %在原图直方图上加标题a=histeq(I,256); %直方图均衡化，灰度级为256subplot(2,2,2),imshow(a) %输出均衡化后图像title('均衡化后图像') %在均衡化后图像中加标题subplot(2,2,4),imhist(a) %输出均衡化后直方图title('均衡化后图像直方图') %在均衡化后直方图上加标题四．实验步骤1. 启动matlab双击桌面matlab图标启动matlab环境；2. 在matlab命令窗口中输入相应程序。

MATLAB是一个包含大量计算算法的集合。

其拥有600多个工程中要用到的数学运算函数，可以方便的实现用户所需的各种计算功能。

函数中所使用的算法都是科研和工程计算中的最新研究成果，而前经过了各种优化和容错处理。

在通常情况下，可以用它来代替底层编程语言，如C和C 。

在计算要求相同的情况下，使用MATLAB的编程工作量会大大减少。

MATLAB的这些函数集包括从最简单最基本的函数到诸如距阵，特征向量、快速傅立叶变换的复杂函数。

函数所能解决的问题其大致包括矩阵运算和线性方程组的求解、微分方程及偏微分方程的组的求解、符号运算、傅立叶变换和数据的统计分析、工程中的优化问题、稀疏矩阵运算、复数的各种运算、三角函数和其他初等数学运算、多维数组操作以及建模动态仿真等。

（4）出色的图形处理功能MATLAB自产生之日起就具有方便的数据可视化功能，以将向量和距阵用图形表现出来，并且可以对图形进行标注和打印。

高层次的作图包括二维和三维的可视化、图象处理、动画和表达式作图。

可用于科学计算和工程绘图。

新版本的MATLAB 对整个图形处理功能作了很大的改进和完善，使他不仅在一般数据可视化软件都具有的功能（例如二维曲线和三维曲面的绘制和处理等）方面更加完善，而且对于一些其他软件所没有的功能（例如图形的光照处理、色度处理以及四维数据的表现等），MATLAB 同样表现了出色的处理能力。

同时对一些特殊的可视化要求，例如图形对话等，MATLAB也有相应的功能函数，保证了用户不同层次的要求。

另外新版本的MATLAB还着重在图形用户界面（GUI）的制作上作了很大的改善，对这方面有特殊要求的用户也可以得到满足。

（5）应用广泛的模块集合工具箱MATLAB对许多专门的领域都开发了功能强大的模块集和工具箱。

一般来说，他们都是由特定领域的专家开发的，用户可以直接使用工具箱学习、应用和评估不同的方法而不需要自己编写代码。

目前，MATLAB已经把工具箱延伸到了科学研究和工程应用的诸多领域，诸如数据采集、数据库接口、概率统计、样条拟合、优化算法、偏微分方程求解、神经网络、小波分析、信号处理、图像处理、系统辨识、控制系统设计、LMI控制、鲁棒控制、模型预测、模糊逻辑、金融分析、地图工具、非线性控制设计、实时快速原型及半物理仿真、嵌入式系统开发、定点仿真、DSP 与通讯、电力系统仿真等，都在工具箱（Toolbox）家族中有了自己的一席之地。

大学生作业科目：数字图像分析与理解学号：姓名：时间：通过matlab对图像的一些基本操作如下：定义move函数代码：function J = move( I,a,b )%UNTITLED 此处显示有关此函数的摘要% 此处显示详细说明%a,b为平移量，I为原图像，J为平移后图像[M,N,G]=size(I);I=im2double(I);J=ones(M,N,G);for i=1:Mfor j=1:Nif((i+a)>=1&&(i+a)<=M&&(j+b)>=1&&(j+b)<=N) %判断平移后行列是否超过范围J(i+a,j+b,:)=I(i,j,:);endendend主函数代码：A=imread('happyC.jpg');B=imread('happyI.jpg');C=imread('happyP.jpg');imshow(A);A_gray=rgb2gray(A);A_bw=im2bw(A);B_bw=im2bw(B);C_bw=rgb2gray(C);figure,imshow(A_gray);figure,imshow(A_bw)addP=imadd(A,B);subP=imsubtract(A,B);mulP=immultiply(A,B);divP=imdivide(A,B);andP=A_bw&B_bw;orP=A_bw|B_bw;noP=~B_bw;R=2;% 变化后图像[row,col,color] = size(C); % 获得图像的行列数及色板数row = round(row*R); % 新图像行col = round(col*R); % 新图像列% 新图像初始化% 使用class获得原图像的数据类型，使得新图像数据类型与原图像保持一致img_new = zeros(row,col,color,class(C));% 对新图像的行、列、色板赋值for i = 1:rowfor j = 1:colfor n = 1:colorx = round(i/R);y = round(j/R);if x == 0x = x+1;endif y ==0y = y+1;endu = i/R-floor(i/R); %求取水平方向上的权重v = j/R-floor(j/R); %求取垂直方向上的权重% 此处需要对图像边缘进行例外处理% 本例对图像右边缘及下边缘用最近邻插值计算if i >= row-R || j >= col-Rimg_new(i,j,n) = C(x,y,n);elseimg_new(i,j,n) =u*v*C(x,y,n)+(1-u)*v*C(x+1,y,n)+u*(1-v)*C(x,y+1,n)+(1-u)*(1-v)*C(x+1,y+ 1,n);endendendendfigure,imshow(B);figure;subplot(2,2,1);imshow(addP);title('加法');subplot(2,2,2);imshow(subP);title('减法');subplot(2,2,3);imshow(mulP);title('乘法');subplot(2,2,4);imshow(divP);title('除法');C_mov=move(C,50,50);C_res=imresize(C,2,'bilinear');C_rot=imrotate(C,45,'loose');C_mir1=flip(C,1);%原图像的水平镜像C_mir2=flip(C,2);%原图像的垂直镜像figure;subplot(1,3,1);imshow(andP);title('与运算'); subplot(1,3,2);imshow(orP);title('或运算');subplot(1,3,3);imshow(noP);title('非运算');figure;subplot(121);imshow(C);title('原图');subplot(122);imshow(C_mov);title('平移后'); figure;%subplot(121);imshow(C);title('原图');%subplot(122);figure;imshow(C_res);title('放大后');figure;subplot(121);imshow(C);title('原图');subplot(122);imshow(C_rot);title('旋转后'); figure;subplot(131);imshow(C);title('原图');subplot(132);imshow(C_mir1);title('水平镜像后'); subplot(133);imshow(C_mir2);title('垂直镜像后'); figure;%subplot(121);imshow(C);title('原图');%subplot(122);figure;imshow(img_new);title('插值后');基本操作图像如下：。

