目的:了解图像的矩阵表示方法和存储方式，彩色图像和灰度图像之间的关系，灰度级和灰度值的区别，初步熟悉matlab的编程方式。
什么是图像数据
Matlab的基本数据是数组。数组天然适合表示图像、实数值、颜色或强度数据的有序结合。
在Matlab工作区，大多数图像表示为二维数组(即矩阵)，矩阵的每个元素对应所显示图像的一个像素。RGB则需要三维数组，第三个维度分别为R、G、B的像素强度
数据类型
Matlab支持三种不同的数值类用于图像显示




双精度浮点数
16位无符号整数
8位无符号整数




double
uint16
uint8


默认情况用double
若每个像素用16位二进制表现，就叫它16位图，它可以表达2的16次方种颜色
支持的图像格式

BMP(Microsoft® Windows® 位图)
GIF（图形交换文件）
HDF （分层数据格式）
JPEG（联合图像专家组）
PCX（画笔）
PNG（可移植网络图形）
TIFF（标记图像文件格式）
XWD（X 窗口转储）

实例分析
读取和写入图像
I = imread('Corel_161.jpg');%读入彩色图像
I_R=I(:,:,1);%将红色分量单独存入I_R矩阵
I_G=I(:,:,2);%将绿色分量单独存入I_G矩阵
I_B=I(:,:,3);%将蓝色分量单独存入I_B矩阵

图象是包含真彩色图像
返回256x384x3 uint8的数组I
查看各通道灰度取值
>>>I_R_range = [min(min(I_R)) max(max(I_R))]%R通道灰度取值范围
I_R_range =

  1×2 uint8 行向量

     0   255
>>>I_G_range = [min(min(I_G)) max(max(I_G))]%绿色通道灰度取值范围
I_G_range =

  1×2 uint8 行向量

     0   249
>>>I_B_range = [min(min(I_B)) max(max(I_B))]%蓝色通道灰度取值范围
I_B_range =

  1×2 uint8 行向量

     0   255

该图像R、B通道灰度取值范围为[0,255],G为[0,249]
显示图像
%显示彩色图
subplot(2,2,1)%绘制子图函数，共2*2=4个子图，这是第1个图，位于第1行第1列
imshow(I)%显示彩色图像
title('彩色图像')%给子图命名

%显示Red色分量
subplot(2,2,2)%这是第2个图，位于第1行第2列
imshow(I_R)%显示红色分量

%显示Green色分量
subplot(2,2,3)%这是第3个图，位于第2行第1列
imshow(I_G)%显示绿色分量

%显示Blue色分量
subplot(2,2,4)%这是第4个图，位于第2行第2列
imshow(I_B)%显示蓝色分量


为什么RGB单独的通道显示的是一个灰度图像，三个通道合起来构成的图像显示的就是彩色图像？
首先，灰度可以认为是亮度，就是黑白图像的颜色深浅程度，范围一般在[0,255]。灰度使用黑色作为基准色，不同的饱和度的黑色来显示图像；所以单独的通道显示出的图像就是灰度图像。若是彩色图片的灰度就是转化成黑白图像后的像素值。

但是，对于计算机来说图像不只有灰度(也就是亮度)，还有颜色。三原色就是红绿蓝，其他的所有颜色都可以用这三种颜色组合；此时每个通道的灰度值也就是相应通道的颜色值，组合在一起显示的就是彩色图像。
如何将依次提取的三幅图像合成一副图像？
首先我们创建一个元素为uint8的三维数组
P = uint8(zeros(256,384,3));%生成unit8三维数组接受单独通道的灰度值

然后依次接收三个通道的灰度值
P(:,:,1) =I_R;
P(:,:,2) =I_G;
P(:,:,3) =I_B;

合成图像
imshow(P)


源码
clc
clear
close all


I=imread('Corel_161.jpg');%读入彩色图像
%显示彩色图
subplot(2,2,1)%绘制子图函数，共2*2=4个子图，这是第1个图，位于第1行第1列
imshow(I)%显示彩色图像
title('彩色图像')%给子图命名

%显示Red色分量
subplot(2,2,2)%这是第2个图，位于第1行第2列
I_R=I(:,:,1);%将红色分量单独存如I_R矩阵
imshow(I_R)%显示红色分量
title('红色分量')%给子图命名
I_R_range = [min(min(I_R)) max(max(I_R))]%红色通道灰度取值范围

%显示Green色分量
subplot(2,2,3)%这是第3个图，位于第2行第1列
I_G=I(:,:,2);%将绿色分量单独存如I_G矩阵
imshow(I_G)%显示绿色分量
title('绿色分量')%给子图命名
I_G_range = [min(min(I_G)) max(max(I_G))];%绿色通道灰度取值范围

