matlab課程設(shè)計(jì)-matlab仿真軟件進(jìn)行圖像的輸入、輸出和格式變換

1、<p><b>　　課 程 設(shè) 計(jì)</b></p><p><b>　　課程設(shè)計(jì)任務(wù)書</b></p><p>　　學(xué)生姓名： 專業(yè)班級： </p><p>　　指導(dǎo)教師： 工作單位： 信息工程學(xué)院 </p><p>　　題 目: MA

2、TLAB仿真軟件進(jìn)行圖像的輸入、輸出和格式變換</p><p><b>　　初始條件：</b></p><p>　?、俜抡孳浖atlab</p><p>　　②數(shù)字信號處理與圖像處理基礎(chǔ)知識。</p><p>　　要求完成的主要任務(wù):</p><p>　　MATLAB仿真軟件進(jìn)行圖像的輸入、輸出

3、和格式變換。</p><p>　　要求：讀取、保存和顯示不同格式的圖像，并進(jìn)行圖像格式的相互變換如索引圖像、灰度圖像、RGB圖像和二值圖像的相互轉(zhuǎn)換</p><p><b>　　時(shí)間安排：</b></p><p>　　第15周:理論講解. </p><p>　　第20周:理論設(shè)計(jì). 仿真調(diào)試.撰寫試驗(yàn)報(bào)告,準(zhǔn)備答辯<

4、;/p><p><b>　　第21周:答辯</b></p><p>　　指導(dǎo)教師簽名： 2011年12 月 4 日</p><p>　　系主任（或責(zé)任教師）簽名： 年 月 日</p><p><b>　　目錄</b></p&g

5、t;<p>　　摘要錯(cuò)誤!未定義書簽。</p><p>　　Abstract5</p><p>　　第一章 圖像文件格式及圖像類型6</p><p>　　1．1 MATLAB支持的幾種圖像文件格式：6</p><p>　　1．2 MATLAB幾種圖像類型6</p><p>　　第二章 圖像的輸入

6、10</p><p>　　2．1從圖形圖像上讀取數(shù)據(jù)10</p><p>　　第三章 圖像的輸出12</p><p>　　3.1以圖像形式輸出（圖像的顯示）12</p><p>　　3.1.1索引圖像的顯示12</p><p>　　3.1.2灰度圖像的顯示14</p><p>　　3

7、.1.3二值圖像的顯示15</p><p>　　3.1.4 RGB圖像的顯示16</p><p>　　3.2以圖像文件的形式輸出（圖像文件形式之間的轉(zhuǎn)換）16</p><p>　　第四章 圖像的保存18</p><p>　　第五章 圖像類型轉(zhuǎn)換19</p><p>　　5.1 RGB轉(zhuǎn)換成灰度圖像19&

8、lt;/p><p>　　5.2 灰度圖像轉(zhuǎn)換為索引圖像20</p><p>　　5.3 灰度圖像轉(zhuǎn)化為二值圖像21</p><p>　　5.4 RGB圖像轉(zhuǎn)化為索引圖像22</p><p><b>　　課設(shè)總結(jié)24</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)25</b>

9、;</p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　MATLAB是集數(shù)值計(jì)算，符號運(yùn)算及圖形處理等強(qiáng)大功能于一體的科學(xué)計(jì)算語言。作為強(qiáng)大的科學(xué)計(jì)算平臺，它幾乎能夠滿足所有的計(jì)算需求。MATLAB 本身就是功能強(qiáng)大的數(shù)據(jù)可視化工具，可以通過各種形式顯示分析數(shù)據(jù)，例如灰度直方圖、等高線、蒙太奇混合、像素分析、圖層變換以及材質(zhì)貼圖等。利用可視化的圖形，不僅能夠

10、評估圖形圖像的特性，還能夠分析圖像中的色彩分布等情況。</p><p>　　本次課程設(shè)計(jì)介就是Matlab環(huán)境下的一些最基本的圖像處理操作，如讀取、保存和顯示不同格式的圖像，并進(jìn)行圖像格式的相互變換如索引圖像、灰度圖像、RGB圖像和二值圖像的相互轉(zhuǎn)換</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　MATLAB is