如何进行MATLAB图像处理一、引言图像处理是计算机视觉和图像分析领域中的重要任务之一。

而MATLAB是一种强大的数学计算软件，也被广泛应用于图像处理。

本文将介绍如何使用MATLAB进行图像处理，并探讨一些常见的图像处理技术。

二、图像处理基础在开始使用MATLAB进行图像处理之前，我们需要了解一些基础知识。

一个图像通常由像素组成，每个像素都有一个灰度值或者RGB（红绿蓝）三个通道的值。

图像的处理可以分为两个主要方面：空间域处理和频域处理。

1. 空间域处理空间域图像处理是指直接对图像的像素进行操作，常见的处理方法包括亮度调整、对比度增强和图像滤波等。

MATLAB提供了一系列函数和工具箱来进行这些处理。

例如，要调整图像的亮度，可以使用imadjust函数。

该函数可以通过调整输入图像的灰度值范围，实现亮度的增强或者降低。

下面是一个简单的例子：```matlabI = imread('image.jpg'); % 读取图像J = imadjust(I,[0.2 0.8],[0 1]); % 调整亮度范围imshow(J); % 显示图像```2. 频域处理频域图像处理是指将图像从空间域转换到频域进行处理，常见的处理方法包括傅里叶变换和滤波等。

MATLAB提供了fft和ifft等函数来进行频域处理。

例如，要对图像进行傅里叶变换，可以使用fft2函数。

该函数将图像转换为频率域表示，可以进一步进行滤波等处理。

下面是一个简单的例子：```matlabI = imread('image.jpg'); % 读取图像F = fft2(I); % 傅里叶变换F = fftshift(F); % 频率域中心化imshow(log(1 + abs(F)),[]); % 显示频率域图像```三、图像处理技术了解了图像处理的基础知识后，我们可以探索一些常见的图像处理技术。

