实验一 MATLAB \ Python数字图像处理初步

一、实验目的：

1．熟悉及掌握在MATLAB\Python中能够处理哪些格式图像。

2．熟练掌握在MATLAB\Python中如何读取图像。

3．掌握如何利用MATLAB\Python来获取图像的大小、颜色、高度、宽度等等相关信息。

4．掌握如何在MATLAB\Python中按照指定要求存储一幅图像的方法。

二、实验内容：

熟悉相关图像数值计算软件环境，以及相关基本操作。

1．利用imread()函数读取一幅图像，假设其名为flower.tif，存入一个数组中；

2．利用whos 命令提取该读入图像flower.tif的基本信息；

3．利用imshow()函数来显示这幅图像；

4．利用imfinfo函数来获取图像文件的压缩，颜色等等其他的详细信息；

5．利用imwrite()函数来压缩这幅图象，将其保存为一幅压缩了像素的jpg文件,设为flower.jpg；语法：imwrite(原图像，新图像，‘quality’,q), q取0-100。

6．同样利用imwrite()函数将最初读入的tif图象另存为一幅bmp图像，设为flower.bmp。

7．用imread()读入图像：Lenna.jpg 和cameraman.jpg；

8．用imfinfo()获取图像Lenna.jpg和cameraman.jpg 的大小；

9．用figure,imshow()分别将Lenna.jpg和cameraman.jpg显示出来，观察两幅图像的质量。

10．用im2bw将一幅灰度图像转化为二值图像，并且用imshow显示出来观察图像的特征。

11．将每一步的函数执行语句拷贝下来，写入实验报告，并且将相应结果截图拷贝下来。

三、实验程序、实验结果与实验分析：

1.实验程序：

（1）脚本Test1_1实现了步骤1-6，程序代码如下：

a=imread('flower.tif');
whos a
imshow(a)
imfinfo('flower.tif')
imwrite(a,'flower.jpg','quality',10);
imwrite(a,'flower.bmp');

（2）脚本Test1_2实现了步骤7-11，程序代码如下：

b=imread('Lenna.jpg');
c=imread('cameraman.jpg');
info1 = imfinfo('Lenna.jpg');
size1 = [info1.Height, info1.Width];
info2 = imfinfo('cameraman.jpg');
size2 = [info2.Height, info2.Width];
figure;
imshow(b);
title('Lenna.jpg');
figure;
imshow(c);
title('cameraman.jpg');
grayImg=rgb2gray(b);
threshold = graythresh(grayImg);
binaryImg = im2bw(grayImg, threshold);
figure;
subplot(1, 2, 1);
imshow(grayImg);
title('原始灰度图像');
subplot(1, 2, 2);
imshow(binaryImg);
title('转换后的二值图像');

2.实验结果：

（1）脚本Test1_1实验结果(步骤1-6)：

①提取该读入图像flower.tif的基本信息

②显示图像flower.tif

③利用imfinfo函数来获取图像文件的压缩，颜色等等其他的详细信息

④将图象保存为一幅压缩了像素的jpg文件

⑤将flower.tif图象另存为bmp图像

(2)脚本Test1_2实验结果(步骤7-11)：

①获取图像Lenna.jpg和cameraman.jpg 的大小

②分别将Lenna.jpg和cameraman.jpg显示出来

③将灰度图像转化为二值图像

3.实验分析

（1）脚本Test1_1实验分析(步骤1-6)：

        1．利用imread()函数读取图像flower.tif，存入数组中；

       a=imread('flower.tif');

        2．利用whos 命令提取图像flower.tif的基本信息；

       whos a

        3．利用imshow()函数来显示这幅图像；

       imshow(a)

        4．利用imfinfo函数来获取图像的压缩，颜色等等其他的详细信息；

       imfinfo('flower.tif')

        5．利用imwrite()函数来压缩这幅图象，将其保存为jpg文件,设为flower.jpg；此处 q取10。

       imwrite(a,'flower.jpg','quality',10);

        6．利用imwrite()函数将最初的图像flower.tif另存为bmp图像，设为flower.bmp。

       imwrite(a,'flower.bmp');

（2）脚本Test1_2实验分析(步骤7-11)：

        1．用imread()读入图像：Lenna.jpg 和cameraman.jpg；

       b=imread('Lenna.jpg');
       c=imread('cameraman.jpg');

        2．用imfinfo()获取图像Lenna.jpg和cameraman.jpg 的大小；

       info1 = imfinfo('Lenna.jpg');
       size1 = [info1.Height, info1.Width];
       info2 = imfinfo('cameraman.jpg');
       size2 = [info2.Height, info2.Width];

        3．用figure,imshow()分别将Lenna.jpg和cameraman.jpg显示出来，观察两幅图像的质量。

       figure;
       imshow(b);
       title('Lenna.jpg');
       figure;
       imshow(c);
       title('cameraman.jpg');

4．用im2bw将一幅灰度图像转化为二值图像，并且用imshow显示出来观察图像的特征。使用subplot函数，使得转换前后的图像显示在一个窗口。

      threshold = graythresh(grayImg);
      binaryImg = im2bw(grayImg, threshold);
      figure;
      subplot(1, 2, 1);
      imshow(grayImg);
      title('原始灰度图像');
      subplot(1, 2, 2);
      imshow(binaryImg);
      title('转换后的二值图像');

四、思考题

1  简述MATLAB软件/Python语言的特点。

答：MATLAB使用矩阵和向量来表示数据，这使得它在矩阵计算和线性代数方面表现出色。此外，MATLAB的语法简洁且易于学习，适用于各种科学计算和数据分析领域，如信号处理、图像处理、控制系统、通信系统、金融分析和机器学习等。

2  MATLAB软件/Python语言可以支持哪些图像文件格式？

答：在MATLAB中，常见的支持格式包括BMP、JPG、PNG、TIFF等。同样，Python也支持这些格式，并且由于它拥有大量的第三方库，如PIL（Python Imaging Library）或OpenCV，它还可以支持更多的图像格式。这些库使得Python在图像处理方面有着强大的功能。

3 说明函数imread 的用途格式以及各种格式所得到图像的性质。

答：函数imread主要用于读取图像文件。在MATLAB中，你可以使用imread函数读取各种格式的图像文件，如BMP、JPG等。读取的图像数据会存储在一个数组中，数组的维度和类型取决于图像的尺寸和颜色模式。例如，灰度图像会存储为一个二维数组，而彩色图像则可能存储为一个三维数组，其中第三维表示颜色通道。对于JPG格式的图像，由于它采用有损压缩算法，读取的图像可能在某些细节上与原始图像有所差异。而BMP格式作为无压缩位图，读取的图像将保持原始数据。