11、a scientific computing language that adds the function of numerical computing and graphics processing, symbols together. As a powerful scientific computing platforms, it can almost satisfy all the calculations that needs

12、. MATLAB itself is a powerful tool of data visualization that can display data through various forms, such as graylevel histogram, contours, montage mixing, pixel analysis, the layer texture and transformation. With visu

13、al graphics, it can not only evaluate image charac</p><p>　　The purpose of the practice of introducing Matlab environment is the most basic of some image processing operations, such as read, write, image inf

14、ormation and image format, size and gray telescopic; etc. Through the experiment mastery of image histograms depicts method, deepen the histogram image feature and the relationship between the shape of understanding,and

15、to deepen the understanding of histogram equalization algorithm.</p><p>　　第一章 圖像文件格式及圖像類型</p><p>　　1．1 MATLAB支持的幾種圖像文件格式：</p><p>　?、臞PEG（Joint Photogyaphic Expeyts Group）：一種稱為聯(lián)合圖像

16、專家組的圖像壓縮格式。 </p><p>　　⑵BMP（Windows Bitmap）：有1位、4位、8位、24位非壓縮圖像，8位RLE（Run length Encoded）的圖像。文件內(nèi)容包括文件頭（一個(gè)BITMAP FILEHEADER數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)）、位圖信息數(shù)據(jù)塊（位圖信息頭BITMAP INFOHEADER和一個(gè)顏色表）和圖像數(shù)據(jù)。</p><p>　?、荘CX（Windows Pa

17、intbrush）：可處理1位、4位、8位、16位、24位等圖像數(shù)據(jù)。文件內(nèi)容包括文件頭、圖像數(shù)據(jù)和擴(kuò)展色圖數(shù)據(jù)。</p><p>　　⑷TIFF（Tagged Iamge File Format）：處理1位、4位、8位、24位非壓縮圖像，1位、4位、8位、24位packbit壓縮圖像，1位CCITT壓縮圖像等。文件內(nèi)容包括文件頭、參數(shù)指針表與參數(shù)域、參數(shù)數(shù)據(jù)表和圖像數(shù)據(jù)四部分。</p><p

18、>　?、蒔NG（Portable Network Graphics）：包括1位、2位、4位、8位和16位灰度圖像，8位和16位索引圖像，24位和48位真彩色圖像。</p><p>　?、蔊IF（Graphics Interchange Format）：任何1位到8位的可交換的圖像。</p><p>　　⑺HDF（Hierarchial Data Format）：有8位、24位光柵圖像

19、數(shù)據(jù)集。</p><p>　　⑻ICO（Windows Icon resource）：有1位、4位、8位非壓縮圖像。</p><p>　?、虲UR（Windows Cursor resource）：有1位、4位、8位非壓縮圖像。</p><p>　?、蝀WD（X Windows Dump）：包括1位、8位Zpixmaps，XYBitmaps，XYPixmmmaps。

20、</p><p>　?、蟁AS（Sun Raster image）：有1位bitmap、8位索引、24位真彩色和帶有透明度的32位真彩色。</p><p>　?、蠵BM（Portable Bitmap）。</p><p>　?、裀GM（Portable Graymap）。</p><p>　　⒁PPM（Portable Pixmap）。<

21、;/p><p>　　1．2 matlab幾種圖像類型</p><p>　　MATLAB支持五種圖像類型，即二值圖像、索引圖像、灰度圖像、RGB圖像和多幀圖像陣列。</p><p>　　索引圖像：它的數(shù)據(jù)信息包括一個(gè)數(shù)據(jù)矩陣和一個(gè)雙精度色圖矩陣，它的數(shù)據(jù)矩陣中的值直接指定該點(diǎn)的顏色為色圖矩陣中的某一種。色圖矩陣中，每一行表示一種顏色，每行有三個(gè)數(shù)據(jù)，分別表示該種顏色中紅、