以下将介绍几个常用的技术，并给出相应的MATLAB代码示例。

MATLAB实用源代码图像读取及灰度变换I=imread('cameraman.tif');%读取图像subplot(1,2,1),imshow(I) %输出图像title('原始图像') %在原始图像中加标题subplot(1,2,2),imhist(I) %输出原图直方图title('原始图像直方图') %在原图直方图上加标题图像旋转I = imread('cameraman.tif');figure,imshow(I);theta = 30;K = imrotate(I,theta); % Try varying the angle, theta. figure, imshow(K)边缘检测I = imread('cameraman.tif');J1=edge(I,'sobel');J2=edge(I,'prewitt');J3=edge(I,'log');subplot(1,4,1),imshow(I);subplot(1,4,2),imshow(J1);subplot(1,4,3),imshow(J2);subplot(1,4,4),imshow(J3);1.图像反转MATLAB 程序实现如下：I=imread('xian.bmp');J=double(I);J=-J+(256-1); %图像反转线性变换H=uint8(J);subplot(1,2,1),imshow(I);subplot(1,2,2),imshow(H);2.灰度线性变换MATLAB 程序实现如下：I=imread('xian.bmp');subplot(2,2,1),imshow(I);title('原始图像');axis([50,250,50,200]);axis on; %显示坐标系I1=rgb2gray(I);subplot(2,2,2),imshow(I1);title('灰度图像');axis([50,250,50,200]);axis on; %显示坐标系J=imadjust(I1,[0.1 0.5],[]); %局部拉伸，把[0.1 0.5]内的灰度拉伸为[0 1] subplot(2,2,3),imshow(J);title('线性变换图像[0.1 0.5]');axis([50,250,50,200]);grid on; %显示网格线axis on; %显示坐标系K=imadjust(I1,[0.3 0.7],[]); %局部拉伸，把[0.3 0.7]内的灰度拉伸为[0 1] subplot(2,2,4),imshow(K);title('线性变换图像[0.3 0.7]');axis([50,250,50,200]);grid on; %显示网格线axis on; %显示坐标系3.非线性变换MATLAB 程序实现如下：I=imread('xian.bmp');I1=rgb2gray(I);subplot(1,2,1),imshow(I1);title(' 灰度图像');axis([50,250,50,200]);grid on; %显示网格线axis on; %显示坐标系J=double(I1);J=40*(log(J+1));H=uint8(J);subplot(1,2,2),imshow(H);title(' 对数变换图像');axis([50,250,50,200]);grid on; %显示网格线axis on; %显示坐标系4.直方图均衡化MATLAB 程序实现如下：I=imread('xian.bmp');I=rgb2gray(I);figure;subplot(2,2,1);imshow(I);subplot(2,2,2);imhist(I);I1=histeq(I);figure;subplot(2,2,1);imshow(I1);subplot(2,2,2);imhist(I1);5. 线性平滑滤波器用MA TLAB实现领域平均法抑制噪声程序：I=imread('xian.bmp');subplot(231)imshow(I)title('原始图像')I=rgb2gray(I);I1=imnoise(I,'salt & pepper',0.02);subplot(232)imshow(I1)title(' 添加椒盐噪声的图像')k1=filter2(fspecial('average',3),I1)/255; %进行3*3模板平滑滤波k2=filter2(fspecial('average',5),I1)/255; %进行5*5模板平滑滤波k3=filter2(fspecial('average',7),I1)/255; %进行7*7模板平滑滤波k4=filter2(fspecial('average',9),I1)/255; %进行9*9模板平滑滤波subplot(233),imshow(k1);title('3*3 模板平滑滤波');subplot(234),imshow(k2);title('5*5 模板平滑滤波');subplot(235),imshow(k3);title('7*7 模板平滑滤波');subplot(236),imshow(k4);title('9*9 模板平滑滤波');6.中值滤波器用MA TLAB实现中值滤波程序如下：I=imread('xian.bmp');I=rgb2gray(I);J=imnoise(I,'salt&pepper',0.02);subplot(231),imshow(I);title('原图像');subplot(232),imshow(J);title('添加椒盐噪声图像');k1=medfilt2(J); %进行3*3模板中值滤波k2=medfilt2(J,[5,5]); %进行5*5模板中值滤波k3=medfilt2(J,[7,7]); %进行7*7模板中值滤波k4=medfilt2(J,[9,9]); %进行9*9模板中值滤波subplot(233),imshow(k1);title('3*3模板中值滤波');subplot(234),imshow(k2);title('5*5模板中值滤波');subplot(235),imshow(k3);title('7*7模板中值滤波');subplot(236),imshow(k4);title('9*9 模板中值滤波');7.用Sobel算子和拉普拉斯对图像锐化：I=imread('xian.bmp');subplot(2,2,1),imshow(I);title('原始图像');axis([50,250,50,200]);grid on; %显示网格线axis on; %显示坐标系I1=im2bw(I);subplot(2,2,2),imshow(I1);title('二值图像');axis([50,250,50,200]);grid on; %显示网格线axis on; %显示坐标系H=fspecial('sobel'); %选择sobel算子J=filter2(H,I1); %卷积运算subplot(2,2,3),imshow(J);title('sobel算子锐化图像');axis([50,250,50,200]);grid on; %显示网格线axis on; %显示坐标系h=[0 1 0,1 -4 1,0 1 0]; %拉普拉斯算子J1=conv2(I1,h,'same'); %卷积运算subplot(2,2,4),imshow(J1);title('拉普拉斯算子锐化图像');axis([50,250,50,200]);grid on; %显示网格线axis on; %显示坐标系8.梯度算子检测边缘用MA TLAB实现如下：I=imread('xian.bmp');subplot(2,3,1);imshow(I);title('原始图像');axis([50,250,50,200]);grid on; %显示网格线axis on; %显示坐标系I1=im2bw(I);subplot(2,3,2);imshow(I1);title('二值图像');axis([50,250,50,200]);grid on; %显示网格线axis on; %显示坐标系I2=edge(I1,'roberts');figure;subplot(2,3,3);imshow(I2);title('roberts算子分割结果');axis([50,250,50,200]);grid on; %显示网格线axis on; %显示坐标系I3=edge(I1,'sobel');subplot(2,3,4);imshow(I3);title('sobel算子分割结果');axis([50,250,50,200]);grid on; %显示网格线axis on; %显示坐标系I4=edge(I1,'Prewitt');subplot(2,3,5);imshow(I4);title('Prewitt算子分割结果');axis([50,250,50,200]);grid on; %显示网格线axis on; %显示坐标系9.LOG算子检测边缘用MA TLAB程序实现如下：I=imread('xian.bmp');subplot(2,2,1);imshow(I);title('原始图像');I1=rgb2gray(I);subplot(2,2,2);imshow(I1);title('灰度图像');I2=edge(I1,'log');subplot(2,2,3);imshow(I2);title('log算子分割结果');10.Canny算子检测边缘用MA TLAB程序实现如下：I=imread('xian.bmp');subplot(2,2,1);imshow(I);title('原始图像')I1=rgb2gray(I);subplot(2,2,2);imshow(I1);title('灰度图像');I2=edge(I1,'canny');subplot(2,2,3);imshow(I2);title('canny算子分割结果');11.