图像处理——实验一matlab的基本操作和图像的读写

最新推荐文章于 2025-03-01 18:29:47 发布

SmartBoy️

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文章标签： matlab 图像处理算法

本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/qq_56910425/article/details/130410839

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该实验涵盖了MATLAB的矩阵操作，包括生成随机矩阵、转置、裁剪和置零，以及冒泡排序算法的实现。此外，还涉及图像的读取、显示、保存和信息查询，如使用imread、imshow和imwrite等函数。实验展示了图像在不同显示设置下的差异，解释了像素值范围对图像显示的影响。

摘要生成于 C知道，由 DeepSeek-R1 满血版支持，前往体验 >

实验一 matlab的基本操作和图像的读写

实验目的

掌握matlab的矩阵运算；
掌握matlab的基本语法；
掌握matlab中各种数字图像的读写与显示的函数和方法。

实验内容

生成10×10的二维随机矩阵

A = rand(10,10);

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-IB50gz0J-1682586548739)(file:///C:/Users/SmartBoy/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image002.jpg)]

a) 实现矩阵的转置和裁剪

B = A';

C = A(2:5,1:3);

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-W0PEFtda-1682586548741)(file:///C:/Users/SmartBoy/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image004.jpg)]

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-3wpJbszR-1682586548742)(file:///C:/Users/SmartBoy/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image006.jpg)]

b) 将矩阵中的第3到5行置为0，第5到7列置为0

D = A;

D(3:5,5:7) = 0;

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-mq1sJJuq-1682586548743)(file:///C:/Users/SmartBoy/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image008.jpg)]

冒泡法实现将10个元素的排序（不用自带函数）

clc

% 冒泡法实现将10个元素的排序（不用自带函数）

 

A = randi([1,100],1,10);

 

% 输出原始数组

disp('原始数组：');

disp(A);

 

for i = 1:length(A)-1

  for j = 1:length(A)-i

    if A(j) > A(j + 1)

      temp = A(j);

      A(j) = A(j + 1);

      A(j + 1) = temp;

    end

  end

end

 

% 输出冒泡排序后的数组

disp('排序后的数组：');

disp(A);

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-6mRwSmkx-1682586548744)(file:///C:/Users/SmartBoy/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image010.jpg)]

创建m文件，实现图像的读取(imread)、显示(image、imshow、imagesc)、保存(imwrite)以及信息观察(size、imfinfo)

clc;

[X,MAP]=imread('C:\Users\SmartBoy\Desktop\×÷Òµ\Í¼Ïñ´¦Àí\img\carphone.jpg','jpg');

size(X);

whos X;

imagesc(X);

colormap(gray);

imshow(X,[0 255]);

image(1,4,X);

imtool(X);

imwrite(X,'C:\Users\SmartBoy\Desktop\×÷Òµ\Í¼Ïñ´¦Àí\1.jpg','jpg');

imfinfo('C:\Users\SmartBoy\Desktop\×÷Òµ\Í¼Ïñ´¦Àí\img\car.jpg');

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-5b2ZgvuK-1682586548746)(file:///C:/Users/SmartBoy/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image012.jpg)]

运行以下代码，观察其中变量A与B的值和类型，给每行代码写上注释，并分析显示结果为何图1和图2不同，又为何图1和图3相同。

% 清除所有变量和命令窗口

clear all;

clc;

 

% 读取图像文件，并将其转换为双精度浮点型

A = imread('cameraman.tif');

B = double(A);

 

% 创建一个新的图像窗口，并在其中显示A和B的图像

figure,

subplot(1,3,1),imshow(A);   % 在第1个子图中显示A的原始图像

subplot(1,3,2),imshow(B);   % 在第2个子图中显示B的图像

subplot(1,3,3);imshow(B,[0 255]); % 在第3个子图中显示B的图像，并将其灰度级范围映射到0-255之间

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-u82e03tX-1682586548747)(file:///C:/Users/SmartBoy/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image014.jpg)]

