MATLAB在图像处理中的应用

信息技术与信息化 研究与探讨 2010年第 4期 55��� MAT LAB在图像处理中的应用 T he Application of MATLAB to Imag e Process 初青瑜* � do i: 10. 3969/ j. issn. 1672- 9528. 2010. 04. 16 摘 � 要 � 本文在简要介绍 MA TLAB软件的基础上,结合其图像工具箱,重点 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 了 MATLAB在图 像处理和研究中的应用。并以 数学 数学高考答题卡模板高考数学答题卡模板三年级数学混合运算测试卷数学作业设计案例新人教版八年级上数学教学计划 形态学和边缘 检测 工程第三方检测合同工程防雷检测合同植筋拉拔检测方案传感器技术课后答案检测机构通用要求培训 函数结合实现物体外轮廓的提取为 例, 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 明了 MA TLAB可以提高实验效率,快速实现研究构想,有助于研究工作的开展。 关键词 � MATLAB � 图像处理 � 数学形态学 � 边缘检测 � � Abstract � After int roducing MAT LAB and its too lkit of image, Autho r analyses the applicat ion of MAT LAB to the research of image emphat ically and realizes the outer edge detect ion of image using the funct ion of morpho logy and edge detect ion pro vided by MATLAB. It indicates that MAT LAB can en� hance ef ficiency and realize researcher� s ideas quickly. Keywords � MAT LAB � Image processing � Mathemat ical morpho logy � Edge detect ion * 山东省平度师范学校 � 266700 山东师范大学传播学院 � 250014 1 � 引言 MAT LAB是一种基于向量(数组)而不是标量 的高级程序语言,因而 MATLAB 从本质上提供了 对图像的支持。从图像的数字化过程可以看出, 数 字图像实际上就是一组有序的离散数据, 使用 MAT LAB可以对这些离散数据形成的矩阵进行一 次性的处理。因此, M AT LAB 是图像处理研究中 快速实现研究新构思的非常有用的工具。MAT� LAB推出了功能强大的适应于图像分析和处理的 工具箱,常用的有图像处理工具箱、小波工具箱及数 字信号处理工具箱。利用如此多的工具, 我们可以 方便地从各个方面对图像的性质进行深入的研究。 本文从实际应用的角度介绍了如何利用 MAT LA B 进行图像的分析和处理。 2 � MAT LAB 介绍 MAT LAB是 Matrix Laboratory 的缩写, 事实 上 MAT LAB最初就是纯粹的矩阵计算软件。如 今, M AT LAB 既表示一种交互式的数值计算软件, 又表示一门高级科学计算语言:它把计算、图示和编 程集成到一个易用的交互式环境中,用大家熟悉的 数学表达式来描述问题和求解方法,从而使许多用 C或 FORTRAN实现起来十分复杂和费时的问题 用 MATLAB可以轻松的解决。它在数值计算、数 据处理、信号处理、神经网络、优化计算、小波分析、 图像处理、统计分析、金融分析等众多的领域有着广 泛的用途。MAT LAB 不仅具有面向对象的计算机 语言特征,也初具面向任务的计算机语言的思想。 在 MAT LAB 中可用两种数据类型来存储图 像: 双精度型和 8位无符号整数型, MA TLAB中图 形命令对不同的数据类型做不同的处理。MAT� LAB支持 TIFF、JPEG、BMP、PCX、XWD 和 HDF 的图形文件格式, 支持索引、灰度、二进制、RGB 类 型的图像。MAT LAB 在图像处理中的应用都是由 相应的 MATLAB函数来实现。 3 � MAT LAB在图像处理中的应用 MATLAB中的图像处理工具箱几乎包括了经 典图像处理的所有方面,从基本的图像增强到图像 分割, M AT LAB 都提供了简便的函数调用来实现 许多经典的图像处理方法。数字图像处理工具箱函 数包括 12类: ( 1)图像文件操作和显示函数; ( 2)图 像的矩阵表示及运算函数; ( 3)图像增强函数; ( 4)图 像变换函数( 5)图像的空间变换函数; ( 6)二值形态 学操作函数; ( 7)图像分析和理解函数; ( 8)其它的一 些图像处理函数。另外 MAT LAB 提供了对多种图 像文件格式的读写和显示, 这使得 MAT LAB 在集 成环境中进行图像处理的实验模拟非常方便。下 面就 MAT LAB 在图像处理各方面的应用分别进行 介绍,并详细介绍二值形态学方法在图像处理中的 研究与探讨 信息技术与信息化 56��� 2010年第 4期 应用,并举例。 3. 