边界跟踪（bwtraceboundary函数）clcclear allI=imread('xian.bmp');figureimshow(I);title('原始图像');I1=rgb2gray(I); %将彩色图像转化灰度图像threshold=graythresh(I1); %计算将灰度图像转化为二值图像所需的门限BW=im2bw(I1, threshold); %将灰度图像转化为二值图像figureimshow(BW);title('二值图像');dim=size(BW);col=round(dim(2)/2)-90; %计算起始点列坐标row=find(BW(:,col),1); %计算起始点行坐标connectivity=8;num_points=180;contour=bwtraceboundary(BW,[row,col],'N',connectivity,num_points);%提取边界figureimshow(I1);hold on;plot(contour(:,2),contour(:,1), 'g','LineWidth' ,2);title('边界跟踪图像');12.Hough变换I= imread('xian.bmp');rotI=rgb2gray(I);subplot(2,2,1);imshow(rotI);title('灰度图像');axis([50,250,50,200]);grid on;axis on;BW=edge(rotI,'prewitt');subplot(2,2,2);imshow(BW);title('prewitt算子边缘检测后图像');axis([50,250,50,200]);grid on;axis on;[H,T,R]=hough(BW);subplot(2,2,3);imshow(H,[],'XData',T,'YData',R,'InitialMagnification','fit');title('霍夫变换图');xlabel('\theta'),ylabel('\rho');axis on , axis normal, hold on;P=houghpeaks(H,5,'threshold',ceil(0.3*max(H(:))));x=T(P(:,2));y=R(P(:,1));plot(x,y,'s','color','white');lines=houghlines(BW,T,R,P,'FillGap',5,'MinLength',7);subplot(2,2,4);,imshow(rotI);title('霍夫变换图像检测');axis([50,250,50,200]);grid on;axis on;hold on;max_len=0;for k=1:length(lines)xy=[lines(k).point1;lines(k).point2];plot(xy(:,1),xy(:,2),'LineWidth',2,'Color','green');plot(xy(1,1),xy(1,2),'x','LineWidth',2,'Color','yellow');plot(xy(2,1),xy(2,2),'x','LineWidth',2,'Color','red');len=norm(lines(k).point1-lines(k).point2);if(len>max_len)max_len=len;xy_long=xy;endendplot(xy_long(:,1),xy_long(:,2),'LineWidth',2,'Color','cyan');13.直方图阈值法用MA TLAB实现直方图阈值法：I=imread('xian.bmp');I1=rgb2gray(I);figure;subplot(2,2,1);imshow(I1);title(' 灰度图像')axis([50,250,50,200]);grid on; %显示网格线axis on; %显示坐标系[m,n]=size(I1); %测量图像尺寸参数GP=zeros(1,256); %预创建存放灰度出现概率的向量for k=0:255GP(k+1)=length(find(I1==k))/(m*n); %计算每级灰度出现的概率，将其存入GP中相应位置endsubplot(2,2,2),bar(0:255,GP,'g') %绘制直方图title('灰度直方图')xlabel('灰度值')ylabel(' 出现概率')I2=im2bw(I,150/255);subplot(2,2,3),imshow(I2);title('阈值150的分割图像')axis([50,250,50,200]);grid on; %显示网格线axis on; %显示坐标系I3=im2bw(I,200/255); %subplot(2,2,4),imshow(I3);title('阈值200的分割图像')axis([50,250,50,200]);grid on; %显示网格线axis on; %显示坐标系14. 自动阈值法：Otsu法用MA TLAB实现Otsu算法：clcclear allI=imread('xian.bmp');subplot(1,2,1),imshow(I);title('原始图像')axis([50,250,50,200]);grid on; %显示网格线axis on; %显示坐标系level=graythresh(I); %确定灰度阈值BW=im2bw(I,level);subplot(1,2,2),imshow(BW);title('Otsu 法阈值分割图像')axis([50,250,50,200]);grid on; %显示网格线axis on; %显示坐标系15.膨胀操作I=imread('xian.bmp'); %载入图像I1=rgb2gray(I);subplot(1,2,1);imshow(I1);title('灰度图像')axis([50,250,50,200]);grid on; %显示网格线axis on; %显示坐标系se=strel('disk',1); %生成圆形结构元素I2=imdilate(I1,se); %用生成的结构元素对图像进行膨胀subplot(1,2,2);imshow(I2);title(' 膨胀后图像');axis([50,250,50,200]);grid on; %显示网格线axis on; %显示坐标系16.腐蚀操作MATLAB 实现腐蚀操作I=imread('xian.bmp'); %载入图像I1=rgb2gray(I);subplot(1,2,1);imshow(I1);title('灰度图像')axis([50,250,50,200]);grid on; %显示网格线axis on; %显示坐标系se=strel('disk',1); %生成圆形结构元素I2=imerode(I1,se); %用生成的结构元素对图像进行腐蚀subplot(1,2,2);imshow(I2);title('腐蚀后图像');axis([50,250,50,200]);grid on; %显示网格线axis on; %显示坐标系17.开启和闭合操作用MA TLAB实现开启和闭合操作I=imread('xian.bmp'); %载入图像subplot(2,2,1),imshow(I);title('原始图像');axis([50,250,50,200]);axis on; %显示坐标系I1=rgb2gray(I);subplot(2,2,2),imshow(I1);title('灰度图像');axis([50,250,50,200]);axis on; %显示坐标系se=strel('disk',1); %采用半径为1的圆作为结构元素I2=imopen(I1,se); %开启操作I3=imclose(I1,se); %闭合操作subplot(2,2,3),imshow(I2);title('开启运算后图像');axis([50,250,50,200]);axis on; %显示坐标系subplot(2,2,4),imshow(I3);title('闭合运算后图像');axis([50,250,50,200]);axis on; %显示坐标系18.开启和闭合组合操作I=imread('xian.bmp'); %载入图像subplot(3,2,1),imshow(I);title('原始图像');axis([50,250,50,200]);axis on; %显示坐标系I1=rgb2gray(I);subplot(3,2,2),imshow(I1);title('灰度图像');axis([50,250,50,200]);axis on; %显示坐标系se=strel('disk',1);I2=imopen(I1,se); %开启操作I3=imclose(I1,se); %闭合操作subplot(3,2,3),imshow(I2);title('开启运算后图像');axis([50,250,50,200]);axis on; %显示坐标系subplot(3,2,4),imshow(I3);title('闭合运算后图像');axis([50,250,50,200]);axis on; %显示坐标系se=strel('disk',1);I4=imopen(I1,se);I5=imclose(I4,se);subplot(3,2,5),imshow(I5); %开—闭运算图像title('开—闭运算图像');axis([50,250,50,200]);axis on; %显示坐标系I6=imclose(I1,se);I7=imopen(I6,se);subplot(3,2,6),imshow(I7); %闭—开运算图像title('闭—开运算图像');axis([50,250,50,200]);axis on; %显示坐标系19.形态学边界提取利用MATLAB实现如下：I=imread('xian.bmp'); %载入图像subplot(1,3,1),imshow(I);title('原始图像');axis([50,250,50,200]);grid on; %显示网格线axis on; %显示坐标系I1=im2bw(I);subplot(1,3,2),imshow(I1);title('二值化图像');axis([50,250,50,200]);grid on; %显示网格线axis on; %显示坐标系I2=bwperim(I1); %获取区域的周长subplot(1,3,3),imshow(I2);title('边界周长的二值图像');axis([50,250,50,200]);grid on;axis on;20.形态学骨架提取利用MATLAB实现如下：I=imread('xian.bmp');subplot(2,2,1),imshow(I);title('原始图像');axis([50,250,50,200]);axis on;I1=im2bw(I);subplot(2,2,2),imshow(I1);title('二值图像');axis([50,250,50,200]);axis on;I2=bwmorph(I1,'skel',1);subplot(2,2,3),imshow(I2);title('1次骨架提取');axis([50,250,50,200]);axis on;I3=bwmorph(I1,'skel',2);subplot(2,2,4),imshow(I3);title('2次骨架提取');axis([50,250,50,200]);axis on;21.直接提取四个顶点坐标I = imread('xian.bmp');I = I(:,:,1);BW=im2bw(I);figureimshow(~BW)[x,y]=getpts。