22、綠、藍(lán)的比例情況，所有元素值都在[0，1]內(nèi)。</p><p>　　表1-1 索引圖像的特征 </p><p>　　圖 1-1 索引圖像對應(yīng)的色度元素值</p><p>　　灰度圖像：數(shù)據(jù)矩陣中的元素值一般都在[0,1]或[0,255]之間，灰度圖像根據(jù)這些數(shù)據(jù)利用線性插值來和色圖中的顏色種類匹配?；叶葓D像一般看起來是一副黑白圖像，但是色彩明暗度較二值圖像更為豐富。

23、因?yàn)槊恳粋€(gè)像素點(diǎn)的取值在[0,1]或[0,255]之間?；叶葓D像讀入matlab中是一個(gè)二維的平面矩陣，其中行與列的乘積代表其圖片中像素點(diǎn)的個(gè)數(shù)。</p><p>　　表1-2 灰度圖像的特征</p><p>　　圖1-2 灰度圖像的色度元素值 </p><p>　　3）二值圖像：數(shù)據(jù)矩陣中的元素值只是0或1。讀入matlab也是一個(gè)二維矩陣。</p>

24、<p>　　二值圖像讀入matlab中也是一個(gè)二維的平面矩陣，但像素點(diǎn)取值只限于0，1。</p><p>　　表1-3 二值圖像的特征</p><p>　　圖1-3 二值圖像的元素值</p><p>　　4）RGB圖像：圖像中每個(gè)象素的顏色用三個(gè)數(shù)據(jù)來存儲，分別指定紅、綠、藍(lán)三原色在象素顏色中的比例關(guān)系，組成一個(gè)三維數(shù)組，讀入matlab后是一個(gè)三維的矩

25、陣。 RGB圖像就是采用紅、綠、藍(lán)作為三原色的，其中R為紅色，G為綠色，B為藍(lán)色。這樣這個(gè)三維矩陣A就可以表示成一個(gè)彩色矩陣，也就是一張數(shù)字圖像可以在matlab中讀成一個(gè)矩陣A。這個(gè)三維矩陣的第一維就是上圖中第一層代表紅色數(shù)值，第二維為第二層代表綠色數(shù)值，第三維為第三層代表藍(lán)色數(shù)值。也可以這樣理解：將索引圖像中的數(shù)據(jù)矩陣中每一個(gè)像素點(diǎn)直接加載上色圖矩陣中對應(yīng)的顏色值。</p><p>　　表 1-4 RGB圖像

26、的特征</p><p>　　圖1-4 RGB圖像的色度元素值</p><p><b>　　第二章 圖像的輸入</b></p><p>　　2．1從圖形圖像上讀取數(shù)據(jù)</p><p>　　MATLAB提供了一個(gè)重要的用于圖像文件的讀寫的指令------從圖像文件中讀取數(shù)據(jù)的imread，</p><p&

27、gt;　　imread的常見調(diào)用格式為：</p><p>　　A=imread(‘filename’,’fmt’)</p><p>　　其作用是將文件名用字符串filename表示的，擴(kuò)展名用fmt表示的圖像文件中的數(shù)據(jù)讀到矩陣A中。如果filename所指的為灰度級圖像，則A為一個(gè)二維矩陣；如果filename所指的為RGB圖像，則A為一個(gè)m×n×3的三維矩陣。Fil

28、ename表示的文件名必須在MATLAB的搜索路徑范圍內(nèi)，否則需指出其完整路徑。</p><p>　　imread的其他幾種重要的調(diào)用格式為：</p><p>　　[X,map]=imread(‘filename’,’fmt’)</p><p>　　[…]=imread(‘filename’)</p><p>　　[…] = imread(U

29、RL,…)</p><p>　　[…] = imread(…,idx)           (CUR,ICO and TIFF only)</p><p>　　[…] = imread(…,’frames’,idx)    (GIF only)</p>

30、;<p>　　[…] = imread(…,ref)           (HDF only)</p><p>　　[…] = imread(…,’BackgroundColor’,BG)    (PNG only)</p><p>　　[A,ma

31、p,alpha] = imread(…)      (ICO,CUR and PNG only)</p><p>　　上面一些參數(shù)的含義如下：idx是指讀取圖標(biāo)（cur、ico、tiff）文件中第idx個(gè)圖像，默認(rèn)值為1?！痜rame’,idx是指讀取gif文件中的圖像幀，idx值可以是數(shù)量、向量或’all’。ref是指整數(shù)值。alpha是指透明度。</p&

