MATLAB的图像显示方法-matlab图像处理第16期(附完整代码)

MATLAB的图像显示方法

目的

了解 MATLAB 的基本功能及操作方法，掌握如何使用 MATLAB 产生和显示典型离散信号。通过学习 MATLAB 中图像处理的基本命令与方法，帮助用户有效进行数字信号处理和图像处理任务。

内容

在 MATLAB 中，序列通常用矩阵向量表示，但是它不包含采样信息（即序列的位置信息）。因此，表示一个序列时需要建立两个向量：一个是时间序列（或称位置序列）n，另一个是取值序列 x。例如，时间序列可以表示为：

n = [..., -3, -2, -1, 0, 1, 2, 3, ...]

对应的取值序列 x 可以表示为：

x = [..., 6, 3, 5, 2, 1, 7, 9, ...]

一般情况下，程序从 n=0 的位置开始。对于多维信号，需要使用矩阵表示，其中矩阵的每个列向量表示一个一维信号。

在数字信号处理中，常见的信号类型包括：指数信号、正弦信号、余弦信号、方波信号和锯齿波信号等。在 MATLAB 中，可以分别使用 exp、sin、cos、square、sawtooth 等函数来生成这些信号。

用 MATLAB 编写程序，产生长度为 N（由输入确定）的序列：

1. 单位冲击响应序列

   使用 MATLAB 中的 zeros 函数实现单位冲击响应序列：

   t = -20:1:20;
   X = zeros(size(t));
   X(21) = 1;  % 设置冲击响应在n=0处为1
   plot(t, X);
   

2. 单位阶跃序列

   使用 ones 函数实现单位阶跃序列：

   t = -20:1:20;
   X = zeros(size(t));
   X(21:41) = ones(1, 21);  % 设置阶跃响应从n=0开始为1
   plot(t, X);
   

3. 正弦序列

   正弦序列通过 sin 函数生成：

   N0 = 20;
   w = 0.5;  % 正弦波的频率
   n = -N0:0.5:N0;
   y = sin(w * n);
   plot(n, y);
   

4. 指数序列

   指数序列的表达式为 X(n) = a^n，可以通过以下代码生成：

   N0 = 20;
   a = 1.1;  % 指数衰减因子
   n = -N0:2:N0;
   X = a .^ n;
   plot(n, X);
   

5. 复指数序列

   使用 exp 函数生成复指数序列，并绘制其实部、虚部、幅值和相位图：

   a = -0.2; b = 0.5; K0 = 4; N = 40;
   n = -N:1:N;
   t = K0 * exp(a + 1i * b) .^ n;
   
   % 绘制实部、虚部、幅值和相位
   figure;
   subplot(2, 2, 1);
   plot(n, real(t)); title('Real Part');
   subplot(2, 2, 2);
   plot(n, imag(t)); title('Imaginary Part');
   subplot(2, 2, 3);
   plot(n, abs(t)); title('Magnitude');
   subplot(2, 2, 4);
   plot(n, angle(t)); title('Phase');
   

练习

1. 图像读写和显示函数的使用方法

   使用 MATLAB 进行图像读写和显示：

   RGB = imread('D:\pic\DIP3E_CHO1\Fig0101(1921 digital image).tif');  % 读取图像
   

2. 图像显示

   • 单个图像显示：

     f = imread('D:\pic\DIP3E_CHO1\Fig0101(1921 digital image).tif');
     whos f;  % 查看图像变量信息
     imshow(f);  % 显示图像
     [m, n] = size(f);  % 输出图像大小
     

   • 同屏显示多个图像：使用 subplot 命令将显示区域分成多个子区域，在不同区域中显示不同图像：

     figure(1);
     subplot(2, 2, 1);  % 取2×2个子屏中的第一个子屏
     imshow(I1);  % 显示第一个图像
     subplot(2, 2, 4);  % 取2×2个子屏中的第四个子屏
     imshow(I4);  % 显示第四个图像
     

3. 数字图像处理中常用的 MATLAB 函数

   • size()：获取数组的大小。
   • zeros()：生成一个全为零的数组。
   • fft2()、ifft2()：二维快速傅里叶变换和反变换。
   • imhist()：计算图像的直方图。
   • histeq()：图像直方图均衡化。
   • imrotate()：图像旋转。
   • imnoise()：添加噪声到图像中。
   • edge()：边缘检测。
   • title()：设置图像标题。
   • xlabel()、ylabel()：设置图像坐标轴标签。

参考文献：

1. Rafael C. Gonzalez, Richard E. Woods, and Steven L. Eddins. 2003. Digital Image Processing Using MATLAB. Prentice-Hall, Inc., USA.
2. 阮秋琦. 数字图像处理（MATLAB版） [M]. 北京：电子工业出版社, 2014.
3. 冈萨雷斯. 数字图像处理（第三版） [M]. 北京：电子工业出版社, 2011.