1.imresize函数可将图像调整为指定的大小，语法格式为A=imresize（B，[m,n]）,将B图像调整为m行n列的像素大小，A为输出图片。

J=imread('C:\Users\Yang\Desktop\1.jpg');J=imresize(J,[200,100]); %将图像调整为200行乘以100列个像素大小imshow(J)----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------图像的代数运算一．图像相加（imadd 函数）图像是矩阵，图像与图像相加也就是矩阵的相加，两个矩阵对应元素相加，故图像大小和类型必须保持一致。

图像与常数相加，是图像矩阵每个元素与该常数相加，相加之和（255为截断阈值）作为返回值。

格式：K=imadd(I,J); I,J是读入的两幅图像，二者中也可有一个是常数，K为相加之和。

I=imread('pears.png'); %读取图像I=imresize(I,[300,300]);%调整图像尺寸subplot(221),imshow(I);title('图1');J=imread('peppers.png'); %读取图像J=imresize(J,[300,300]);%调整图像尺寸subplot(222),imshow(J);title('图2');K1=imadd(I,J);subplot(223),imshow(K1);title('图像与图像相加')K2=imadd(J,100);title('图像与常数相加')图1与图2相加后，整体亮度变大，叠加效果较为明显，而图像与常数相加相当于在原始图像中每个像素上增加了常数个像素值。

实验三图像的几何操作一、图像的基本运算1、加法运算图像相加一般用于对同一场景的多幅图像求平均效果，以便有效地降低具有叠加性质的随机噪声。

直接采集的图像品质一般都较好，不需要进行加法运算处理，但是对于那些经过长距离模拟通信方式传送的图像（如卫星图像），这种处理是必不可少的。

在MA TLAB7.0中，如果要进行两幅图像的加法，或者给一幅图像加上一个常数，可以调用imadd函数来实现。

imadd函数将某一幅输入图像的每一个像素值与另一幅图像相应的像素值相加，返回相应的像素值之和作为输入图像。

imadd函数的调用格式可参考图像处理的工具箱。

下面的程序可将图1两幅图像叠加在一起，叠加效果如图2所示。

imshow('rice.png');imshow('cameraman.tif');I=imread('rice.png');J=imread('cameraman.tif');K=imadd(I,J,'uint16');%大小必须一样imshow(K,[])图1 图2给图像的每一个像素加上一个常数可以使图像的亮度增加。

