MATLAB学习笔记（五、图像处理——上）

一、Introduction to digital image

1.RGB

red、green、blue（红绿蓝）

2.三种图

（1）二值图（Binary Image）
只有black-white两种颜色
在这里插入图片描述
（2）灰度图（Greyscale Image）
下图右边每个数值其实就是一个灰度级数，并且是每个pixel（像素）都有一个灰度级数。
一般的灰度图为8-bit，那么灰度级就有2⁸-1 = 255（联系下图理解，灰度值都是在0~255）
浅红色文字：灰度级数越高，图像越亮
下图的矩阵中灰度级数 99 90 67 37就属于比较暗的区域了
在这里插入图片描述
（3）Color Image
彩色图像其实就是RGB三种单色图的叠加

二、Read and Show images

三、Image arithmetic

图像有很多运算

1.图像乘法运算 : immultiply()

Z = immultiply(X,Y) ：有以下两种用法

（1）当Y是另一幅图（或者自身）时：
Z = immultiply(X,Y) 可以进行图像乘法（相当于X .* Y）
但是要注意！若图像是 uint8 类型（我们常见都是这种8比特图），进行自乘时需要进行位数拓展
原因：如果不转换，8位 x 8位会溢出（溢出就达到饱和——全亮了）
措施：转换为16位或者64位等更高位

Y16 = uint16(Y);   % 若是自乘则为 X16 = uint16(X);
Y64 = uint64(Y);   % 若是自乘则为 X64 = uint64(X);

实例：
先
绘出图像——
在这里插入图片描述
代码如下：

I = imread('MultiplyImageExample.png');   % 取原图
subplot(2,2,1);
imshow(I);
title('原图');

subplot(2,2,2);
I16 = uint16(I);         % 转换为16位
J = immultiply(I16, I16);
imshow(J);
title('16 x 16 正常')

subplot(2,2,3)
I64 = im2double(I);      % 转换为64位
K = immultiply(I64, I64);
imshow(K);
title('64 x 64 正常');

subplot(2,2,4);
Z = immultiply(I, I);
imshow(Z);
title('8 x 8 溢出')

tips： 自乘之前图像的灰度值为40-255，自乘之后变为了1600-41416，这大大拉大了亮暗图像点之间的差距，即提高了对比度（是的，还能提高对比度…）。

（2）Y是数值时，如等于 k：
k > 1时：提高亮度
k < 1时：降低亮度

有代码有图有真相——
在这里插入图片描述
tips：
图像扩大像素，使得整幅图像变得明亮，但是对比度并没有提高，缩小像素使得变暗；
同样要注意溢出问题，若是uint8的图，任意像素值不能超过255。

2.图像加法运算 : imadd()

图像加法运算就是将两个图像叠加。

imadd(I, J)：有以下两种用法
同样要注意溢出问题，若是uint8的图，任意像素值不能超过255。

（1）当J是常数，如 J=50
就是给图像 I 的每个像素值 + 50
（2）当J是另一幅图（或者自身）时：
就是将图像 I 和图像 J 的像素值相加
在这里插入图片描述

3.Histogram Equalization : imhist()、imhisteq()

有两个函数需要注意：
（1） imhist(image)：将图像image的像素用直方图在x:0~255范围内绘制，y轴显示的是像素个数
（2） imhisteq(image) : 传回一个图像image的直方图均衡后的值，可以直接用hist(histeq(image))来绘制均衡后的直方图，或者用一个变量 Y 存起，后面也可hist(Y)间接达到同样目的。

话不多说，上代码和图——
在这里插入图片描述

tips：
我们看到，直方图均衡化后，较高灰度值的被拉的更高（亮的更亮），较低灰度值的被拉得更低（暗的更暗），即对比度提升。

4.Image Rotation : rotate()、imrotate()

图像旋转，是仿射变换的一种。

rotate(h,direction,alpha)：将图形对象 h 顺时针旋转 alpha 度。指定 h 为曲面、补片、线条、文本或图像对象。direction 是一个二元素或三元素向量，它与旋转轴原点共同确定旋转轴。
imrotate(h,direction,alpha)：将图形对象 h 逆时针旋转 alpha 度。指定 h 为曲面、补片、线条、文本或图像对象。direction 是一个二元素或三元素向量，它与旋转轴原点共同确定旋转轴。
注意：旋转轴的默认原点是图框中心。该点未必是坐标区的原点。
tips： （1）二维图像旋转比较简单，三维图像的 direction 则需要用矩阵表示，可以参考该链接 https://ww2.mathworks.cn/help/matlab/ref/rotate.html
（2）下面imrotate(I, 35, 'bilinear')的操作是将图像I 逆时针旋转35° 并将变换后的图像命名为 bilinear.

在这里插入图片描述

5.Write Image : imwrite()

用于存储文件，就可以不手动处理；了
在这里插入图片描述