Matlab数学建模实战应用:案例4 - 图像处理
目录
前言
一、图像处理基础
二、Matlab图像处理工具箱
三、案例:图像锐化、去噪和分割
步骤 1:读取和显示图像
步骤 2:图像锐化
步骤 3:图像去噪
步骤 4:图像分割
完整代码示例
四、实际应用
实例总结
总结
前言
图像处理是计算机视觉和数字图像处理领域的重要组成部分,通过数学建模和算法对图像进行分析和处理,可以实现图像增强、图像分割、图像识别等功能。本文将详细介绍一个图像处理案例,包括图像处理基础、Matlab图像处理工具箱、案例实现和实际应用。
一、图像处理基础
- 图像的数字表示:
- 数字图像由像素组成,每个像素有一个或多个颜色通道值。常见的图像格式包括灰度图像(单通道)、RGB图像(三通道)等。
% 读取灰度图像gray_image = imread('gray_image.png');% 读取RGB图像rgb_image = imread('rgb_image.png');
- 像素操作:
- 图像处理的基本操作是对图像像素进行操作,包括图像的读取、显示、增强、变换等。
% 读取图像image = imread('example_image.png');% 显示图像imshow(image);% 访问像素值pixel_val = image(50, 100, :);% 修改像素值image(50, 100, :) = [255, 0, 0]; % 将某像素点设为红色
- 图像类型:
- 图像类型包括二值图像(binary image)、灰度图像(grayscale image)、索引图像(indexed image)和RGB图像(RGB image)。
以下表格总结了不同类型图像的特点:
图像类型 | 说明 | 示例代码 |
---|---|---|
二值图像 | 每个像素为0或1 | bw_image = imbinarize(image); |
灰度图像 | 每个像素为0到255之间的灰度值 | gray_image = rgb2gray(image); |
索引图像 | 具有调色板的图像 | [ind_image, map] = rgb2ind(image, 256); |
RGB图像 | 每个像素有三个值(红绿蓝) | rgb_image = imread('image.png'); |
二、Matlab图像处理工具箱
Matlab 提供了强大的图像处理工具箱(Image Processing Toolbox),内置了丰富的图像处理函数,便于进行各种图像分析和处理任务。
- 图像读取和显示:
- 使用
imread
读取图像,使用imshow
显示图像。
- 使用
img = imread('example_image.png');imshow(img);
- 图像增强:
- 图像增强包括对比度调整、去噪、边缘增强等。
% 直方图均衡化enhanced_img = histeq(img);% 中值滤波去噪denoised_img = medfilt2(img);
- 图像分割:
- 图像分割是将图像分成多个有意义的部分,例如分割出物体区域。
% 基于阈值的图像分割bw = imbinarize(rgb2gray(img), 'adaptive');% 使用分水岭算法进行图像分割D = -bwdist(~bw);Ld = watershed(D);
- 图像特征提取:
- 提取图像的特征用于后续的分析,如边缘检测、角点检测等。
% 边缘检测edges = edge(rgb2gray(img), 'Canny');% 角点检测corners = detectHarrisFeatures(rgb2gray(img));
以下表格总结了常用的图像处理函数及其示例:
功能 | 函数 | 示例代码 |
---|---|---|
图像读取和显示 | imread , imshow | img = imread('example_image.png'); imshow(img); |
图像增强 | histeq , medfilt2 | enhanced_img = histeq(img); denoised_img = medfilt2(img); |
图像分割 | imbinarize , watershed | bw = imbinarize(rgb2gray(img), 'adaptive'); |
图像特征提取 | edge , detectHarrisFeatures | edges = edge(rgb2gray(img), 'Canny'); corners = detectHarrisFeatures(rgb2gray(img)); |
三、案例:图像锐化、去噪和分割
为了更好地理解图像处理技术,以下是一个完整的图像处理案例,包括图像锐化、去噪和分割的实现过程。
步骤 1:读取和显示图像
% 读取原始图像
img = imread('example_image.png');
% 显示原始图像
figure;
imshow(img);
title('Original Image');
步骤 2:图像锐化
% 使用锐化滤波器增强图像细节
sharpened_img = imsharpen(img, 'Radius', 2, 'Amount', 1);
% 显示锐化后的图像
figure;
imshow(sharpened_img);
title('Sharpened Image');
步骤 3:图像去噪
% 使用中值滤波去噪
denoised_img = medfilt2(rgb2gray(sharpened_img), [3, 3]);
% 显示去噪后的图像
figure;
imshow(denoised_img);
title('Denoised Image');
步骤 4:图像分割
% 进行阈值分割
bw = imbinarize(denoised_img, 'adaptive');
% 显示二值化图像
figure;
imshow(bw);
title('Binarized Image');% 使用分水岭算法进行图像分割
D = -bwdist(~bw);
Ld = watershed(D);
segmented_img = label2rgb(Ld);
% 显示分割结果
figure;
imshow(segmented_img);
title('Segmented Image');
完整代码示例
% 读取原始图像
