基于Matlab的图像的数据分析

I目录摘要................................................................IAbstract...........................................................II正文................................................................11.设计项目要求与说明............................................12.软件流程分析..................................................23.调试和实验数据分析............................................33.1数据采集.................................................33.1.1图像读取............................................33.1.2图像鉴别与转换......................................53.2数据统计处理.............................................63.2.1最大值计算..........................................63.2.2最小值计算..........................................73.2.3均值计算............................................83.2.4中值计算............................................93.2.5和计算.............................................103.2.6标准差计算.........................................113.2.7协方差计算.........................................123.2.8相关系数计算.......................................143.2.9灰度直方图绘制.....................................153.3快速傅里叶变换..........................................16小结与体会.........................................................17参考文献...........................................................18附录...............................................................19源程序.........................................................19I摘要课程设计的主要目的就是安排学生进行基础理论、基本技能的强化训练，提高学生的基础理论知识、基本动手能力，提高人才培养的基本素质。根据本专业需求和特点，需要在数学基础知识、基本技能方面进行强化训练，使学生对常用的数据分析与处理原理及方法有较为全面的了解，能够运用相关软件进行模拟分析。并帮助学生掌握基本的文献检索和文献阅读的方法，同时提高学生正确地撰写论文的基本能力，本次课程设计主要是运用MATLAB软件来处理图像，而且主要是学会使用该软件中与图像信息显示、分析和处理的有关函数的调用，本次课程设计运用的主要函数为imread、imshow、double、max、min、mean2、median、sum、std2、isgray、rgb2gray、imhist、fft2、ifft2等，通过调用这些函数来实现图像显示、数据分析和图像处理即傅里叶变换。关键字：MATLAB软件数据分析图像处理IIAbstractThebasisofcurriculumdesignisthemainpurposeofallowingstudentstocarryoutbasictheory,basicskillstrainingtoenhancestudentsknowledgeofbasictheory,basicpracticalabilitytoimprovethebasicqualityofpersonneltraining.Accordingtotheprofessionalneedsandcharacteristics,theneedforbasicknowledgeinmathematics,basicskillstrainingtoenablestudentstocommonlyuseddataanalysisandtheoryandmethodstodealwithamorecomprehensiveunderstandingof,relatedtotheuseofsimulationsoftware.Andtohelpstudentsmasterbasicreadingliteraturesearchanddocumentationofmethods,whileimprovingthestudentscorrectlythebasicabilitytowritepapers,thisisthebasisofcurriculumdesigntodealwiththeuseofMATLABsoftware,images,andmainlylearnhowtousethesoftwarewiththeimageinformationdisplay,analysisandprocessingofthefunctiontobecalledthebasisfortheuseofcurriculumdesignforthemainfunction,includingimread,imshow,double,max,min,mean2,median,sum,std2,isgray,rgb2gray,imhist,fft2,ifft2andsoon,throughthecallthesefunctionstoachieveimagedisplay,dataanalysisandimageprocessingthattheFouriertransform.Keywords:MATLABsoftwareDataanalysisImageprocessing1正文1.设计项目要求与说明在F:\images目录下放有两幅灰度图片“达芬奇-蒙娜丽莎.jpg”“杜尚-蒙娜丽莎.jpg”和一幅非灰度图片“达芬奇-蒙娜丽莎.png”，打开MATLAB软件，调用与图像相关的函数读取这三幅图像，求出第一幅图像的最大值、最小值、均值、中值、和、标准差，并求出前两幅图像图像的协方差、相关系数。以上是对图像的数据分析，还可以调用MATLAB中的函数对图像（第三幅）进行处理，例如灰度处理、灰度直方图绘制、快速傅里叶变换等。图1原始图像及存放位置22.软件流程分析启动MATLAB软件，调用imread()函数读入三幅图像文件的数据，分别存放在A、B、C三个矩阵中，调用imshow()函数可以显示图像，对矩阵A调用max()、min()、mean2()、median()、sum（）、std2()函数求出第一幅图像的最大值、最小值、均值、中值、和、标准差，利用定义对矩阵A、B进行相关运算求出前两幅图像的协方差、相关系数。对矩阵C调用isgray()函数判断其是否为灰度图像，若返回值为0则调用rgb2gray()函数将其转换为灰度图像，调用imhist()函数绘制灰度直方图，调用fft2()、ifft2()函数对图像进行傅里叶变换和傅里叶逆变换。流程图如下：是否转换成灰度图像结束判断第三幅图像是否为灰度图像？绘制灰度直方图、进行快速傅里叶变换与逆变换，显示逆变换后的图像求矩阵A、B的协方差与相关系数求矩阵A的最大值、最小值、均值、中值、和、标准差启动MATLAB读入图像数据，存放在矩阵A、B、C中矩阵A、B、C中数据转换成double类型显示图像图2程序流程图33.调试和实验数据分析3.1数据采集3.1.1图像读取MATLAB中从图像文件中读取数据用函数imread(),这个函数的作用就是将图像文件的数据读入矩阵中，此外还可以用imfinfo()函数查看图像文件的信息。调用imshow()函数显示图像，double()函数是数据类型转换函数，将非double型数据转换成double型，图像数据及图像信息的读取源程序如下：（以第一幅图像为例）源程序1：A=imread('F:\images\达芬奇-蒙娜丽莎.jpg');%图像数据的读取，%将图像数据放入矩阵A中A=double(A);%A中数据转换成double型info_A=imfinfo('F:\images\达芬奇-蒙娜丽莎.jpg')%读取图像信息imshow(A)%显示图像运行源程序结果如下：info_A=Filename:'F:\images\达芬奇-蒙娜丽莎.jpg'FileModDate:'31-十二月-201216:44:15'FileSize:12850Format:'jpg'FormatVersion:''Width:255Height:333BitDepth:8ColorType:'grayscale'FormatSignature:''4NumberOfSamples:1CodingMethod:'Huffman'CodingProcess:'Sequential'Comment:{}Orientation:1XResolution:200YResolution:200ResolutionUnit:'Inch'Software:'ACDSystemsDigitalImaging'DateTime:'2009:05:2515:40:42'YCbCrPositioning:'Centered'DigitalCamera:[1x1struct]图像显示结果如图3：图3图像显示结果5由运行结果可以获得图像的文件名、修改时间、大小、文件类型、像素（255*333）、颜色类型（灰度）等信息。3.1.2图像鉴别与转换为了方便计算和图像处理，常把图像转换才灰度图像，首先要确定所选图像是否为灰度图，如果是则可正常处理，如果不是则要将图片转换为二维灰度图。MATLAB中实现判别图像是否为灰度图的函数为isgray()，若为灰度图则返回1，否则返回值为0。另外，MATLAB还有多种图形转换函数来实现不同图形的转换。灰度图鉴别源程序如下：（以第三幅图像为例）源程序2：C=imread('F:\images\达芬奇-蒙娜丽莎.png');%图像数据的读取Res=isgray(C)%灰度图进行判别运行源程序结果：Res=0此结果说明所选图像不是二维灰度图，所以要进行下一步的图形转换，MATLAB实现把RGB图像转换为灰度图像的函数为rgb2gray()，可以用此函数把原图像转换为所需类型图像。图像转换源程序如下：源程序3：C_gray=rgb2gray(C);%图像转换Res=isgray(C_gray)%判断转换后图像是否为灰度图运行源程序结果：Res=1。运行结果说明原图像已经转换成了二维灰度图。63.2数据统计处理要求用MATLAB有关函数计算图像各象素点的最大值、最小值、均值、中值、和、标准差（以第一幅图像为例），以及计算两幅图像的协方差、相关系数（以前两幅图像为例）。MATLAB中提供最大值计算函数