32、gt;<p><b>　　【例】</b></p><p>　　I=imread('E:\YOYO\work\color.jpg','jpg'); </p><p>　　%圖像數(shù)據(jù)的讀取，將圖像數(shù)據(jù)放入矩陣A中，顏色數(shù)據(jù)放入矩陣M中</p><p>　　imshow(I);title('原圖像

33、');</p><p>　　圖2-1 inread舉例說明</p><p><b>　　第三章 圖像的輸出</b></p><p>　　3.1以圖像形式輸出（圖像的顯示）</p><p>　　以圖像形式輸出，其實(shí)質(zhì)就是圖像的顯示。函數(shù)為image(imshow).</p><p><

34、b>　　.</b></p><p>　　圖3-1 圖像輸出的框圖</p><p>　　根據(jù)不同的圖像形式，有一些不同的顯示方法。</p><p>　　3.1.1索引圖像的顯示</p><p>　　索引圖像包含一個(gè)數(shù)據(jù)矩陣A，一個(gè)顏色映射矩陣map。像素顏色內(nèi)數(shù)據(jù)矩陣X作為索引值向矩陣map進(jìn)行索引。</p>&

35、lt;p>　　1．可以用下面代碼來顯示一幅索引圖像：</p><p><b>　　image（A）</b></p><p>　　colormap（map）.</p><p><b>　　【例】</b></p><p>　　I=imread('E:\YOYO\work\suoyin.jp

36、g','jpg'); </p><p>　　%圖像數(shù)據(jù)的讀取，將圖像數(shù)據(jù)放入矩陣A中，顏色數(shù)據(jù)放入矩陣M中</p><p><b>　　image(I);</b></p><p>　　colormap(map);</p><p>　　圖 3-2 索引圖的顯示舉例1</p><p

37、>　　2．使用imshow命令顯示索引圖像，則需要指定圖像矩陣和調(diào)色板:</p><p>　　Imshow(A,map)在顯示一幅索引圖像時(shí)，inshow函數(shù)將設(shè)置句柄圖形屬性來控制顏色顯示方式。</p><p><b>　　【例】</b></p><p>　　I=imread('E:\YOYO\work\suoyin.jpg&#

38、39;,'jpg'); </p><p>　　%圖像數(shù)據(jù)的讀取，將圖像數(shù)據(jù)放入矩陣A中，顏色數(shù)據(jù)放入矩陣M中</p><p>　　imshow(I,map);</p><p>　　圖 3-3 索引圖像的顯示舉例2</p><p>　　3.1.2灰度圖像的顯示</p><p>　　一幅灰度 圖像是一個(gè)數(shù)據(jù)

39、矩陣I</p><p>　　1．imshow(I,[low,high])</p><p>　　以灰度范圍[low,high]顯示圖像，如果不知道灰度范圍，可以用imshow(I,[])顯示。</p><p>　　【例】按最大灰度范圍顯示</p><p>　　命令窗口輸入：I=imread('E:\YOYO\work\attention

40、[1].jpg'); </p><p>　　%圖像數(shù)據(jù)的讀取，將圖像數(shù)據(jù)放入矩陣A中，顏色數(shù)據(jù)放入矩陣M中</p><p>　　imshow(I,[]);title('原圖像');</p><p><b>　　colorbar</b></p><p>　　圖 3-4 灰度圖像的顯示舉例1</

41、p><p>　　2． imshow(I,n)</p><p>　　顯示灰度級為n的圖像，n缺省為256。</p><p>　　【例】按256灰度級顯示</p><p>　　I=imread('E:\YOYO\work\attention[1].jpg'); </p><p>　　%圖像數(shù)據(jù)的讀取，將圖像數(shù)據(jù)

42、放入矩陣A中，顏色數(shù)據(jù)放入矩陣M中</p><p>　　imshow(I,256);title('原圖像');</p><p><b>　　colorbar</b></p><p>　　圖 3-5 灰度圖像的顯示舉例2</p><p>　　3.1.3二值圖像的顯示</p><p>