img = imread('example_image.png');
% 显示原始图像
figure;
imshow(img);
title('Original Image');% 使用锐化滤波器增强图像细节
sharpened_img = imsharpen(img, 'Radius', 2, 'Amount', 1);
% 显示锐化后的图像
figure;
imshow(sharpened_img);
title('Sharpened Image');% 使用中值滤波去噪
denoised_img = medfilt2(rgb2gray(sharpened_img), [3, 3]);
% 显示去噪后的图像
figure;
imshow(denoised_img);
title('Denoised Image');% 进行阈值分割
bw = imbinarize(denoised_img, 'adaptive');
% 显示二值化图像
figure;
imshow(bw);
title('Binarized Image');% 使用分水岭算法进行图像分割
D = -bwdist(~bw);
Ld = watershed(D);
segmented_img = label2rgb(Ld);
% 显示分割结果
figure;
imshow(segmented_img);
title('Segmented Image');
四、实际应用
图像处理技术在多个领域具有广泛的实际应用,包括但不限于:
- 医学图像处理:
- 医学图像处理用于CT、MRI、X射线等医学影像的分析与处理。
% 读取并显示医学图像medical_img = imread('ct_scan.png');figure;imshow(medical_img);title('CT Scan Image');% 应用图像分割识别肿瘤区域gray_medical_img = rgb2gray(medical_img);tumor_segmented = imbinarize(gray_medical_img, 'adaptive');figure;imshow(tumor_segmented);title('Tumor Segmentation');
- 遥感图像处理:
- 遥感图像处理用于地理信息系统、环境监测等领域,对卫星或无人机拍摄的遥感图像进行分析。
% 读取并显示遥感图像
remote_img = imread('satellite_image.png');
figure;
imshow(remote_img);
title('Satellite Image');% 进行边缘检测识别地物轮廓
gray_remote_img = rgb2gray(remote_img);
edges_remote = edge(gray_remote_img, 'Canny');
figure;
imshow(edges_remote);
title('Edge Detection of Satellite Image');
- 计算机视觉:
- 图像处理技术在计算机视觉领域广泛应用,例如目标检测、人脸识别、自动驾驶等。
% 读取并显示人脸图像
face_img = imread('face_image.jpg');
figure;
imshow(face_img);
title('Face Image');% 进行人脸检测
face_detector = vision.CascadeObjectDetector();
bbox = step(face_detector, face_img);
detected_img = insertShape(face_img, 'Rectangle', bbox, 'LineWidth', 3);
figure;
imshow(detected_img);
title('Face Detection');
- 工业质检:
- 在工业生产中,使用图像处理技术进行质量检测,提高生产效率和产品质量。
% 读取并显示工业产品图像
product_img = imread('product_image.png');
figure;
imshow(product_img);
title('Product Image');% 进行图像分割识别缺陷区域
gray_product_img = rgb2gray(product_img);
bw_product = imbinarize(gray_product_img, 'adaptive');
defects_segmented = bwproduct;
figure;
imshow(defects_segmented);
title('Defects Segmentation');
实例总结
通过上述实例,我们展示了图像处理技术在实际中的应用,包括医学图像处理、遥感图像处理、计算机视觉和工业质检。以下是实际应用的总结:
应用场景 | 说明 | 示例代码 |
---|---|---|
医学图像处理 | 用于CT、MRI、X射线等医学影像的分析与处理 | medical_img = imread('ct_scan.png'); tumor_segmented = imbinarize(rgb2gray(medical_img)); |
遥感图像处理 | 用于地理信息系统、环境监测等领域,对遥感图像进行分析 | remote_img = imread('satellite_image.png'); edges_remote = edge(rgb2gray(remote_img)); |
计算机视觉 | 用于目标检测、人脸识别、自动驾驶等 | face_img = imread('face_image.jpg'); face_detector = vision.CascadeObjectDetector(); |
工业质检 | 用于工业生产中进行质量检测,提高生产效率和产品质量 | product_img = imread('product_image.png'); bw_product = imbinarize(rgb2gray(product_img)); |
总结
本文详细介绍了图像处理技术的基础知识、Matlab图像处理工具箱的使用方法,以及通过实际案例展示了图像锐化、去噪和分割的具体实现。最后,讨论了图像处理技术在医学图像处理、遥感图像处理、计算机视觉和工业质检等领域的实际应用。
相关文章:

Matlab数学建模实战应用:案例4 - 图像处理
目录 前言 一、图像处理基础 二、Matlab图像处理工具箱 三、案例:图像锐化、去噪和分割 步骤 1:读取和显示图像 步骤 2:图像锐化 步骤 3:图像去噪 步骤 4:图像分割 完整代码示例 四、实际应用 实例总结 总…...

Studying-代码随想录训练营day15| 222.完全二叉树的节点个数、110.平衡二叉树、257.二叉树的所有路径、404.左叶子之和
第十五天,二叉树part03💪,编程语言:C 目录 257.完全二叉树的节点个数 110.平衡二叉树 257.二叉树的所有路径 404.左叶子之和 总结 257.完全二叉树的节点个数 文档讲解:代码随想录完全二叉树的节点个数 视频讲解…...

Python 基础:异常
目录 一、异常概念二、处理异常2.1 抛出异常2.2 使用 try-except 代码块2.3 使用 try-except-else 代码块2.4 静默失败 三、总结 遇到看不明白的地方,欢迎在评论中留言呐,一起讨论,一起进步! 本文参考:《Python编程&a…...
XML 应用程序
XML 应用程序 XML(可扩展标记语言)是一种用于存储和传输数据的标记语言。它是一种自我描述的语言,允许用户定义自己的标签和文档结构。XML广泛应用于各种应用程序中,包括网站开发、数据交换、文档管理等。本文将探讨XML的一些主要…...

SprringCloud Gateway动态添加路由不重启
文章目录 前言:一、动态路由必要性二、SpringCloud Gateway路由加载过程RouteDefinitionLocator接口PropertiesRouteDefinitionLocator类DiscoveryClientRouteDefinitionLocatorInMemoryRouteDefinitionRepositoryCompositeRouteDefinitionLocator类CachingRouteDef…...

Windows安装mysql
首先去官网下载社区版本的mysql(如果连不上,挂梯子) https://www.mysql.com/downloads/ 2. 去配置环境变量path 3. 在cmd里面初始化数据库(在搜索框输入cmd,或者在资源管理器下搜索烂输入cmd回车就行) my…...

chatgpt: linux 下用纯c 编写ui
在Linux下用纯C语言编写用户界面(UI),通常会使用GTK或Xlib。GTK是一个更高级的库,提供了丰富的控件和功能,而Xlib则是一个更底层的库,提供了直接操作X Window系统的功能。 下面是一个使用GTK在Linux上创建…...
Java十六进制Dump打印数据
代码 package test;import java.io.IOException;import sun.misc.HexDumpEncoder;@SuppressWarnings("restriction")...