%显示Blue色分量
subplot(2,2,4)%这是第4个图，位于第2行第2列
I_B=I(:,:,3);%将蓝色分量单独存如I_B矩阵
imshow(I_B)%显示蓝色分量
title('蓝色分量')%给子图命名
I_B_range = [min(min(I_B)) max(max(I_B))];%蓝色通道灰度取值范围

%合成图像
P = uint8(zeros(256,384,3));%生成三维数组接受单独通道的灰度值
P(:,:,1) =I_R;
P(:,:,2) =I_G;
P(:,:,3) =I_B;
imshow(P)

第六章 matlab图形绘制
6.1
1. matlab图形绘制基础
在matlab中，一般按照下述的几个步骤绘制图形

准备需要绘制的数据或函数，常用的典型指令如下

x = 0:0.1:10;

（从0到10，每隔0.1取一个值）

y1 = bessel(1,x);

y2 = bessel(2,x);

y3 = bessel(3,x);
选择图形输出的窗口及位置，常用的典型指令如下

figure(1)

若要在一个窗口不同的位置上绘制，可以用subplot

subplot(m,n,k)  ,m*n个图形，m行n列，k代表绘制在当前窗口的哪一个位置
调用基本的绘图函数，常用的典型指令如下

plot(x,y1,x,y2,x,y3)

%代表在着绘制3条二维曲线

plot3(x,y,z,‘r:’)

%代表着绘制三维曲线，红色的虚线
设置坐标轴的范围，标记号和网格线，常用的典型指令如下

% 二维： x轴是0–10，y轴是-3–3

axis[(0,10,-3,3)]

%三维：

axis[(x1,x2,y1,y2,z1,z2)]

%加网格

grid on
用名称，图例，坐标名，文本等对图形进行注释，常用典型指令如下

%x轴下方显示了一个x

xlabel(‘x’)

%y轴下方显示了一个y

ylabel(‘y’)

%图名

title(‘图1’)

%在图形的某一个位置标注y = f(x)

text(1,1,‘y =f(x)’)
打印输出图形，常用的典型指令如下

print-dps2

2. matlab基本绘图命令

plot指令的常用调用格式

plot(y,‘s’)

plot(x,y,‘s’)

plot(x1,y1,‘s1’,x2,y2,‘s2’)

其中的参数s是用来指定线型、色彩、数据点型的选

项字符串。当其省略时,图形中的线型、色彩等将

由MATLAB的默认设置确定。
plot3指令的常用调用格式

plot3(x,y,z,‘s’)

plot3(x1,y1,z1,‘s1’ ,x2,y2,z2,'2…)
loglog、semilogx、 semilogy函数的常用调用格式

loglog、semilogx、 semilogy这3个指令的

调用格式和plot指令的格式形同,只不过

显示的坐标轴比例不同
plotyy指令的常用调用格式

%两条y轴

plotyy(x1,y1,x2,y2)

plotyy(x1,y1,x2,y2,'f)

指令中出现的参数f、f1、 f2等代表绘制数据

的方式，可选择plot、semilogx、 semilogy、

loglog等不同的形式。

6.2 二维图形的绘制
1.二维图形的创建及曲线颜色、线型、数据点型设置

这里通过一一个简单的例子引入图形创建过程。

例6-1绘制正弦函数y =sin(x)的曲线。



例6.2   --1. 在一个图形窗口中绘制多条函数曲线



–2绘制三条曲线



修改例6-2

把这些曲线在同一个绘图窗口的不同区域分别显示



2 .可以通过自定义曲线的颜色、线型等来区别不同的曲线








二维图形的标注

例6-3 坐标轴及标题的标注



如果在不要求精确定位的情况下对图形进行标注,还可以使用gtext指令实现以交互的方式将标注字符串放置在图形中。例如，在图正弦曲线上执行下面的指令。





例6-5图形的图例标注



例6-6对数、半对数坐标轴图形的绘制

x=0:0.1:10;

y=exp(x);

subplot(1,3,1)

%显示在第1个子图上

plot(x,y)

subplot(1,3,2)

loglog(x,y)

%在x轴和y轴都按对数比

例绘制图形

subplot(1,3,3)

semilogy(x,y) %在x轴按线性比例、y轴

按对数比例绘制二维图形

②双y轴图形的绘制

利用MATLAB的plotyy指令可以同时绘制两条函数曲线,这两条曲线共用一个x轴，而y轴则为两个,分别位于图形的左边和右边。这时,可以将具有不同取值范围的两条函数曲线放到一个图形中,以便进行分析和比较。



例6.8极坐标图的绘制

极坐标也是一种常用的坐标形式,在有些场合使用起来非常方便。极坐标图的绘制使用的指令是polar ,其调用格式为polar(thetarho , linespec) ,即用极角theta和极径rho画出极坐标图形，参量linespec则可以指定极坐标图中线条的线型、标记符号和颜色等。

