实验八
数字图像处理初探
一、实验目的
了解有关数字图像处理的基本概念，熟悉Matlab软件中关于数字图像处理的基本命令，掌握利用Matlab软件进行数字图像处理的简单方法。
二、相关知识
随着计算机技术的日益发展和普及，数字图像处理技术已经从专业术语变成了普通老百姓的日常用语。其实，图像处理是一门实用的学科，同时又需要一定的理论基础，其理论与许多数学方法相关。
系统地学习数字图像处理需要相当长的时间，我们这里通过一个实验，使大家能够利用Matlab软件对数字图像处理有一个基本概念，能够完成一些基本的操作。
首先，数字图像以一定的格式存放在计算机的存储器中（如磁盘），常见的格式有BMP，TIF，PCX等等，因此我们要进行数字图像处理，需要完成的第一项工作就是把图像读到计算机的内存中，以便进行进一步的处理。在Matlab中，函数imread()完成此项工作。我们用下面一小段Matlab语句即可实现将图像“rice.tif”显示在一个图像窗口的左边，将其轮廓图显示在该窗口的右边。
I=imread('rice.tif');
subplot(1,2,1);
imshow(I)
subplot(1,2,2);
imcontour(I);
这里，imread(‘rice.tif’)将磁盘上的图像文件rice.tif读入内存变量I中，subplot(1,2,1)生成一个可以横向放置2幅图像的窗口，并设置下一显示位置在左边，imshow(I)显示图像I，subplot(1,2,2)准备下一图像的显示位置，imcontour(I)生成图像I的轮廓并显示在窗口的右边，其结果如下：
数字图像一般可分为二值图、灰度图和真彩图等几类。
我们再看下面一段程序：
bw=imread('text.tif');
bw2=imcomplement(bw);
subplot(1,2,1),imshow(bw)
subplot(1,2,2),imshow(bw2)
这里函数imcomplement(bw)完成对二值图像text.tif（bw）的求补运算，（即原来黑的变白的，原来白的变黑的。）其结果如下：
该函数也可以用于灰度图像，此时图像的数据被255减，关于灰度图像的结果如下：
在Matlab中，函数imresize(X,M,method)可用来改变图像的大小，其中X表示图像，实数M>0是放大倍数，method用来选择计算数据的方法，其可取值及意义分别为：
‘nearest’—最近邻插值法，’bilinear’—双线性插值法，’bicubic’—双三次插值法。
我们看下面这段程序：
I=imread('circuit.tif');
J=imresize(I,1.25);
imshow(I)
figure,imshow(J)
程序运行后得到如下的结果：
也可以指定目标图像的大小，此时imresize()的调用格式为：
Y=imresize(X,[320,480])
其中[320,480]表示将图像的大小调整为320X480。
函数imrotate对图像进行旋转操作，我们看如下的程序段：
I=imread('cameraman.tif');
J=imrotate(I,-15,'bilinear');
K=imrotate(I,-15,'bilinear','crop');
imshow(I)
figure,imshow(J)
figure,imshow(K)
程序运行后得到如下的结果：
左边是原图，中间和右边旋转后的结果，注意右边的图像和中间图像的区别，右边的图像是由参数’crop’ 实现的，该参数表示将旋转后的图像取与原图像相同的中心部分输出。
三、实验内容
1．从磁盘上读入图像’moon.tif’，将其显示在一个可以显示2幅图像的窗口中的左边，求出 ’moon.tif’的轮廓，并将其显示在上述窗口的右边。
2．从磁盘上读入图像’saturn.tif’，将该图像显示在一个可以显示4幅图像（两行两列）的左上角显示该图像；求出该图像的补图像，将结果显示在右上角；将原图分别顺时针旋转45度和逆时针旋转45度，保持输出图像大小不变，将结果分别显示在左下角和右下角。
3．从磁盘上读入图像’cameraman.tif’，将其分别放大到1.5倍（用’bilinear’方法）和2.6倍（用’bicubic’方法），显示在不同的图像窗口中。
4．从磁盘上读入图像’lena.tif’，将其放大2倍，并将结果用BMP格式以’lena.bmp’为文件名，写入磁盘。（用imwrite命令，该命令的用法请用help imwrite查看）
5．完成实验报告。