某棋牌渗透测试
前言 由于传播、利用此文所提供的信息而造成的任何直接或者间接的后果及损失,均由使用者本人负责,文章作者不为此承担任何责任。 一、信息收集 这里通过fofa进行收集,语法为:body某棋牌 && titlexxx 图1-1 fofa资产收集 …...

JAVA面试(六)
缓存 MemcachedredisRedis常见数据类型和使用Redis缓存持久化RDB-快照AOF-追加文件 Redis数据过期机制惰性删除定期删除Redis缓存淘汰策略(8种)算法LRU (Least Recently Used):最近最少使用LFU(Least Frequ…...

【C语言】手写学生管理系统丨附源码+教程
最近感觉大家好多在忙C语言课设~ 我来贡献一下,如果对你有帮助的话谢谢大家的点赞收藏喔! 1. 项目分析 小白的神级项目,99%的程序员,都做过这个项目! 掌握这个项目,就基本掌握 C 语言了! 跳…...

流媒体传输协议HTTP-FLV、WebSocket-FLV、HTTP-TS 和 WebSocket-TS的详细介绍、应用场景及对比
一、前言 HTTP-FLV、WS-FLV、HTTP-TS 和 WS-TS 是针对 FLV 和 TS 格式视频流的不同传输方式。它们通过不同的协议实现视频流的传输,以满足不同的应用场景和需求。接下来我们对这些流媒体传输协议进行剖析。 二、传输协议 1、HTTP-FLV 介绍:基于 HTTP…...

【机器学习】线性回归:从基础到实践的深度解析
🌈个人主页: 鑫宝Code 🔥热门专栏: 闲话杂谈| 炫酷HTML | JavaScript基础 💫个人格言: "如无必要,勿增实体" 文章目录 线性回归:从基础到实践的深度解析引言一、线性回归基础1.1 定义与目…...

短视频开源项目MoneyPrinterTurbo:AI副业搞起来,视频制作更轻松!
目录 引言一、MoneyPrinterTurbo简介二、MoneyPrinterTurbo的核心功能三、MoneyPrinterTurbo的未来发展四、MoneyPrinterTurbo与AI副业五、部署实践1、克隆代码2、创建虚拟环境3、安装依赖4、安装好 ImageMagick5、端口映射6、启动Web界面7、模型配置8、填写主题9、视频生成10、…...

【JAVA】SpringBoot + skywalking 将接口的入参、出参、异常等信息上报到skywalking 链路追踪服务器上
【JAVA】SpringBoot skywalking 将接口的入参、出参、异常等信息上报到skywalking 链路追踪服务器上 1.下载SkyWalking APM https://skywalking.apache.org/downloads/ jdk8 不支持 SkyWalking APM 9.3.0以上版本,所以这里我们下载 9.3.0版本 2.下载 Java Agent …...
[xmake]构建静态库和动态库
xmake 静态库和动态库 在xmake中创建静态库和动态库的方法非常相似。以下是创建静态库和动态库的基本步骤: 创建xmake工程文件(xmake.lua)。 配置工程属性,包括工程名、版本等。 添加源代码文件到工程中。 设置是创建静态库还…...

功能测试 之 单模块测试----轮播图、登录、注册
单功能怎么测? 需求分析 拆解测试点 编写用例 1.轮播图 (1)需求分析 位置:后台--页面--广告管理---广告列表(搜索index页面增加广告位2) 操作完成后需要点击admin---更新缓存,前台页面刷新生效 (2)拆解…...
MyBatis-PageHelper 源码解说
归档 GitHub: MyBatis-PageHelper-源码解说 总说明 源码仓库: https://github.com/pagehelper/Mybatis-PageHelper克隆:git clone https://github.com/pagehelper/Mybatis-PageHelper.git切分支(tag):git checkout m…...

基于uni-app和图鸟UI的智慧校园圈子小程序开发实践
摘要: 随着教育信息化和“互联网教育”的快速发展,智慧校园建设已成为推动校园管理现代化、提高教育教学质量的重要手段。本文介绍了基于uni-app和图鸟UI开发的智慧校园圈子小程序,旨在通过一站式服务、个性化定制、数据互通和安全可靠等特点…...