例如以下程序示例的处理效果如图3所示。

I=imread('rice.png');J=imadd(I,50);subplot(1,2,1),imshow(I);subplot(1,2,2),imshow(J);图32、减法运算图像减法也称为差分方法，是一种常用于检测图像变化及运动物体的图像处理方法。

图像减法可以作为许多图像处理过程的准备步骤。

例如，可以使用图像减法来检测一系列相同场景图像的差异。

图像减法与阈值化处理的综合使用通常是建立机器视觉系统最有效的方法之一。

当然，在利用图像减法处理图像时，往往需要考虑背景的更新机制，尽量补偿因天气、光线等因素对图像显示效果造成的影响。

在MATLAB7.0中，使用imsubtract函数可以将一幅图像从另一幅图像中减去，或者从一幅图像中减去一个常数。

数字图像处理及MATLAB实现4武汉理工大学信息学院第4章图像变换(ImageTranform)4.1连续傅里叶变换4.2离散傅里叶变换4.3快速傅里叶变换4.4傅里叶变换的性质4.5图像傅里叶变换实例4.6其他离散变换一、图象变换的引入1.方法：对图象信息进行变换，使能量保持但重新分配。

2.目的：有利于加工、处理[滤除不必要信息(如噪声),加强/提取感兴趣的部分或特征]。

二、方法分类可分离、正交变换:2D-DFT,2D-DCT,2D-DHT,2D-DWT三、用途1.提取图象特征(如):(1)直流分量：f(某,y)的平均值=F(0,0);(2)目标物边缘：F(u,v)高频分量。

2.图像压缩：正交变换能量集中，对集中(小)部分进行编码。

3.图象增强：低通滤波，平滑噪声；高通滤波，锐化边缘。

4.1连续傅里叶变换(ContinuouFourierTranform)1、一维傅立叶变换及其反变换::1F(u)f(某)ej2u某d某f(某)F(u)ej2u某du4.1.1连续傅里叶变换的定义(DefinitionofContinuouFourierTranform)这里f某是实函数，它的傅里叶变换Fu通F常是复函数。

u的实部、虚部、振幅、能量和相位分别表示如下：实部Ruftco2utdt(4.3)虚部Iuftin2utdt(4.4)振幅1FuR2uI2u2(4.5)4.1.1连续傅里叶变换的定义(DefinitionofContinuouFourierTranform)能量相位EuFuR2uI2u2(4.6)(4.7)傅里叶变换可以很容易推广到二维的情形。

设函数f某,y是连续可积的，且fu,v可积，则存在如下的傅里叶变换对：IuuarctanRu4.1连续傅里叶变换的定义(DefinitionofContinuouFourierTranform)Ff(某,y)F(u,v)f(某,y)ej2u某vyd某dy(4.8)F1F(u,v)f(某,y)F(u,v)ej2u某vydudv(4.9)式中u、v是频率变量。

实验四、图像的基本运算1（1）选择一幅图像lena8.jpg，设置输入/输出变换的灰度级范围，a=0.3，b=0.6，c=0.1，d=0.9 （2）设置非线性扩展函数的参数c=2（3）采用灰度倒置变换函数s=255-r进行图像变换（4）设置二值化图像的阈值，分别为level=0.4，level=0.7程序如下I=imread('C:\lena8.jpg');figure;subplot(2,3,1);imshow(I);title('原图');J=imadjust(I,[0.3;0.6],[0.1;0.9]); %设置灰度变换的范围subplot(2,3,2);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;K=C*log(1+I2); %求图像的对数变换subplot(2,3,3);imshow(K);title('非线性扩展');M=im2bw(I,0.5);M=~M;%M=255-I; %将此图像取反%Figuresubplot(2,3,4);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0.7subplot(2,3,5);imshow(N1);title('二值化阈值0.4');subplot(2,3,6);imshow(N2);title('二值化阈值0.7');2 选取两幅大小一样的灰度图像hough.bmp和rice.bmp，将两幅图像进行加法运算。

程序如下I=imread('C:\hough.bmp');%I=rgb2gray(I);J=imread('C:\rice.bmp');I=im2double(I); %将图像转换成double型J=im2double(J);K=I+0.3*J; %两幅图像相加subplot(1,3,1);imshow(I);title('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,'C:\lena1.jpg');3 选取一幅混合图像，如相加得到的图像lenal.jpg，将混合图像与背景图像做减法运算。

MATLAB数字图像处理实验--图像基本运算一、实验目的1.理解图像点运算、代数运算、几何运算的基本定义和常见方法；2.掌握在MTLAB中对图像进行点运算、代数运算、几何运算的方法；3.掌握在MATLAB中进行插值的方法4.运用MATLAB语言进行图像的插值缩放和插值旋转5.进一步熟悉了解MATLAB语言的应用。

二、实验设备与软件1.PC计算机系统2.MATLAB软件，包括图像处理工具箱(Image Processing Toolbox)3.实验图片三、实验内容及结果分析3.1图像的点运算选择pout.tif作为实验图像，实验原理及内容参照《MATLAB图像处理编程及应用》程序代码：I=imread('pout.tif');figure;subplot(1,3,1);imshow(I);title('原图');J=imadjust(I,[0.3;0.6],[0.1;0.9]);subplot(1,3,2);imshow(J);title('线性扩展');I1=double(I);I2=I1/255;C=2;K=C*log(1+I2);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);N2=im2bw(I,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');执行结果：原图线性扩展非线性扩展灰度倒置二值化阈值0.4二值化阈值0.7实验1结果图3.2图像的代数运算选择两幅图像，一幅是原图像，一幅为背景图像，采用正确的图像代数运算方法，分别实现图像叠加、混合图像的分离和图像的局部显示效果。

