171031 Matlab数字图像处理-01-绪言

导入显示保存图像
数据类型
灰度级图像
二值图像
M函数编程
算数运算符
关系运算符
流控制
数组索引
函数句柄单元数组和结构
单元矩阵
结构
代码优化
计时函数
meshgrid函数
A final example

01.导入/显示/保存图像

导入

f = imread('chess.jpeg');
% 结尾分号抑制图像数据的输出

显示

imshow(f);

避免覆盖显示多个

imshow(f)
figure
%单独再增加一个figure窗口
imshow(g)

保存

imwrite(f,'path\filename')
%需要目录存在

指定质量保存JPEG

%q是0-100中间的一个整数，数字越小，劣化越高
q=1
%对于JPEG压缩，图像尺寸不变，但内存减少
imwrite(f,'path\filename',q)

指定质量保存TIF

imwrite(g,'filenme.tif','compression','parameter',...,'resolution',[colres, rowres])
% parameter: 指定压缩方式
% [colres, rowres]:指定分辨率 dpi

02.数据类型

常用（单字节/元素）：
unit8: [0-255]
logical: [0或1]

医学（双字节/元素）-傅里叶变换：
unit16: [0,65535] 无符号16比特整数
int16: [-32768,32767] 有符号16比特整数

单精度浮点类：4字节/元素
双精度浮点数：8字节/元素

03.灰度级图像

unit8: [0-255]
unit16: [0-65535]
doubel: [±10308\pm{10}^{308}] (8字节/元素)
single: [±10308\pm{10}^{308}] (4字节/元素)

04.二值图像

将数组A转换成逻辑数组：B=logical(A)B=logical(A)
非零元素 → 1
零元素 → 0

判断是否为逻辑数组：islogical(C)islogical(C)
是 → return 1
否 → return 0

将逻辑数组转换成数值数组
B=class−name(A)B=class-name(A)

class_name:
im2unit8( )
im2unit16( )
im2double( )
im2single( )
mat2gray( )

example: g=mt2gray(A,[Amin,Amax])g = mt2gray(A,[Amin, Amax])

当A中元素小于Amin时→0
当A中元素大于Amax时→1

05.M函数编程

M文件的组成部分
- 函数定义行
- H1行
- 帮助文本
- 函数体
- 注释

function [outputs] = fun_name(inputs)

function 总是出现在左侧
fun_name字母开头，可以任意选择
输出参数在方括号内
输入参数在圆括号内
如果函数只有单个输出参数，可以不适用括号直接给出
如果函数没有输出，则仅仅使用function即可，不需要圆括号或等号

几个常用的m文件操作函数
help function_name 查询函数的功能： H1行+帮助文本
lookfor keyword ？？？
edit averge.m 编辑m文件

06.算数运算符

矩阵算术-线性代数运算-A*B
数组算术-逐个元素运算 A.*B

% 表1.2 数字与矩阵的算术运算符，其中a与b是标量

07.关系运算符

% 表1.3 关系运算符

运算符	名称
<	小于
<=	小于等于
>	大于
>=	大于等于
==	等于
~=	不等于

% 表1.4 逻辑运算符

运算符	名称	场景
&	逐个元素“与”	数组
l	逐个元素“或”	数组
~	逐个元素或标量“非”	数组
&&	标量“与”	标量-if/while/for
ll	标量“或”	标量-if/while/for

08.流控制

%1.5 流控制语句

09.数组索引

向量的定义

v = [1 2 3 4 5 6]

向量的转置

v.'

向量的索引

v(2)  % 单个索引
v(1:3) % 切片索引
v(3:end) % 末尾索引
v([1 3 5]) % 元素索引
v(1:2:end) % 等差索引

矩阵的定义

A = [1 2 3; 4 5 6; 7 8 9]
A =1     2     34     5     67     8     9

行索引

A(2,:)

列索引

A(:,2)

-计算每一列的和

sum(A)

-计算总和

sum(A(:)) % 用单冒号将矩阵转换成列向量

逻辑索引

>> D= logical([1 0 0 ;0 1 0 ;0 0 1])D =1     0     00     1     00     0     1>> AA =1     2     34     5     67     8     9>> A(D)ans =159

矩阵单一下标索引

A(8)等效于A(2,3)

10.函数句柄、单元数组和结构

定义: 函数句柄是一种Matlab数据类型，其优点是可将函数句柄作为调用中的参量传递到另外一个函数.
两种形式：1. 简单函数句柄 2. 匿名函数句柄

% 简单函数句柄
>> f=@sin
f = @sin
>> f(pi/4)
ans =0.7071

% 匿名函数句柄，表达形式：@(input-argument-list) expressionexample-1: g = @(x) x.^2example-2: r = @(x,y) sqrt(x.^2+y.^2)

11.单元矩阵

单元矩阵提供了一种在变量名下组合一套对象（数字、字符、其他单元矩阵）的方法

f = imread('chess.jpg')
g = [1 2; 3 4]
char_array = {'a','b'}
C = {f ,g ,char_array}
C{3} % 通过相对位置查看内容-{}
C(3) % 通过相对位置参看变量的描述-()
% 注意: C单元体内为对象的副本，而非指针，故对原始对象的修改不会影响后面生成的单元矩阵

12.结构

类似单元矩阵,不同的是：结构的元素由用户定义的称为字段的名称寻址。
字段名是任意的，但需要是字母开头

exampe：

fucntion s = image_stats(f)
s.dm = size(f);
s.AI = means2(f);
s.ATrows = mean(f,2);
s.AIcols = mean(f,1);

13.代码优化

预分配数组
向量话循环

14.计时函数

tic % 前面
function % 中间
toc % 结尾

% timeit(function_name)
f = @() sin(x);
timeit(f)

15.meshgrid函数

[C,R]=meshgrid(c,r)[C,R]=meshgrid(c,r) % C列在前，R行在后

%example
>> [X,Y] = meshgrid(1:3,10:14)
X =1     2     31     2     31     2     31     2     31     2     3
Y =10    10    1011    11    1112    12    1213    13    1314    14    14
>> X+Y
ans =11    12    1312    13    1413    14    1514    15    1615    16    17

A final example

function f =twodsin2(A,u0,u0,M,N)
r = 0:M - 1; %Row coordinates
c = 0:N - 1; %Colume coordinates
[C,R] = meshgrid(c,r);
f = A*sin(u0*R+v0*C);% 测量时间
f = @() twodsin(1,1/(4*pi),1/(4*pi),512,512)
timeit(f)% 绘制图形,使用imshow自动确定范围的语法
g = twodsin(1,1/(4*pi),1/(4*pi),512,512)
imshow(g,[])

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