数字图像处理之matlab实验（一）：基本操作

1、图像即矩阵。

一幅图像在计算机中是以矩阵的形式存储。如下图所示：矩阵中的值对应图像中对应像素的亮度，值越大越亮（最亮为白色），值越小越暗（最暗为黑色）。下图搞反了，当然此目的只是为了大家看的直观。

2、图像的分类: 彩色图、灰度图和二值图。体会如何在计算机中存储。

注意：不同类型的图像数据类型不同，占用的存储空间不同。以上图为例：原图为296X395 的图像，存储彩色图像需要3个296X395 的矩阵，存储灰度图和二值图只需要1个296X395 的矩阵。彩色图像和灰度图中每个像素的数据类型是整数，二值图像的数据类型是布尔值（因为二值图像只有黑白呀）。

clear,clc,close all;
I=imread('flower.jpg');  % 读入原图像  彩色图像
GrayI = rgb2gray(I);   %彩色图转灰度图
BwI = im2bw(GrayI);   %灰度图转二值图figure,imshow(I),title("彩色图像")              % 显示图像
figure,imshow(GrayI),title("灰度图像")
figure,imshow(BwI),title("二值图像")

3、获取图像的基本信息。whos 、imfinfo

clear,clc,close all;I=imread('flower.jpg');  % 读入原图像
whos I

clear,clc,close all;fileinfo=imfinfo('flower.jpg');
W=fileinfo.Width
H=fileinfo.Height
F=fileinfo.Format %显示文件格式

注意：两个命令都可以查询图像的信息，imfinfo感觉可以查更多的信息，除了宽高之外，还有许多属性可以查。

4、图像的读取和显示

（1）图像读取。比较简单，只需要在imread(‘ ’)，引号中输入路径即可，绝对路径和相对路径都可以，使用相对路径时要注意图片是放在当前工作目录下的。

（2）图像显示。imshow() 显示图像, 注意在括号里面放的是图像对应的矩阵名。显示时，分多窗口和单窗口。figure表示新建一个窗口的意思，若打开三个窗口，则需要使用三次figure。很多时候，我们需要在一个窗口上显示多幅图像，以方便比较不同操作处理后的效果差异，因此需要用到subplot（）函数，这个函数用来控制窗口布局，以subplot（1,3,1）为例，三个参数的含义依次是，布局为1行3列，当前图片所处的位置是第1个。

可参考下面的代码理解上述内容。

clear,clc,close all;I=imread('flower.jpg');  % 读入原图像
GrayI = rgb2gray(I);
BwI = im2bw(GrayI);% 三幅图像显示在三个窗口
figure,imshow(I),title("彩色图像")              % 显示图像
figure,imshow(GrayI),title("灰度图像")
figure,imshow(BwI),title("二值图像")
% 三幅图像显示在一个窗口
figure;
subplot(1,3,1),imshow(I),title("彩色图像")              % 显示图像
subplot(1,3,2),imshow(GrayI),title("灰度图像")
subplot(1,3,3),imshow(BwI),title("二值图像")

5、永远放在代码开头的clear,clc,close all;

在上面的所有示例代码开头，都有上述命令，或者说必须有上述命令。

clear 清除工作空间中的变量，有时候，我们会在matlab中运行多个代码文件，如果两个代码文件中有同名变量，那么会造成干扰，但如果在运行时，清除掉之前运行的变量，就不会有这种干扰存在。

clc 清除命令行窗口的输入。

close all 关闭所有的窗口。

总之，上面的命令是为了给即将运行的代码一个干净的环境。

6、图像的加减乘除。

图像即矩阵，所以将图像加减乘除是有数学解释的。

在这里常常会出现问题，原因在于参与运算的两图像可能大小不一致，比如：宽高不一致，或者是数据类型不一致（彩色图和灰度图）。大家想一下，不同大小的矩阵肯定是不能加减乘除的呀！所以在报错时，先自查一下是否参与运算的两幅图像是否选择的过于随意了。

（1）图像加法

图像加法常用于图像合成。比如将一个目标放到想要的背景上。如让小车行驶在沙漠上。

注意：彩色图像或灰度图每一个像素点的取值范围是0-255，两幅图相加，可能会超过255，因此，需要减去一个标量，让小车相加后，仍然是绿色。

Back=imread('desert.jpg');
Foreground=imread('car.jpg');
result1=imadd(Foreground,-100);
result2=imadd(Back,Foreground);
result3=imadd(Back,result1);
imwrite(result1,'jiabiaoliang.jpg');
imwrite(result2,'jiabeijing.jpg');
imwrite(result3,'jiabiaoliangjiabeijing.jpg');
subplot(221),imshow(Foreground),title('原目标图');
subplot(222),imshow(result1),title('原目标图加标量');
subplot(223),imshow(result2),title('原目标图加背景');
subplot(224),imshow(result3),title('加标量图叠加背景');

（2）图像减法

图像相减主要用于目标检测。比如：监控图像中，视频中的相邻两帧相减，可以得到两幅图像的差异，即运动目标。

Back=imread('hallback.bmp');
Foreground=imread('hallforeground.bmp');
result=imabsdiff(Foreground,Back);
imwrite(result,'xiangjian.jpg');
subplot(131),imshow(Back),title('背景');
subplot(132),imshow(Foreground),title('前景图');
subplot(133),imshow(result),title('图像相减');

（3）图像乘法

图像乘法主要用于从原始图像中提取目标图像。比如：在一副图像上，我们将图像中的鸟分割出来了，分割结果是一个二值图像，那如何利用二值图像提取鸟呢，将原始图像和二值图像相乘就可以达到这个目标。

Back=im2double(imread('bird.jpg'));
Templet=im2double(imread('birdtemplet.bmp'));
result=immultiply(Templet,Back);
imwrite(result,'xiangcheng.jpg');
% imwrite(result2,'jianbeijing.jpg');
% imwrite(result3,'jianbiaoliangjiabeijing.jpg');
subplot(131),imshow(Back),title('背景');
subplot(132),imshow(Templet),title('模板(分割结果)');
subplot(133),imshow(result),title('图像相乘');

（4）图像除法

除法运算可用于校正成像设备的非线性影响，这在特殊形态的图像（如断层扫描等医学图像）处理中常常用到。图像除法也可以用来检测两幅图像间的区别，但是除法操作给出的是相应像素值的变化比率，而不是每个像素的绝对差异，因而图像除法也称为比率变换。

注意：imdivide 的参数必须是double类型，如果是整数，那么相除的结果就为0，全黑。

clear,clc,close all;I=imread('flower.jpg');  % 读入原图像
J= I * 0.43 + 90
Ip = imdivide(double(I), double(J))
subplot(131),imshow(I),title("原图像")
subplot(132),imshow(J),title("变换后图像")
subplot(133),imshow(Ip),title("图像相除")