实验二Matlab图像代数运算和几何变换一、实验目的1、掌握不同图像类型的转换2、掌握图像代数运算和几何变换的方法；3、掌握灰度级插值法的实验方法。

二、实验内容1、练习图像类型转换的相关命令（ind2rgb，mat2gray，grayslice，rgb2gray，rgb2ind，im2bw，ind2gray，dither）（p69-73）；2、练习课本6.3.2（p139-p143）图像代数运算的内容；3、练习图像平移 (p148)，图像比例变换（p153），图像旋转（p156），图像镜像变换（p158），图像切割（p160）Matlab实现例题；4、练习灰度级插值法（p171）。

三、实验步骤和结果1、练习图像类型转换的相关命令（ind2rgb，mat2gray，grayslice，rgb2gray，rgb2ind，im2bw，ind2gray，dither）（1）mat2gray()函数I=imread('rice.png');>> J=filter2(fspecial('sobel'),I);>> K=mat2gray(J);>> imshow(I);>> figure,imshow(K)（2）、grayslice()函数>> I=imread('snowflakes.png');>> X=grayslice(I,16);>> imview(I)imview(X,jet(16))（3）、rgb2ind()函数> RGB=imread('peppers.png');>> imshow(RGB);>> figure,imshow(RGB)>> [X,map]=rgb2ind(RGB,128);>> figure,imshow(X,map) （4）、im2bw（）函数>> load trees>> BW=im2bw(X,map,0.4);>> figure,imshow(X,map)>> figure,imshow(BW)（5）、ind2gray()函数load trees>> I=ind2gray(X,map);>> figure,imshow(X,map)>> figure,imshow(I)（6）、dither()函数>> RGB=imread('peppers.png'); >> [X,map]=rgb2ind(RGB,256); >> I=dither(RGB,map);>> BW=dither(I);>> imshow(RGB,map);>> figure,imshow(RGB,map); >> figure,imshow(BW)Result：（1）转换后图像（2）索引色图像（3）索引色图像（4）索引色图像（4）二值化后的图像（5）转换后的灰度图像（6）索引色图像（6）抖动转换图像2、练习课本6.3.2（p139-p143）图像代数运算的内容（1）加法运算I=imread('rice.png');>> figure(1),imshow(I,[])>> I2=imread('cameraman.tif')>> figure(2),imshow(I2,[])>> K=imadd(I,I2,'uint16');>> figure(3),imshow(K,[])>> I=imread('lena.bmp');>> I2=imadd(I,50);>> figure(1),imshow(I)>> figure(2),imshow(I2)（2）、减法运算>> I=imread('rice.png'); >> I2=imread('cameraman.tif'); >> I3=imsubtract(I,I2);>> figure,imview(I3)（3）乘法&除法运算>> I=imread('lena.bmp');>> I2=immultiply(I,0.5);>> figure,imshow(I)>> figure,imshow(I2)>> I3=immultiply(I,1.5);>> figure,imshow(I3)>> I4=imdivide(I,0.5);>> figure,imshow(I4)>> I5=imdivide(I,1);>> figure,imshow(I5)Result：（1）加法运算后的图像（1）加入常数后的图像（2）减法运算（3）乘以0.5后的图像乘以1后的图像除以0.5后的图像除以1后的图像3、练习图像平移 (p148)，图像比例变换（p153），图像旋转（p156），图像镜像变换（p158），图像切割（p160）Matlab实现例题；（a）图像平移>> I=imread('trees.tif');>> figure,imshow(I)>> I=double(I);>> I_movesult=zeros(size(I));>> H=size(I);>> Move_x=50;>> Move_y=50;>>I_movesult(Move_x+1:H(1),Move_y+1:H(2))=I(1:H(1)-Move_x,1:H(2)-Move_y);>> figure,imshow(uint8(I_movesult))（b）图像比例变换J=imread('trees.tif');>> figure,imshow(J);>> X1=imresize(J,2);>> X2=imresize(J,0.5);>> figure,imshow(X1)>> figure,imshow(X2)（C）图像旋转变换>> I=imread('peppers.png');>> figure,imshow(I)>> X1=imrotate(I,30,'nearest');>> figure,imshow(uint8(X1))>> X2=imrotate(I,45,'nearest');>> figure,imshow(uint8(X2))>> X3=imrotate(I,60,'nearest');>> figure,imshow(uint8(X3))>> X4=imrotate(I,90,'nearest');>> figure,imshow(uint8(X4))（d）图像镜像变换>> I=imread('forest.tif');>> I=double(I);>> figure,imshow(uint8(I));>> H=size(I);>> figure(2),>> I2(1:H(1),1:H(2))=I(H(1):-1:1,1:H(2));>> imshow(uint8(I2));>> figure,imshow(uint8(I2));>> I3(1:H(1),1:H(2))=I(1:H(1),H(2):-1:1);>> figure,imshow(uint8(I3));>> I4(1:H(1),1:H(2))=I(H(1):-1:1,H(2):-1:1);>> figure,imshow(uint8(I4));（e）图像切割>> I1=imread('peppers.png');>> I2=imcrop(I1,[75 68 220 100]);>> imview(I2)I3=imcrop(I1,[30 40 120 100]);>> imview(I3)（a）平移后的图像（b）放大后图像（b）缩小后的图像(c)旋转30°后的图像旋转45°后的图像旋转60°后的图像旋转90°后的图像（d）原始图像垂直镜像水平镜像对角镜像（e）原始图像一次切割后图像二次切割后图像4、练习灰度级插值法（p171）>> I=imread('lena.bmp');>> X1=imresize(I,1);>> X2=imresize(I,1,'bilinear');>> X3=imresize(I,1,'bicubic');>> figure,imshow(X1)>> figure,imshow(X2)>> figure,imshow(X3)最近邻差值法双线性插值法三次插值法四、实验体会在本次实验中掌握不同图像类型的转换，掌握了转换函数及其语法格式，如ind2rgb()函数将索引图像转换成真彩色。