43、　　imshow(BW)</p><p><b>　　顯示二值圖像。</b></p><p><b>　　【例】顯示二值圖像</b></p><p>　　bw=imread('E:\YOYO\work\two value.jpg'); </p><p>　　%圖像數(shù)據(jù)的讀取，將圖像數(shù)

44、據(jù)放入矩陣A中，顏色數(shù)據(jù)放入矩陣M中</p><p>　　imshow(bw);title('原圖像');</p><p><b>　　colorbar</b></p><p>　　圖 3-6 二值圖像的顯示舉例</p><p>　　3.1.4 RGB圖像的顯示</p><p>　

45、　imshow(RGB)</p><p><b>　　顯示真彩色圖像。</b></p><p>　　【例】rgb=imread('E:\YOYO\work\color.jpg','jpg'); </p><p>　　%圖像數(shù)據(jù)的讀取，將圖像數(shù)據(jù)放入矩陣A中，顏色數(shù)據(jù)放入矩陣M中</p><p&

46、gt;　　imshow(rgb);</p><p>　　圖 3-7 RGB圖像的顯示舉例</p><p>　　3.2以圖像文件的形式輸出（圖像文件形式之間的轉(zhuǎn)換）</p><p>　　以圖像文件的形式輸出，其實(shí)質(zhì)是圖像文件形式之間的轉(zhuǎn)換。</p><p>　　圖 3-8 圖像文件形式的輸出框圖</p><p><

47、b>　　格式是：</b></p><p>　　imwrite(A,’filename’,’fmt’) 保存無調(diào)色板的圖像</p><p>　　imwrite(X,map,’filename’,’fmt’) 保存有調(diào)色板的圖像</p><p>　　imwrite(…,’filename’) 文件名中含格式</p><p>　　

48、imwrite(…,Param1,Vall,Param2,Val2,…) 指定保存參數(shù)</p><p>　?。ㄆ渲衖mwrite(…,Param1,Val1,Param2,Val2…)可以讓用戶控制HDF、JPEG、TIFF等一些圖像文件格式的輸出特性。）</p><p>　　在MATLAB中，默認(rèn)的保存類型是uint8。由于PNG和TIFF格式支持16位的圖像，所以保存這類圖像時(shí)，保存類

49、型就是uint16。文件格式：bmp、jpg、pcx、tif。</p><p>　　【例】將tif圖像保存為jpg圖像</p><p>　　[x,map]=imread('picture.tif');</p><p>　　imwrite(x,map,'picture.jpg','JPG','Quality&#

50、39;,75)</p><p><b>　　第四章 圖像的保存</b></p><p>　　圖像的保存一般有四種方式：</p><p><b>　　1.從菜單保存</b></p><p>　　可以保存為fig，egs,jpeg,gif,png,bmp等格式</p><p>&

51、lt;b>　　2.復(fù)制粘貼</b></p><p>　　Edit--->copy figure，在粘貼其他程序。</p><p>　　3.Saveas函數(shù) </p><p>　　Saveas(gca,filename,fileformat)</p><p><b>　　4.print函數(shù)</b>&

52、lt;/p><p>　　第五章 圖像類型轉(zhuǎn)換</p><p>　　圖5-1 圖像類型轉(zhuǎn)換框圖</p><p>　　5.1 RGB轉(zhuǎn)換成灰度圖像</p><p>　　I=imread('E:\YOYO\work\color.jpg','jpg'); </p><p>　　%圖像數(shù)據(jù)的讀取，將

53、圖像數(shù)據(jù)放入矩陣A中，顏色數(shù)據(jù)放入矩陣M中</p><p>　　K=rgb2gray(I)</p><p>　　imshow(K);</p><p>　　圖 5-2 RGB轉(zhuǎn)換成灰度圖像舉例</p><p>　　5.2 灰度圖像轉(zhuǎn)換為索引圖像</p><p>　　I=imread('E:\YOYO\work\c

