計(jì)算機(jī)視覺_圖像處理 2009-12-06 16:01:34 閱讀229 評(píng)論0 字號(hào)：大中小 訂閱
1）位圖：是根據(jù)圖像的尺寸和分辨率創(chuàng)建和保存的圖像，由掃描輸入。
2）矢量圖：使用專用軟件繪制的，以數(shù)學(xué)方程式的方式保存的圖像，所以矢量圖的清晰度與分辨率無關(guān)。
3）象素：是圖像在計(jì)算機(jī)顯示中的度量單位，可以變化，可大可小。
4）分辨率：是用于度量圖像在顯示器中清晰程度的一個(gè)參數(shù)，分辨率越高，圖像越清晰。分辨率是與象素相關(guān)的，即單位長(zhǎng)度上的象素?cái)?shù)就是分辨率。由此可知，分辨率越高，象素的幾何尺寸就越小。
5）圖像文件的大?。褐敢环鶊D像在計(jì)算機(jī)中保存時(shí)所占用的磁盤空間，其大小與所用的顏色模式有關(guān)?；叶葓D像中的每一個(gè)灰度象素只占用一個(gè)字節(jié)（8位），RGB圖像中紅、綠、藍(lán)各占用一個(gè)字節(jié)。另外，圖像文件的大小也直接與其分辨率有關(guān)，原因是當(dāng)分辨率增加時(shí)，一幅圖像所包含的象素量急劇增加。
6）句柄：通俗地說就是對(duì)象的代號(hào)或標(biāo)志，它能使計(jì)算機(jī)方便地從眾多對(duì)象中找到所需要的對(duì)象并對(duì)之加以相應(yīng)的操作。MATLAB中的句柄圖形對(duì)象包括軸、文本、菜單、控制框、圖像等。
2.2 MATLAB 圖像文件格式簡(jiǎn)介
針對(duì)MATLAB的數(shù)字圖像處理功能，我們討論它可以處理的幾種圖像文件格式：
A）PCX格式?？商幚?font style="LINE-HEIGHT: normal" face="Times New Roman">1、4、8、16、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)、擴(kuò)展調(diào)色板數(shù)據(jù)。
B）BMP格式，即位圖文件，整幅圖可視為一個(gè)數(shù)字矩陣。它包括1、4、8、24位非壓縮圖像，8位RLE（行程編碼）圖像。文件內(nèi)容包含文件頭、位圖信息數(shù)據(jù)塊和圖像數(shù)據(jù)。選擇BMP格式保存一幅灰度模式圖像時(shí)，可選擇以Windows格式保存。而且在選中4位或8位位圖時(shí)，還可選壓縮（RLE）項(xiàng)，在用RLE方式壓縮保存后圖像將毫無損失。這是用得最廣的圖像格式之一，在本文中都對(duì)這種格式的圖像進(jìn)行操作。
C）HDF格式。有8位，24位光柵圖像數(shù)據(jù)集。
D）JPEG格式。是一種聯(lián)合圖像專家組的圖像壓縮格式，是目前所用對(duì)靜止灰度或彩色圖像的壓縮標(biāo)準(zhǔn)。它實(shí)際上定義了3種編碼系統(tǒng)：
a．基于DCT的有損編碼基本系統(tǒng)，可用于絕大多數(shù)壓縮場(chǎng)合；
b．用于高壓縮比、高精度或漸進(jìn)重建應(yīng)用的擴(kuò)展編碼系統(tǒng)；
c．用于無失真應(yīng)用場(chǎng)合的無損系統(tǒng)。JPEG沒有規(guī)定文件格式、圖像分辨率或所用的彩色空間模型，這使它就有可能適用于MATLAB。
D）TIFF格式。處理1、4、8、24位非壓縮圖像，1、4、8、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。它是一種用途廣泛的文件格式，其特點(diǎn)是可移植性好，幾乎所有的掃描儀及在Windows、Macintosh平臺(tái)上常用的版面設(shè)計(jì)軟件都支持TIFF文件格式。以這種格式保存的圖像文件結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，在不壓縮存放時(shí)文件比較大。
E）XWD格式。1、8位Zpixmaps, Xybitmaps, 1位XYPixmaps。
F）TGA格式。處理1、4、8、16、24位非壓縮圖像和行程編碼圖像。文件包由5個(gè)固定長(zhǎng)度字段和3個(gè)可變長(zhǎng)度字段組成。
2.3 MATLAB圖像文件類型
根據(jù)數(shù)據(jù)矩陣和圖像象素點(diǎn)顏色的匹配關(guān)系，MATLAB中的圖像可分為三類：索引圖像、灰度圖像和RGB圖像。
1）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、綠、藍(lán)的比例情況，所有元素值都在[0，1]內(nèi)。
2）灰度圖像：它的數(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。
3）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(chǔ)，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。
2.4 MATLAB中圖像的存儲(chǔ)運(yùn)算和顯示方式