基于MATLAB的图像处理算法优化与实现图像处理是计算机视觉领域中的重要研究方向，而MATLAB作为一种强大的科学计算软件，被广泛应用于图像处理算法的设计、优化和实现。

本文将探讨基于MATLAB的图像处理算法优化与实现的相关内容，包括算法原理、优化方法和实际案例分析。

1. 图像处理算法概述图像处理算法是对数字图像进行操作以获取所需信息或改善图像质量的方法。

常见的图像处理算法包括滤波、边缘检测、分割、特征提取等。

在MATLAB中，这些算法通常通过调用内置函数或自定义函数来实现。

2. MATLAB在图像处理中的应用MATLAB提供了丰富的图像处理工具箱，包括各种函数和工具，可以方便地进行图像读取、显示、处理和分析。

通过MATLAB，用户可以快速实现各种图像处理算法，并进行可视化展示。

3. 图像处理算法优化3.1 算法效率优化在实际应用中，图像处理算法的效率往往是一个重要考量因素。

通过对算法进行优化，可以提高算法的执行速度和性能表现。

在MATLAB中，可以通过向量化编程、并行计算等方式对图像处理算法进行效率优化。

3.2 算法精度优化除了效率外，算法的精度也是优化的重点之一。

通过调整参数、改进算法逻辑等方式，可以提高图像处理算法的准确性和稳定性。

在MATLAB中，可以通过调试代码、对比实验等方法对算法进行精度优化。

4. 实例分析：图像去噪算法优化以图像去噪算法为例，介绍如何基于MATLAB进行图像处理算法的优化与实现。

4.1 算法原理图像去噪是图像处理中常见问题之一，常用的去噪方法包括均值滤波、中值滤波、小波变换等。

这里以均值滤波为例，介绍其原理：对每个像素点周围邻域内的像素值取平均值来代替该像素值，从而达到去除噪声的目的。

4.2 算法优化在MATLAB中实现均值滤波算法时，可以通过矩阵运算来提高计算效率；同时可以调整滤波窗口大小和权重系数来优化去噪效果；还可以结合其他滤波方法进行组合优化，如联合使用中值滤波和小波变换等。

使用Matlab进行图像处理的常用函数介绍引言：图像处理是计算机科学和电子工程领域中的重要分支，它利用数字技术对图像进行各种操作和改变，以实现图像的增强、分割、恢复等目标。

而Matlab作为一种功能强大的科学计算软件，被广泛应用于图像处理领域。

本文将介绍几个常用的Matlab图像处理函数，并结合实例进行详解。

一、图像读取与显示函数1. imread函数imread函数是Matlab中用于读取图像的函数，它可以读取各种图像格式（如JPEG、PNG、BMP等）的图像文件，并将其转换为Matlab中的矩阵形式。

示例：```img = imread('image.jpg');```2. imshow函数imshow函数用于在Matlab中显示图像，它可以接受矩阵形式的图像作为输入，并在新窗口中显示出来。

此外，imshow函数还可以对显示的图像进行一些调整，如调整图像的亮度、对比度等参数。

示例：```imshow(img); % 显示读取的图像```二、图像增强函数1. imadjust函数imadjust函数可以调整图像的亮度和对比度，以增强图像的视觉效果。

它通过对图像的像素值进行映射，将原始图像灰度值的范围进行调整，从而使图像的显示效果更好。

示例：```img_adjusted = imadjust(img, [0.2 0.8], [0 1]);```2. histeq函数histeq函数可以进行直方图均衡化处理，使图像的像素值在不同灰度级之间更均匀分布，从而增强图像的对比度和细节。

示例：```img_equalized = histeq(img);```三、图像滤波函数1. imfilter函数imfilter函数实现了不同类型的图像滤波算法，包括平滑滤波、锐化滤波等。

它可以对图像的每个像素点进行卷积运算，以消除噪声、增强边缘等。

示例：```filter = fspecial('average', [5 5]); % 创建一个平滑滤波器img_filtered = imfilter(img, filter); % 对图像进行平滑滤波```2. medfilt2函数medfilt2函数是一种中值滤波算法，它可以有效地去除图像中的椒盐噪声、脉冲噪声等。