使用matalab进行数字图像处理（二）

目录

图像文件的读写

1. 文件信息读取

2. 图像文件的读取         

2.1 普通格式图像读取

2.2 特殊格式图像读取

3. 图像的保存

---

图像文件的读写

1. 文件信息读取

        在MATLAB中，对图像进行操作和处理时，经常需要知道图像文件的文件名、文件格式、图像大小、图像类型、数据类型等信息，可以直接调用MATLAB函数imfinfo()来读取图像文件的信息。其调用格式如下:

        INFO = imfinfo('文件名','fmt') 或者 INFO = imfinfo('文件名.fmt')

        该函数是读取文件 文件名.fimt 的信息。其中，fmt指的是该文件的“扩展名”，INFO是一个结构数组。imfinfo()函数是MATLAB中用于读取图像文件的信息的函数。它返回一个结构数组，其中包含有关图像文件的各种信息。结构数组中的每个元素都包含有关图像文件的一组信息。

以下是imfinfo()返回的结构数组的基本内容：

1. File Information：

   • FileName: 图像文件的名称。
   • FileFormat: 图像文件的格式。
   • FileInFormat: 图像文件中包含的子格式。
   • FileOutFormat: 可用于写入图像文件的格式。
   • FileType: 图像文件的类型。
   • FileClass: 图像文件的类别（例如，uint8、uint16、double等）。
   • Compression: 图像文件的压缩类型（例如，无压缩、JPEG压缩等）。

2. Image Information:

   • ImageWidth: 图像的宽度（以像素为单位）。
   • ImageHeight: 图像的高度（以像素为单位）。
   • ImageDepth: 图像的深度（例如，2D、3D等）。
   • ImageSize: 图像的大小（以字节为单位）。
   • ImageDataType: 图像数据的类型（例如，uint8、uint16、double等）。

3. Channel Information:

   • Channels: 图像的通道数。
   • BitDepth: 每个通道的位深度。

4. Image Storage Information:

   • ByteOrder: 图像数据的字节顺序（例如，大端、小端等）。
   • ByteAlignment: 图像数据的字节对齐方式。

5. Image Processing Information:

   • Gamma: 图像的伽马值。
   • WhiteBalance: 图像的白平衡类型。

6. EXIF Information:

   • EXIF信息包含有关图像的EXIF元数据，例如光圈、快门速度、ISO速度、焦距、曝光补偿等。这些信息存储在EXIF结构的子字段中。

7. IPTC Information:

   • IPTC信息包含有关图像的IPTC元数据，例如标题、主题、关键字等。这些信息存储在IPTC结构的子字段中。

8. Image Structure Metadata:

   • 这部分包含有关图像结构的元数据，例如色彩空间、单位等。这些信息存储在ImageStructure结构的子字段中。

9. Other Information:

        其他信息可能包括有关图像的其他特定信息，例如创建时间、修改时间等。这些信息根据不同的图像格式而有所不同，但基本都包含前9个结构成员：
Fienamer                 文件名称
FileoDater                文件最后修改日期和时间《日-月-年 时:分:秒)
FileSizer                   文件大小（单位是字节)
Fommate                  文件格式或扩展名(tif、jpg png等)
FormatVersione        文件格式版本号
Widthe                      图像文件的宽度，单位为像素
Height                       图像文件的高度，单位为像素
BitDepthe                  图像文件中每一个像素所占位宽《真彩色图像每个像素占24位)
ColorIyper                 图像类型(grayscale-灰度图像，truecolor-RGB图像，imdexed-索引图像)

2. 图像文件的读取         

        在MATLAB中，图像文件的读取最主要的是利用函数imread()，该函数几乎支持MATLAB中所有的图像文件格式。根据所读取图像格式的不同以及图像类型的不同，该函数的调用格式也各不相同。

        MATLAB 可以使用 imread 函数来读取图像文件。imread  函数支持多种图像文件格式，包括 JPEG、PNG、BMP、TIFF 等。要使用不同的文件格式，只需将文件名中的扩展名更改为所需的格式即可。

2.1 普通格式图像读取

image = imread('filename.fmt') 或 (filename.fmt!)：这是使用 imread 读取图像的基本形式。需要将 'filename.fmt' 替换为要读取的图像文件的实际名称和扩展名。如果图像文件不在 MATLAB 的当前工作目录下，需要提供完整的文件路径。

% 如果图像文件在当前工作目录下，可以直接使用文件名  
img = imread('image.jpg');  
  
% 如果图像文件不在当前工作目录下，需要提供完整的文件路径  
img = imread('C:/Users/username/Documents/image.png');

[X, map] = imread('filename', 'fmt') 或 (filename.fmt')：这种形式会同时返回图像矩阵 X 和颜色映射 map。这通常用于处理 RGB 图像，其中 X 是一个 MxNx3 的三维数组，表示图像的每个像素，而 map 是一个包含颜色信息的向量。

% 读取图像文件，同时返回图像矩阵 X 和颜色映射 map  
[X, map] = imread('image.jpg');

(...) 或 (..., 'Param1', value1, 'Param2', value2, ...)：这些是参数形式的 imread，可以用来设置一些额外的选项。例如，您可以指定要读取的图像帧的索引，或者设置背景颜色等。具体的参数和设置取决于您要读取的图像类型和您需要进行的操作。