在MATLAB中，數(shù)值一般都采用double型（64位）存儲(chǔ)和運(yùn)算，為了節(jié)省存儲(chǔ)空間，MATLAB為圖像提供了特殊的數(shù)據(jù)類型uint8（8位無符號(hào)整數(shù)），以此方式存儲(chǔ)的圖像稱為8位型像。函數(shù)image能夠直接顯示8位圖像，但8位型數(shù)據(jù)和double型數(shù)據(jù)在image中意義不一樣，對(duì)于索引圖像，數(shù)據(jù)矩陣中的值指定該像素的顏色種類在色圖矩陣中的行數(shù)。當(dāng)數(shù)據(jù)矩陣中的值為0時(shí)，表示用色圖矩陣中第一行表示的顏色繪制；當(dāng)數(shù)據(jù)矩陣中的值為1時(shí)，表示用色圖矩陣中的第二行表示的顏色繪制該像素，數(shù)據(jù)與色圖矩陣中的行數(shù)總是相差1。所以，索引圖像double型和uint8型在顯示方法上沒有什么不同，只是8位數(shù)據(jù)矩陣的值和顏色種類之間有一個(gè)偏差1。調(diào)用格式均為image(x); colormap(map);對(duì)于灰度圖像，uint8表示范圍[0，255]，double型表示范圍[0，1]?？梢姡?font style="LINE-HEIGHT: normal" face="Times New Roman">double型和uint8型灰度圖像不一樣，二者轉(zhuǎn)換格式為：
I8=uint8 (round (I64*255));
I64=double (I8)/255;
反之，imread根據(jù)文件中的圖像種類作不同的處理。當(dāng)文件中的圖像為灰度圖像時(shí)，imread把圖像存入一個(gè)8位矩陣中，把色圖矩陣轉(zhuǎn)換為雙精度矩陣，矩陣中每個(gè)元素值在[0，1]內(nèi)；當(dāng)為RGB圖像時(shí)，imread把數(shù)據(jù)存入到一個(gè)8位RGB矩陣中。
本軟件的處理統(tǒng)一針對(duì)BMP格式的灰度圖。在編程時(shí)圖像讀入與輸出均要求轉(zhuǎn)換為uint8型，中間運(yùn)算處理過程則要用double型。
2．5 從零開始學(xué)用MATLAB
MATLAB對(duì)于我來說是一門全新的語言，一般在編輯框中編程存盤后在命令框內(nèi)運(yùn)行，在Figure框中顯示圖像。在用它作數(shù)字圖像處理的過程中，最常碰到的問題有：
① 圖像讀入 imread (‘文件名.格式’,’格式’)，必須是上文提過的MATLAB支持的7種格式之一，而用Photoshop制作的PSD圖像保存了所有通道和圖層的信息，不能直接用MATLAB來處理。顯示圖像用imshow (h) 語句，h 為圖像句柄；在一幅圖片中顯示子圖用subplot規(guī)定子圖的位置和大小，用subimage(h)輸出子圖。輸出圖像若需要永久保存，則可用imwrite (h,map, ’filename.bmp’,’bmp’), 寫入存儲(chǔ)器。注意在該語句前要設(shè)置調(diào)色板，即map=(gray(256))。
② 結(jié)構(gòu)化程序語句寫法不同于C語言。比如if, for 之后要用end 表示這一塊結(jié)束。有關(guān)條件的語句都不用加括號(hào)，而用冒號(hào)來表示遞增，如
for i=1：3：10
表示 i從1以步長(zhǎng)3遞增到10，即做三次循環(huán)。
③ 要注意圖像格式的轉(zhuǎn)化。須知不同的圖像格式對(duì)應(yīng)不同的處理方式，如果處理與格式不符，將引起錯(cuò)誤。比如范例中的圖片lena256.bmp表現(xiàn)為灰度圖，但其實(shí)質(zhì)仍為RGB圖像。如果不用語句rgb2gray將其轉(zhuǎn)化為256級(jí)灰度圖，經(jīng)變換后圖像會(huì)變紅或變藍(lán)。
④ 數(shù)組的定義方式與C語言不同。由于C語言中含N個(gè)元素的一維數(shù)組A的下標(biāo)從0到N-1，數(shù)組定義為A[N]；同樣的數(shù)組，MATLAB規(guī)定的下標(biāo)是從1到N，所以不能再用A[N]來表示數(shù)組，只能用它表示數(shù)組的第N個(gè)元素。賦值時(shí)用A代表數(shù)組。
⑤ 由于在本演示軟件中，涉及較多點(diǎn)運(yùn)算，所以運(yùn)行速度較慢。等待時(shí)未知其是否順利運(yùn)行。這時(shí)最好在最外層循環(huán)加上計(jì)數(shù)標(biāo)志，即變量名，這樣對(duì)程序運(yùn)行的影響不大，卻可以知道程序的運(yùn)行情況，有助于查錯(cuò)。但如果在內(nèi)層循環(huán)加標(biāo)志的話，將大大減慢運(yùn)行速度。
⑥ 盡管MATLAB允許未定義使用數(shù)組，但在實(shí)際應(yīng)用中這樣經(jīng)常出錯(cuò)，特別是遇到在double和uint8型之間的轉(zhuǎn)換時(shí)。所以最好還是養(yǎng)成用前定義的習(xí)慣，避免出現(xiàn)不必要的錯(cuò)誤。
⑦ 在做完一定量的運(yùn)算后，一般要用Clear清除內(nèi)存變量，以防影響后面的程序運(yùn)行。
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