1、 MATLAB 仿真与 应用精品丛书 详解MATLAB图像函数及其应用 （配视频教程） 张 倩 占 君 陈 珊 编著 Publishing House of Electronics Industry 北京 BEIJING 内 容 简 介 MATLAB 图像处理工具箱是 目前最流行的图像处理工具之一 ，其函数能有效 地实现各种图像算法 。本书从实用角度出发 ，详细介绍 MATLAB 各种图像处理函数 ，包括图像显示 、绘图 、图像类型转换 、图像用户界面 、空间变换 、图像统计 、图像代数 运算 、图像增强 、去模糊 、滤波变换 、形态学操作 、块与邻域操作 、色彩空间变换函数等 。为加深读者对
2、 MATLAB 图像处理应用的认识 ，书中列举了 8 个 MATLAB 图像处理应用综合实例 。 本书写作结构清晰 、解释翔实 、实例丰富 。随书光盘中附有大量教学视频 ，方便读者学 习与提高 。 本书可作为 MATLAB 图像处理工作者的参考用书 。 未经许可 ，不得以任何方式复制或抄袭本书之部分或全部内容 。 版权所有 ，侵权必究 。 图书在版编目（CIP）数据 详解 MATLAB 图像函数及其应用 /张倩 ，占君 ，陈珊编著 . 北京 ：电子工业出版社 ， 2011.4 （ MATLAB 仿真与应用精品丛书 ） 配视频教程 ISBN 978-7-121-13285-8 . 详 . 张 占
3、 陈 . 算法语言 库函数 . TP312 中国版本图书馆 CIP 数据核字 （ 2011）第 061896 号 策划编辑 ：陈韦凯 责任编辑 ：桑 昀 印 刷： 装 订： 出版发行 ：电子工业出版社 北京市海淀区万寿路 173 信箱 邮编 100036 开 本： 787 1 092 1/16 印张 ： 29.75 字数 ： 761.6 千字 印 次： 2011 年 4 月第 1 次印刷 印 数： 4 000 册 定价 ： 59.00 元（含 DVD 光盘 1 张） 凡所购买电子工业出版社图书有缺损问题 ，请向购买书店调换 。若书店售缺 ，请与本社发行部联系 ，联系及邮购电话 ：（ 010）
4、88254888。 质量投诉请发邮件至 ，盗版侵权举报请发邮件至 。 服务热线 ：（ 010） 88258888。 前 言 当前信息化社会 ，图像是获取信息的最重要来源之一 。随着计算机技术的发展 ，图像处理技术已成 功应用于各个行业 ，其中 ，图像处理的算法和软件决定图像处理技术的应用效果 。MATLAB 图像处理工具箱是 目前最流行的图像处理工具之一 ，不仅包含了目前绝大部分图像处理算法 ，而且还可以通过快速编程实现新的图像处理算法 。 由于 MATLAB 图像处理工具箱函数较多 ，使用者常会忘记函数的具体用法 。本书以函数手册的形式总结了大部分常用图像函数的用法 ，方便使用者查找 。为使
5、读者更好地理解MATLAB 图像函数 ，书中函数的说明力求通俗易懂 ，并提供了函数实例 、操作录像和图像处理应用案例供读者参考 。 全书共分为 2 部分 20 章，第 1 部分 （第 1 14 章）说明 MATLAB 图像处理工具箱函数的语法 ，第 2 部分 （第 15 20 章）列举了 8 个 MATLAB 图像处理应用实例 。具体内容安排如下 ： 第第第 第 1 章章章 章 图像显示与图像文件输入图像显示与图像文件输入图像显示与图像文件输入图像显示与图像文件输入 /输出函数输出函数输出函数输出函数 本章主要讲述图像显示和图像文件输入 /输出两类基本函数 ，掌握这些函数可对MATLAB 图像
6、处理有初步认识 。 第第第 第 2 章章章 章 图形绘制图形绘制图形绘制图形绘制 MATLAB 具有强大的绘图功能 ，能够制作各种漂亮的专业数据图形 ，实现科学计算数据的可视化 。本章介绍了 MATLAB 中二维图形 、三维图形和 流场 图形 绘制 的相关函数 。 第第第 第 3 章章章 章 图像类型和类型转换图像类型和类型转换图像类型和类型转换图像类型和类型转换 图像类型对图像 的大小和显示效果有着显著的影响 。在不同图像分析场合中 ，通常对图像类型有特定的要求 ，本章详细介绍了 MATLAB 中各种常用图像类型 、颜色模型之间的 转换函数 。 第第第 第 4 章章章 章 图形用户界面工具图
