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图像的读写与基本操作

目标

掌握MATLAB中图像的读写、缩放、裁剪、翻转和颜色空间转换等基本操作。

知识点

1. 图像的读写 ：

• 读取图像 ：○ 使用 imread 函数读取图像文件。○ 支持多种格式，如 JPG、PNG、BMP 等。
• 保存图像 ：○ 使用 imwrite 函数保存图像文件。○ 可以指定保存的格式和压缩参数。

2. 图像的缩放 ：

• 使用 imresize 函数按比例缩放图像。
• imresize(img, scale)：按比例缩放。
• imresize(img, [height, width])：指定目标尺寸。

3. 图像的翻转 ：

• 旋转图像 ：○ 使用 imrotate 函数旋转图像。○ imrotate(img, angle)：顺时针旋转指定角度。
• 翻转图像 ：○ 使用 fliplr 函数左右翻转。○ 使用 flipud 函数上下翻转。

4. 图像的裁剪 ：

• 使用矩阵索引裁剪感兴趣区域。
• croppedImg = img(y1:y2, x1:x2, :)：裁剪彩色图像的感兴趣区域。
• croppedImg = grayImg(y1:y2, x1:x2)：裁剪灰度图像的感兴趣区域。

5. 颜色空间转换 ：

• RGB转灰度 ：○ 使用 rgb2gray 函数将彩色图像转换为灰度图像。
• RGB转HSV ：○ 使用 rgb2hsv 函数将彩色图像转换为HSV颜色空间。
• HSV转RGB ：○ 使用 hsv2rgb 函数将HSV图像转换为RGB图像。

示例代码

1. 图像的读写 ：

matlab

% 读取图像
img = imread('peppers.png'); % 读取彩色图像
grayImg = imread('cameraman.tif'); % 读取灰度图像
% 保存图像
imwrite(img, 'output.png'); % 保存为PNG格式
imwrite(img, 'output.jpg', 'jpg'); % 保存为JPG格式

解释 ：
• imread 函数用于读取图像文件，返回一个矩阵表示图像。
• imwrite 函数用于保存图像，可以指定格式和压缩参数。

运行结果：

2. 图像的缩放 ：

matlab

% 缩放到原尺寸的50%
scaledImg = imresize(img, 0.5);
figure; imshow(scaledImg); title('Scaled Image (50%)');
% 调整图像大小为 400x600
resizedImg = imresize(img, [400, 600]);
figure; imshow(resizedImg); title('Resized Image (400x600)');

解释 ：
• imresize 函数可以按比例缩放图像，也可以指定目标尺寸。
• 缩放因子小于1时，图像会缩小；大于1时，图像会放大。

运行结果：

3. 图像的翻转 ：

matlab

% 旋转图像
rotatedImg = imrotate(img, 90); % 顺时针旋转90度
figure; imshow(rotatedImg); title('Rotated Image (90 degrees)');
% 左右翻转
flippedImg = fliplr(img);
figure; imshow(flippedImg); title('Flipped Image (Left-Right)');

解释 ：
• imrotate 函数用于旋转图像，第二个参数是旋转角度。
• fliplr 函数用于左右翻转图像，flipud 函数用于上下翻转图像。

运行结果：

4. 图像的裁剪 ：

matlab

% 裁剪感兴趣区域
croppedImg = img(100:200, 150:250, :); % 裁剪彩色图像
figure; imshow(croppedImg); title('Cropped Color Image');
% 裁剪灰度图像
croppedGray = grayImg(50:150, 100:200);
figure; imshow(croppedGray); title('Cropped Grayscale Image');

解释 ：
• 使用矩阵索引，可以方便地裁剪出感兴趣区域。
• 对于彩色图像，需要指定三个通道；灰度图像只需指定行和列。

运行结果：

5. 颜色空间转换 ：

matlab

% RGB转灰度
grayImg = rgb2gray(img);
figure; imshow(grayImg); title('Grayscale Image');
% RGB转HSV
hsvImg = rgb2hsv(img);
figure; imshow(hsvImg); title('HSV Image');
% HSV转RGB
rgbImg = hsv2rgb(hsvImg);
figure; imshow(rgbImg); title('RGB Image');

解释 ：
• rgb2gray 函数将彩色图像转换为灰度图像。
• rgb2hsv 和 hsv2rgb 函数用于在RGB和HSV颜色空间之间转换。
运行结果：

练习 ：

1. 读取一张彩色图像，将其旋转90度并保存 ：

matlab

% 读取图像
img = imread('peppers.png');
% 旋转图像
rotatedImg = imrotate(img, 90);
% 保存图像
imwrite(rotatedImg, 'rotated_peppers.png');

运行结果：

2. 将图像裁剪为原尺寸的一半，显示并保存 ：

matlab

% 读取图像
img = imread('peppers.png');
% 裁剪图像
croppedImg = img(1:end/2, 1:end/2, :);
% 显示图像
figure; imshow(croppedImg); title('Cropped Image');
% 保存图像
imwrite(croppedImg, 'cropped_peppers.png');

运行结果：

3. 将彩色图像转换为HSV颜色空间并显示 ：

matlab

% 读取图像
img = imread('peppers.png');
% 转换为HSV
hsvImg = rgb2hsv(img);
% 显示图像
figure; imshow(hsvImg); title('HSV Image');

运行结果：