STM32 keil工程移植到Visual Studio Code环境中编译
1、GCC Vscode 搭建 STM32 开发环境 GCC Vscode 搭建 STM32 开发环境(一)- 环境部署 - 知乎 (zhihu.com) 2、在原有keil工程下找到原本CUBEMX生成的.ioc工程文件 3、将.ioc文件复制一个新的文件夹下双击打开工程,将IDE选为Makefile&…...
谷歌浏览器插件
项目中有时候会用到插件 sync-cookie-extension1.0.0:开发环境同步测试 cookie 至 localhost,便于本地请求服务携带 cookie 参考地址:https://juejin.cn/post/7139354571712757767 里面有源码下载下来,加在到扩展即可使用FeHelp…...

C++_核心编程_多态案例二-制作饮品
#include <iostream> #include <string> using namespace std;/*制作饮品的大致流程为:煮水 - 冲泡 - 倒入杯中 - 加入辅料 利用多态技术实现本案例,提供抽象制作饮品基类,提供子类制作咖啡和茶叶*//*基类*/ class AbstractDr…...
系统设计 --- MongoDB亿级数据查询优化策略
系统设计 --- MongoDB亿级数据查询分表策略 背景Solution --- 分表 背景 使用audit log实现Audi Trail功能 Audit Trail范围: 六个月数据量: 每秒5-7条audi log,共计7千万 – 1亿条数据需要实现全文检索按照时间倒序因为license问题,不能使用ELK只能使用…...
渲染学进阶内容——模型
最近在写模组的时候发现渲染器里面离不开模型的定义,在渲染的第二篇文章中简单的讲解了一下关于模型部分的内容,其实不管是方块还是方块实体,都离不开模型的内容 🧱 一、CubeListBuilder 功能解析 CubeListBuilder 是 Minecraft Java 版模型系统的核心构建器,用于动态创…...

什么是库存周转?如何用进销存系统提高库存周转率?
你可能听说过这样一句话: “利润不是赚出来的,是管出来的。” 尤其是在制造业、批发零售、电商这类“货堆成山”的行业,很多企业看着销售不错,账上却没钱、利润也不见了,一翻库存才发现: 一堆卖不动的旧货…...

ardupilot 开发环境eclipse 中import 缺少C++
目录 文章目录 目录摘要1.修复过程摘要 本节主要解决ardupilot 开发环境eclipse 中import 缺少C++,无法导入ardupilot代码,会引起查看不方便的问题。如下图所示 1.修复过程 0.安装ubuntu 软件中自带的eclipse 1.打开eclipse—Help—install new software 2.在 Work with中…...
数据库分批入库
今天在工作中,遇到一个问题,就是分批查询的时候,由于批次过大导致出现了一些问题,一下是问题描述和解决方案: 示例: // 假设已有数据列表 dataList 和 PreparedStatement pstmt int batchSize 1000; // …...

OPENCV形态学基础之二腐蚀
一.腐蚀的原理 (图1) 数学表达式:dst(x,y) erode(src(x,y)) min(x,y)src(xx,yy) 腐蚀也是图像形态学的基本功能之一,腐蚀跟膨胀属于反向操作,膨胀是把图像图像变大,而腐蚀就是把图像变小。腐蚀后的图像变小变暗淡。 腐蚀…...
MySQL账号权限管理指南:安全创建账户与精细授权技巧
在MySQL数据库管理中,合理创建用户账号并分配精确权限是保障数据安全的核心环节。直接使用root账号进行所有操作不仅危险且难以审计操作行为。今天我们来全面解析MySQL账号创建与权限分配的专业方法。 一、为何需要创建独立账号? 最小权限原则…...

网站指纹识别
网站指纹识别 网站的最基本组成:服务器(操作系统)、中间件(web容器)、脚本语言、数据厍 为什么要了解这些?举个例子:发现了一个文件读取漏洞,我们需要读/etc/passwd,如…...