7、形用户界面工具图形用户界面工具图形用户界面工具 图形用户界面工具能以交互式方式快速对图像信息进行统计分析 。本章详细介绍了MATLAB 中各类图形用户界面工具函数 ，包括图像信息工具 、对比工具 、距离工具 、像素工具、概览工具 、鼠标行为工具等函数 。 第第第 第 5 章章章 章 空间变换和图像配准空间变换和图像配准空间变换和图像配准空间变换和图像配准 在计算机图像处理中 ，图像从输入到输出贯穿着各种变换 。为使输入图像的像素位置映射到输出图像的新位置 ，需要对图像 作旋转 、平移 、放大 、缩小 、拉伸或剪切等空间变换 。本章介绍了 MATLAB 中空 间变换 和图像配准两类函数 。 第第
8、第 第 6 章章章 章 图像分析和统计图像分析和统计图像分析和统计图像分析和统计 图像分析和统计是图像处理的基本内容 ，它包括获取图像的相关信息 ，如图像像素 、等高线 、直方图 、标准差 、熵等统计数据以便进行图像的边缘检测 、边界跟踪 等分析 。本章介绍了 MATLAB 中图像分析和统计相关的函数 。 第第第 第 7 章章章 章 图像代数运算图像代数运算图像代数运算图像代数运算 图像的代数运算是指多幅图像的加 、减、乘、除运算和一般的线性运算 ，它通常是复杂图像处理的预处理步骤 。本章介绍了 MATLAB 的图像代数运算函数 。 第第第 第 8 章章章 章 图像图像图像图像 增强增强增强增
9、强 图像增强是图像处理的一个重要分支 ，是图像边缘提取 、图像分割等 操作 的基础 。通过图像增强 ，可以让原来不清晰的图像变得清晰 ，或者抑制图像的某些特征而使另外一些特征加强 。本章详细介绍了 11 个 MATLAB 图像增强函数的用法 。 第第第 第 9 章章章 章 图像去模糊图像去模糊图像去模糊图像去模糊 由于摄影条件或摄影技术的限制 ，使得很多拍摄的图片质量较低 ，比较模糊 ，掩盖了图像的真实信息 。图像去模糊技术的目的就是消除图像的模糊 ，得到一幅清晰的图片 。本章主要介绍了 MATLAB 图像处理工具箱中点扩散与光学转换函数和 4 类图像去模糊化函数 ：维纳滤波器去模糊化 、规则
10、化滤波器 去模糊化 、 Lucy-Richardson 去模糊化 、盲解卷积去模糊 。 第第第 第 10 章章章 章 线性滤波和变换线性滤波和变换线性滤波和变换线性滤波和变换 线性滤波是指对输入图像的领域进行线性算法操作得到输出图像 ，常应用于图像光滑 、锐化和边缘检测处理 。图像变换是把数字图像从空域变换到频域 ，一般是指图像的正交变换 ，常应用于图像去噪 、图像压缩 、特征提取和图像识别处理 。本章介绍了 MATLAB 中线性滤波和变换的相关函数 。 第第第 第 11 章章章 章 形态学操作形态学操作形态学操作形态学操作 数学形态学运算是由一组形态学的代数运算子组成 ，其基本思想是用具有一
11、定形态的结构元素找到图像中的对应形状以达到图像分割识别的目的 ，最基本的操作为膨胀和腐蚀 。本章详细介绍 MATLAB 中形态学操作函数 ，并列举了大量实例供读者参考 。 第第第 第 12 章章章 章 图像的块和邻域处理图像的块和邻域处理图像的块和邻域处理图像的块和邻域处理 图像块操作是将图像的数据划分成同样大小的矩形区域的操作 ，它是图像分析和图像压缩的基础 。由于图像划分为图像块后可以转化为矩阵或向量运算 ，因此 ，可以加快图像处理的速度 。本章介绍了 MATLAB 中图像块和邻域处理相关函数的用法 。 第第第 第 13 章章章 章 颜色映射表和色彩空间颜色映射表和色彩空间颜色映射表和色彩
12、空间颜色映射表和色彩空间 图像处理中常使用 RGB 的值来代表颜色值 。除了 RGB 色彩空间外 ，还有其他的颜色空间，如 HSV， YCbCr， NTSC 等来表示色彩 ，有时利用这些色彩空间来表示图像和进行计算会更加直观和简单 。本章介绍了 MATLAB 中颜色映射表和色彩空间 相关函数的用法 ，并列举了函数实例供读者参考 。 第第第 第 14 章章章 章 其他常用函数其他常用函数其他常用函数其他常用函数 本章介绍了 MATLAB 图像处理工具箱中其他常用函数 ，包括图像处理工具箱参数 、演示帮助 、鼠标选择 、检查有效性等函数 。 第第第 第 15 章章章 章 图像配准实战图像配准实战图