54、olor.jpg','jpg'); </p><p>　　%圖像數(shù)據(jù)的讀取，將圖像數(shù)據(jù)放入矩陣A中，顏色數(shù)據(jù)放入矩陣M中</p><p>　　K=rgb2gray(I);</p><p>　　Y=gray2ind(K);</p><p>　　imshow(Y);</p><p>　　圖 5-3灰

55、度圖像轉(zhuǎn)換為索引圖像</p><p>　　5.3 灰度圖像轉(zhuǎn)化為二值圖像</p><p>　　I=imread('E:\YOYO\work\color.jpg','jpg'); </p><p>　　%圖像數(shù)據(jù)的讀取，將圖像數(shù)據(jù)放入矩陣A中，顏色數(shù)據(jù)放入矩陣M中</p><p>　　K=rgb2gray(I);

56、</p><p>　　Y=im2bw(K);</p><p>　　imshow(Y);</p><p>　　圖 5-4灰度圖像轉(zhuǎn)化為二值圖像舉例</p><p>　　5.4 RGB圖像轉(zhuǎn)化為索引圖像</p><p>　　I=imread('E:\YOYO\work\color.jpg','jpg

57、'); </p><p>　　%圖像數(shù)據(jù)的讀取，將圖像數(shù)據(jù)放入矩陣A中，顏色數(shù)據(jù)放入矩陣M中</p><p>　　[X,map]=rgb2ind(I,3);</p><p>　　imshow(X,map);</p><p>　　圖 5-5 RGB圖像轉(zhuǎn)化為索引圖像</p><p><b>　　課設(shè)總結(jié)

58、</b></p><p>　　為期一個(gè)星期的課程設(shè)計(jì)已經(jīng)結(jié)束，在這一星期的學(xué)習(xí)、設(shè)計(jì)過程中我感觸頗深。這次課程設(shè)計(jì),讓我充分利用所學(xué)過的理論知識還有自己想象的能力，另i讓我們學(xué)習(xí)查找資料的方法。通過課設(shè)，我認(rèn)識到了matlab的功能非常強(qiáng)大，使得我們在使用的時(shí)候用戶直接調(diào)用這些庫函數(shù)并賦予實(shí)際參數(shù)就能解決實(shí)際問題，具有極高的編程效率。我也熟悉了matlab的工作環(huán)境，可以很熟練的對matlab進(jìn)行常規(guī)

59、的操作，快速進(jìn)行程序編程和仿真。</p><p>　　完成任務(wù)后才發(fā)現(xiàn)這次訓(xùn)練的內(nèi)容并不算男。首先要做的工作就是熟悉matlab中的各種庫函數(shù)的格式和使用方法，其次就是針對具體圖像進(jìn)行操作，通過觀察圖像的質(zhì)量等方面的問題，來了解變換的效果。</p><p>　　當(dāng)然，結(jié)果了這次課程設(shè)計(jì)，我也發(fā)現(xiàn)了自己的很多不足。而且我很贊同通過這種課程設(shè)計(jì)來考驗(yàn)我們的動(dòng)腦能力的教學(xué)方式。這樣一方面激發(fā)了我

60、們自主學(xué)習(xí)的興趣，另一方面也鞏固了學(xué)習(xí)到的理論知識，可以從實(shí)踐中積累實(shí)際的經(jīng)驗(yàn)，而不是老停留在理論學(xué)習(xí)的階段。當(dāng)然這次設(shè)計(jì)學(xué)到的不僅僅是知識，還有如何去查閱資料。如何去高質(zhì)量的完成一份報(bào)告書等等。</p><p>　　我覺得這樣的實(shí)踐對我們現(xiàn)在的學(xué)習(xí)以及以后的工作都是很大的幫助，而且對我分析問題的方法也有很大的幫助，也使我考慮為難更加周到，更全面。</p><p>　　參考文獻(xiàn)

61、</p><p>　　[1] 王華等.MATLAB電子仿真與應(yīng)用教程.北京：國防工業(yè)出版社，2001.</p><p>　　[2] 李文鋒.圖形圖像處理與應(yīng)用.北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2006.</p><p>　　[3] 王洪元.MATLAB語言以及在電子信息工程中的應(yīng)用.北京：清華大學(xué)出版社，2004</p><p>　　[4] 劉文耀.數(shù)