1 � 数字图像文件操作和图像显示 图像显示函数不仅包括显示函数, 也包括与其 相关的读写函数、颜色空间变换函数、以及图像类型 转换函数等等。其中 imread( )为图像文件读入函 数,可用来读入 BMP、HDF、JPG、PCX、TIFF 等格 式的图像文件; imw r ite( )为图像写出函数, 仅仅用 这一个语句就可以实现将一个矩阵存储为 jpg、 bmp、t if等格式的图像文件; im show ( )、image( )为 图像显示函数。除此之外, 还提供了 rgb2hsv 等颜 色空间变换函数和 rgb2gray( )、rgb2ind( )等图像类 型转换函数。 3. 2 � 图像运算函数 MAT LAB在进行图像处理时,都是以向量、矩 阵、数组的形式表示图像并进行各种运算的。它提 供了图像的和、差等线性运算,以及卷积、相关、滤波 等非线性运算, 比如, conv2( i, j)实现两幅图像 i、j 的卷积。 3. 3 � 图像增强 图像增强是数字图像处理过程中常用的一种方 法,目的是采用一系列技术改善图像的视觉效果或 将图像转换成一种更适合于人眼观察和机器自动分 析的形式。常用的图像增强方法有灰度直方图均衡 化、灰度变换、平滑及锐化滤波。MAT LAB 中都提 供了相应的函数来实现相应的功能, 比如 hsteq ( )、 medf ilt2 ( )可以分别实现灰度直方图均衡化和中值 滤波。MATLAB直接提供的函数大多数是针对灰 度图像的,但是通过将这些函数应用到彩色图像的 每个通道,最后再合成的方法可以实现彩色图像的 增强。对于某些应用这种方法是非常简单易用的。 3. 4 � 图像变换 图像变换技术是图像处理的重要工具, 常应用 于图像压缩、滤波、编码和后续的特征抽取或信息分 析过程。MAT LAB 提供了常用的变换函数, 如 filt2( )与 iff t2( )函数分别实现二维快速傅立叶变换 及其逆变换, dct2( )与 idct2( )函数实现离散余弦变 换及其逆变换, Randon( 0与 iradon( )函数实现 Ra� don变换与逆 Radon变换。 3. 5 � 图像的边缘检测与图像分割 边缘检测是一种重要的区域处理方法, 边缘是 所要提取目标和背景的分界线,提取出边缘才能将 目标和背景区分开来。MAT LA B中提供了基本的 一些边缘检测函数, 如 Sobel、Robert、Canny 等等。 另外还提供了分水岭( w ater- shed)分割方法以及 基于区域的一些分割方法。另外还提供了大量的二 值数学形态学的函数, 如腐蚀、膨胀、开操作、闭操作 图 1 � 美国人体切片 头部数据 图 2 � 图 1对应的二值图像 取反后的图 图 3 � 对图 2进行填充 后的结果图 图 4 � 图 1对应的 外轮廓线 等等。关于数学形态学在图像分割中的应用很多, 这里我们利用数学形态学的开操作(下转第62页) 自动控制 信息技术与信息化 62��� 2010年第 4期 灯使用寿命等优点, 可以很好的满足城市照明节电 节能和绿色照明的要求。 图 7 参考文献: [ 1] � 潘琢金, 施国君. C8051Fxxx 高速 SOC 单片 机原理及应用. 北京: 航空航天大学出版社, 2002 [ 2] � 李刚,林凌. 与 8051兼容的高性能、高速单片 机- - C8051Fxxx. 北京:航空航天大学出版 社, 2002 [ 3] � 詹圣红.电力线载波技术在设施监测系统中的 应用[ D] .上海交通大学, 2007 (收稿日期: 2010�06�18) (上接第 56页)和闭操作函数与边缘检测函数结合 实现物体外轮廓的提取。对于背景与物体差别特别 明显的图像来说利用边缘跟踪的方法便可以很好的 得到物体的外轮廓, 但是这种方法不管是在高级编 程语言还是 MAT LAB 中都需要编写很长的程序, 而直接利用 MATLAB提供的数学形态学函数以及 边缘检测函数可以只用几句语句就可以得到物体的 外轮廓。以图 1的外轮廓的提取为例, 程序代码如 下: ( 1) i= im read ( �f: \ 121. jpg� ) ; ( 2) j= rgb2g ray( i) ; ( 3) bw = ~ im2bw ( j, gr ay thresh ( j) ) ; ( 4) k = inf il l ( ~ bw , �hole') ; ( 5) ed= edge ( k, 'canny') ; 语句( 1)读入图像,语句( 2)和( 3)将图像转换为 二值图像并取反, 语句( 4)实现填充二值图像, 语句 ( 5)实现了外轮廓的提取。 4 � 总结 从以上讨论可以看出, 在图像处理研究中使用 MATLAB可以大大提高实验效率, 快速实现研究 中的新构思。通过几条简单的命令就可以完成一大 串高级计算机语言才能完成的任务。随着版本的不 断提高, M ATLAB 的功能越来越强大,应用范围越 来越广泛。 参考文献: [ 1] � 潘峰, 刘文予, 朱光喜. M AT LAB 在图像处 理与研究中的应用. 计算机应用研究, 1999: 73- 75. [ 2] � 李了了, 邓善熙. MATLAB 在图像处理技术方 面的应用. 微计算机信息, 2003, 19(2) : 66- 67. [ 3] � 冈萨雷斯.数字图像处理(第二版) .北京: 电子 工业出版社, 2003, 423~ 427. (收稿日期: 2010�05�16)