\1) 图1显示了原始图像A，该图像是8位灰度图像，其像素值范围为0-255。
\2) 图2显示了转换后的图像B，并且仍然是8位灰度图像。使用 double(A) 将原始图像A转换为双精度浮点型图像B，像素值范围为0-1。所以，这里的imshow(B)使用了默认的灰度级映射，将像素值小于1的像素呈现为黑色，而将像素值大于1的像素呈现为白色，因此图2是一个全白的图像。
\3) 图3显示了转换后的图像B，并将其灰度级范围映射到0-255之间。使用 imshow(B,[0 255])，将像素值映射到0-255的灰度级范围内。因为图像B的像素值范围在0-1之间，所以这里对像素值进行了线性缩放，使得像素值1对应于灰度值255，像素值0对应于灰度值0。因此，图3与原始图像A相同，是一个8位灰度图像。

遇到的问题及解决方案

如何生成随机矩阵？
问题：在原本的数据集之外生成一些随机矩阵，用于测试和练习。
解决方案：使用rand函数生成随机数，再使用reshape函数将其转换成矩阵。
如何进行矩阵转置操作？
问题：如何将矩阵的行和列进行交换？
解决方案：使用transpose函数或者’操作符对矩阵进行转置操作。
如何进行矩阵裁剪操作？
问题：如何选择矩阵的一部分进行操作？
解决方案：使用矩阵索引进行裁剪操作，例如使用A(2:5,3:6)选取A矩阵中第2-5行、第3-6列的部分。
如何进行矩阵置零操作？
问题：如何将矩阵中某些数值置为0？
解决方案：使用矩阵索引选择需要置零的部分，然后将其赋值为0即可。

总结与心得

本次实验主要针对MATLAB的基本操作和图像的读写熟练掌握。通过实验，我掌握了如何生成随机矩阵，以及矩阵的转置和裁剪等操作；同时，我掌握了使用冒泡法对数组进行排序这一算法的实现方法。此外，我还学习了图像的读取、显示和保存，并对图像的大小和信息进行观察。

在实验过程中，我遇到了一些问题。例如，在操作矩阵裁剪时，我曾经忘记了加上逗号，导致出现了错误。还有，我在读取图像时，文件路径需要按照实际情况进行修改，否则会出现读取失败的情况。但是，在认真查找资料和请教老师之后，我最终成功解决了遇到的问题。

总的来说，本次实验让我更深入地了解了MATLAB的基础语法和图像处理方法。通过实际操作，我更加熟悉了MATLAB的具体操作和注意事项。这对我接下来的学习和工作都将有所裨益。

附录（源文件）

##### Code1

% A为随机二维矩阵

A = rand(10,10);

% B为矩阵A的转置

B = A';

% C为矩阵A的裁剪操作

C = A(2:5,1:3);

% D为将矩阵A中的第3到5行置为0，第5到7列置为0

D = A;

D(3:5,5:7) = 0;

##### Code2

clc

% 冒泡法实现将10个元素的排序（不用自带函数）

 

A = randi([1,100],1,10);

 

% 输出原始数组

disp('原始数组：');

disp(A);

 

for i = 1:length(A)-1

  for j = 1:length(A)-i

    if A(j) > A(j + 1)

      temp = A(j);

      A(j) = A(j + 1);

      A(j + 1) = temp;

    end

  end

end

 

% 输出冒泡排序后的数组

disp('排序后的数组：');

disp(A);

##### Code3

clc;

[X,MAP]=imread('C:\Users\SmartBoy\Desktop\作业\图像处理\img\carphone.jpg','jpg');

size(X);

whos X;

imagesc(X);

colormap(gray);

imshow(X,[0 255]);

image(1,4,X);

imtool(X);

imwrite(X,'C:\Users\SmartBoy\Desktop\作业\图像处理\1.jpg','jpg');

imfinfo('C:\Users\SmartBoy\Desktop\作业\图像处理\img\car.jpg');

##### Code4

% 清除所有变量和命令窗口

clear all;

clc;

 

% 读取图像文件，并将其转换为双精度浮点型

A = imread('cameraman.tif');

B = double(A);

 

% 创建一个新的图像窗口，并在其中显示A和B的图像

figure,

subplot(1,3,1),imshow(A);   % 在第1个子图中显示A的原始图像

subplot(1,3,2),imshow(B);   % 在第2个子图中显示B的图像

subplot(1,3,3);imshow(B,[0 255]); % 在第3个子图中显示B的图像，并将其灰度级范围映射到0-255之间