% 读取图像的第 3 帧和第 5 到 7 帧，并设置背景颜色为白色  
img = imread('animation.gif', 'frames', [3 5:7], 'BackgroundColor', 'white');

[...]=imread('URL')：这是用于从指定的 URL 读取图像的形式。你需要将 'URL' 替换为你要读取的图像的 URL。

% 从 URL 读取图像  
img = imread('http://example.com/image.jpg');

注意，imread 只能读取图像文件的内容，而不包括图像的元数据。如果你需要读取图像的元数据，可以使用 dir 函数来获取文件信息。

% 获取图像文件的宽度和高度信息  
info = dir('image.jpg');  
width = info.Width;  
height = info.Height;

2.2 特殊格式图像读取

这些特殊的图像格式读取方式，可以让你更灵活地读取和处理图像。

imread('filename', idx)：这种格式可以读取图像文件的一部分。你需要提供要读取的图像文件名（'filename'）和索引（'idx'）。索引从1开始，表示第一个帧。例如：

        imread('example.gif', 3)将读取'example.gif'的第3帧。

imread(..., 'frames', idx)：这种格式可以读取多帧图像文件的一部分。你需要提供要读取的图像文件名和索引（'idx'）。索引可以是向量，表示要读取的帧的范围。例如：                                imread('example.gif', 'frames', [1 3])将读取'example.gif'的第1帧和第3帧。

imread(..., 'BackgroundColor', BG)：这种格式可以在读取图像时指定背景颜色。你需要提供要读取的图像文件名和其他参数，并在它们之间插入'BackgroundColor'和背景颜色值（'BG'）。例如：

imread('example.png', 'BackgroundColor', 'white')将把'example.png'的背景颜色设为白色。

imread('filename', ref)：这种格式可以读取参照图像。你需要提供要读取的图像文件名（'filename'）和参照图像（'ref'）。参照图像是一个已经存在的图像矩阵，用于对读取的图像进行对齐或配准。例如：

        imread('example.jpg', ref)将把'example.jpg'对齐到参照图像'ref'。

imread(..., 'Param1', value1, 'Param2', value2, ...)：这种格式可以设置其他参数。你需要提供要读取的图像文件名和其他参数，并在它们之间插入参数名称和值。例如：        imread('example.tif', 'Compression', 'Deflate')将把'example.tif'的压缩方式设为Deflate。

3. 图像的保存

        在 MATLAB 中，imwrite 函数用于将图像数据写入到文件中。该函数的调用格式有以下几种：

imwrite(X, 'filename.fmt')：将图像数据矩阵 X 写入到名为 'filename.fmt' 的文件中。其中，'fmt' 表示图像文件的格式，例如 '.jpg'、'.png'、'.bmp' 等。

img = imread('input.jpg');  % 读取图像文件  
imwrite(img, 'output.png');  % 将图像数据矩阵写入到 output.png 文件中

        将读取名为 'input.jpg' 的图像文件，将其存储为图像数据矩阵 img。然后，使用 imwrite 函数将该图像数据矩阵写入到名为 'output.png' 的文件中。 

imwrite(X, 'filename.fmt', 'Param1', value1, 'Param2', value2, ...)：这是带有参数形式的 imwrite 函数调用。除了指定图像数据矩阵 X 和文件名之外，还可以设置其他参数，例如压缩质量、色彩空间等。这种形式允许您对写入操作进行更多的控制。

img = imread('input.jpg');  % 读取图像文件  
imwrite(img, 'output.jpg', 'Quality', 90, 'Compression', 'JPEG');  % 将图像数据矩阵写入到 output.jpg 文件中，并设置压缩质量为 90%，使用 JPEG 压缩算法

        将读取名为 'input.jpg' 的图像文件，将其存储为图像数据矩阵 img。然后，使用带有参数形式的 imwrite 函数将该图像数据矩阵写入到名为 'output.jpg' 的文件中，并设置压缩质量为 90%，使用 JPEG 压缩算法进行压缩。 

imwrite(X, 'filename.fmt', 'quality', value)：使用指定的质量值来写入图像文件。这对于 JPEG 格式的图像特别有用，可以通过调整质量参数来控制图像的压缩比。

img = imread('input.jpg');  % 读取图像文件  
imwrite(img, 'output.jpg', 'Quality', 90);  % 将图像数据矩阵写入到 output.jpg 文件中，并设置压缩质量为 90%

         将读取名为 'input.jpg' 的图像文件，将其存储为图像数据矩阵 img。然后，使用带有参数形式的 imwrite 函数将该图像数据矩阵写入到名为 'output.jpg' 的文件中，并设置压缩质量为 90%。

imwrite(X, 'filename.fmt', 'colormap', map)：将指定的颜色映射 map 应用到图像数据矩阵 X 上，并将其写入到文件中。这通常用于将彩色图像写入到单色图像文件中。

img = imread('input.png');  % 读取彩色图像文件  
gray_img = rgb2gray(img);  % 将彩色图像转换为灰度图像  
imwrite(gray_img, 'output.bmp', 'colormap', 'gray');  % 将灰度图像数据矩阵写入到 output.bmp 文件中，并设置颜色映射为灰度

        将读取名为 'input.png' 的彩色图像文件，将其转换为灰度图像并存储为 gray_img。然后，使用 imwrite 函数将该灰度图像数据矩阵写入到名为 'output.bmp' 的文件中，并设置颜色映射为灰度。