13、像配准实战图像配准实战 图像配准是对取自不同时间 、不同传感器或不同视角的同一景物的两幅图像或多幅图像进行匹配 、叠加的过程 ，其主要目的是去除或者抑制待配准图像和参考图像之间在几何上的不一致 ，包括平移 、旋转 、缩放和畸变 ，并融合 这些数据从而得到被测对象更完整的信息 。本章提供了不同角度拍摄图像的配准实例 。 第第第 第 16 章章章 章 图像区域生长分割实战图像区域生长分割实战图像区域生长分割实战图像区域生长分割实战 区域生长是将具有相似性质的像素集合起来构成一个区域 ，实质就是将具有 “相似 ”特性的像素连接成区域 。这些区域是互不相交的 ，每个区域都满足特定区域的一致性 。本章提
14、供了图片中的人物 区域生长分割 、脑部图像中的白质 区域生长分割 两个实例 。 第第第 第 17 章章章 章 交通视频车辆检测交通视频车辆检测交通视频车辆检测交通视频车辆检测 实战实战实战实战 在智能交通系统中 ，通常要对车辆进行检测和跟踪以得到相关交通参数 ，其中运动物体的提取是车辆检测的必要步骤 。本章提供了一个提取交通视频中面积最大 的浅颜色轿车的程序 。 第第第 第 18 章章章 章 人脸区域定位人脸区域定位人脸区域定位人脸区域定位 实战实战实战实战 人脸识别是采用机器对人脸图像进行分析处理 ，从而提取出有效的识别信息 ，达到身份辨认的目的 。本章提供了一个简单的人脸区域定位程序 。
15、第第第 第 19 章章章 章 图像特征提取实战图像特征提取实战图像特征提取实战图像特征提取实战 在很多应用领域 ，研究人员需要对测量的图像结果进行目标物体的特征提取 。图像特征提取需要根据目标物体的属性 、图像质量 、图片内容等应用不同的算法 。本章提供了材料丝状腐蚀区域提取 、图像中圆形目标提取两个实例 。 第第第 第 20 章章章 章 图像分形维计算图像分形维计算图像分形维计算图像分形维计算 实战实战实战实战 基于分形的图像处理在材料科学 、目标识别 、特征评估等领域得到广泛应用 。分形中有一个重要的概念 ：分形维 ，它的值反映了 物体 的形状特性 ，给出了一个关于集合的复杂度 、不规整度
16、的定量回答 。本章举例说明了灰度图像的差分盒维法计算过程 ，供读者参考 。 本书由 张倩 、占君 、陈珊 编著 ，在本书编著过程中 ，得到了北京理工大学智能机器人研究所贾东永博士的帮助 ，在此对他表示衷心的感谢 。参与本书编著的还有 张玉兰 、李龙 、魏勇、王华 、李辉、刘峰 、徐浩 、李建国 、马建军 、唐爱华 、苏小平 、朱丽云 、马淑娟 、周毅 、张浩、张乐 、李大勇 、王云 等，在此 ，对以上人员致以诚挚的谢意 ！ 在本书的编 著过程中参考了大量 MATLAB相关书 籍及 matlabsky论坛 、研学论坛 、 MATLAB中文论坛 、仿真论坛上的资源 ，在此 ，对相应作者一并表示感谢
17、 ，同时对各位 MATLAB的网友给予的启发和帮助表示感谢 。 由于时间仓促 ，加之作者水平和经验有限 ，书中疏漏甚至错误在所难免 ，希望广大读者批评指正 ，我们的电子邮箱是 zhanjun-。 编著者 2011 年 3 月 目 录 第1章 图像显示与图像文件输入/输出函数 1 1.1 图像显示函数 1 1.1.1 immovie 创建视频结构数组 1 1.1.2 implay 在视频播放工具中播放视频 1 1.1.3 imshow 显示图像 3 1.1.4 colorbar 显示颜色条 7 1.1.5 imtool 显示图像工具 8 1.1.6 montage 在矩形框中显示多帧图像序列 1
18、1 1.1.7 subimage 在图形窗口或窗口的分区中显示图像 14 1.1.8 warp将图像显示到纹理映射表面 16 1.1.9 image显示图像对象 17 1.1.10 movie播放视频 19 1.1.11 line创建线 条 22 1.2 图像文件输入 /输出函数 25 1.2.1 imwrite把图像写入图形文件中 25 1.2.2 imread从图像文件中读取图像 26 1.2.3 analyze75info从 analyze7.5 数据集头文件中读取信息 30 1.2.4 analyze75read读取 analyze7.5 数据 30 1.2.5 dicomanon修改
19、 DICOM 文件 31 1.2.6 dicomdict获得 DICOM 数据目录 31 1.2.7 dicominfo从 DICOM 文件中读取元数据信息 32 1.2.8 dicomlookup寻找 DICOM 文件的属性 34 1.2.9 dicomread从 DICOM 文件中读取图像 34 1.2.10 dicomuid生成 DICOM 文件标识符 35 1.2.11 dicomwrite把图像写入 DICOM 文件 36 1.2.12 getframe获取动画帧 36 1.2.13 imfinfo返回图形文件的信息 38 1.2.14 hdrread读取 HDR 图像 40 1.2
20、.15 hdrwrite将 HDR 图像写入文件 40 1.2.16 interfileinfo从 Interfile 文件中读取图像信息 42 1.2.17 interfileread从 Interfile 文件中读取图像 42 1.2.18 makehdr创建 HDR 图像 42 1.2.19 nitfinfo从 NITF 文件中读取元数据信息 44 1.2.20 nitfread从 NITF 文件中读取图像 45 第2章 图形绘制 46 2.1 MATLAB 二维图形绘制 46 2.1.1 plot绘制二维平面图 46 2.1.2 figure创建图形窗口 50 2.1.3 subplo
21、t分区绘图 52 2.1.4 set设置图像属性 55 2.1.5 axis设置坐标轴 57 2.1.6 xlabel/ylabel/zlabel添加坐标轴标注 60 2.1.7 title 添加图名 61 2.1.8 legend添加图例 62 2.1.9 hold图形保持 66 2.1.10 ginput获取指定点坐标值 66 2.1.11 semilogx/semilogy设置 x/y 轴单对数坐标轴 68 2.1.12 loglog设置双对数坐标 69 2.1.13 fill图形填充 70 2.1.14 bar/barh条形图 71 2.1.15 pie圆饼图 73 2.1.16 st
22、airs阶梯图 74 2.1.17 hist直方图 75 2.1.18 rose角度直方图 76 2.1.19 stem离散序列数据杆状图 77 2.1.20 errorbar误差棒形图 78 2.1.21 compass罗盘图 78 2.1.22 feather羽毛图 （速度向量图 ） 80 2.1.23 polar极坐标图 80 2.1.24 zoom图形缩放 81 2.1.25 clf清除当前图形窗口 85 2.1.26 contourf绘制二维等高线图 85 2.2 三维图形绘制 87 2.2.1 plot3绘制三维图 87 2.2.2 surf绘制三维阴影曲面图 88 2.2.3 m
23、esh绘制参数网状表面图 90 2.2.4 view设置三维图形视图 91 2.2.5 contour绘制曲面等高线 93 2.2.6 contour3绘制三维等高线 95 2.2.7 waterfall绘制瀑布图 96 2.2.8 quiver绘制箭袋图 97 2.2.9 fill3填充三维图 98 2.2.10 clabel标注等高线高度 99 2.2.11 pcolor绘制伪彩色图 100 2.2.12 meshgrid转换区域为数组 102 2.2.13 pie3三维圆饼图 103 2.2.14 comet3绘制三维 彗星图 104 2.2.15 surfl绘制带光照模式的三维曲面图 105 2.2.16 sphere三维球体 107 2.2.17 cylinder三维圆柱图 107 2.2.18 light光照