文章目录
前言：
图形对象：
图形句柄：
图形对象的属性：
对象的基本操作
figure对象(图形窗口)
figure()函数：
clf()函数清空当前图形窗口：
axes坐标轴对象
image()
line()
text()

前言：
下面这些是为了更好地写回调函数。例子我后面会整出来，都是可以在gui里面整的，非常强，先罗列一下基本知识及定义。
图形对象：
Matlab中，把用于数据可视化和界面制作的基本绘图要素称为图形对象。每一个具体的图形都是由若干不同的图形对象构成。
图形句柄：
matlab在创建每一个图形对象时，都为该对象分配唯一的一个值， 称其为图形对象句柄。句柄是图形对象的唯一标识符，不同对象的句柄不可 能重复和混淆
计算机屏幕作为根对象(root)由 系统自动建立,其句柄值为0。而图形窗口对象(figure)的句柄值为一正整数，并显示在该窗口的标题栏。其他图形对象的句柄为浮点数。
MATLAB在创建各种对象时，会产生该对象的句柄，通过句柄可以实现对该对象的各种控制和设置
MATLAB提供了若干个函数用于获取已有图形对象的句柄。
图形对象的属性：
图形对象的属性是  一些特殊值，可以对图形对象进行控制和设置。每个属性都有一个属性名和属性值。

属性名通常是采用大小写字母组成的字符串，第一个字母大写。但是在MATLAB中，图形对象的属性名不区分大小写。
用户可以在创建图形对象时，对属性值进行设置。如果用户没有对属性值进行设置，则所有的属性都会自动初始化为系统的默认值。例如figure(‘Toolbar’,‘none’,‘Menubar’‘none’),将创建没有工具栏和菜单的图形窗口。
图形对象的属性非常多，通常在创建图形对象后，通过句柄对属性值进行修改。利用函数ge()获取图形对象的属性值，通过函数set()设置图形对象的属性值。
对象的基本操作
获取当前图形对象的函数：




函数
说明




gcf()
获取当前图形窗口的句柄


gca()
获取当前图形窗口中坐标轴的句柄


gco()
获取当前图形窗口中当前对象的句柄


gcbf()
获取正在执行的回调程序对应的对象所在窗口的句柄


gcbo()
获取正在执行的回调程序对应的图像句柄


除了get()和set()获取和设置图形对象的属性之外，还可以有其他操作：




函数
说明




reset()
对象的复位，恢复为默认值


findobj()
对象的查找


findall()
查找所有对象，包括隐藏的对象


copyobj()
对象的复制


delete()
对象的删除


allchild()
查找所有的子对象


ancestor()
查找对象的父对象


figure对象(图形窗口)
figure()函数：
Syntax
figure
figure('PropertyName',propertyvalue,...)
figure(h)
h = figure(...)

Description
figure creates a new figure window using default property values. This new figure window becomes the current figure, and it displays on top of all other figures on the screen. The title of the figure is an integer value that is not already used by an existing figure. MATLAB® saves this integer value in the figure’s Number property.
figure(‘PropertyName’,propertyvalue,…) creates a new figure window using specific property values. For a list of available properties, see Figure Properties. MATLAB uses default values for any properties that you do not explicitly define as arguments.

创建属性为PropertyName，值为propertyvalue的图形窗口
figure(h) does one of the following:
If h is the handle or the Number property value of an existing figure, then figure(h) makes that existing figure the current figure, makes it visible, and moves it on top of all other figures on the screen. The current figure is the target for graphics output.

If h is not the handle and is not the Number property value of an existing figure, but is an integer, then figure(h) creates a figure object and assigns its Number property the value h.

If h is not the handle to a figure and is not a positive integer, then MATLAB returns an error.
h = figure(…) returns the handle to the figure object.
clf()函数清空当前图形窗口：
只是清空而不关闭，如果关闭图形窗口采用close().

close all关闭所有
Syntax
clf
clf('reset')
clf(fig)
clf(fig,'reset')
figure_handle = clf(...)

Description
clf

deletes from the current figure all graphics objects whose handles are not hidden (i.e., their HandleVisibility property is set to on).
clf(‘reset’)

deletes from the current figure all graphics objects regardless of the setting of their HandleVisibility property and resets all figure properties except Position, Units, PaperPosition, and PaperUnits to their default values.
clf(fig) or clf(fig,‘reset’)

clears the single figure with handle fig.

清除窗口fig中所有不隐藏的对象
figure_handle = clf(…)

returns the handle of the figure. This is useful when the figure IntegerHandle property is off because the noninteger handle becomes invalid when the reset option is used (i.e., IntegerHandle is reset to on, which is the default).
例子：
figure;
t=-pi:pi/20:pi;
plot(t,cos(t),'r');%绘制曲线
pause(3);
clf(gcf);%清空图形窗口内容
pause(3);
close(gcf);%关闭图形窗口

axes坐标轴对象
Syntax
axes
axes('PropertyName',propertyvalue,...)
axes(parent,...)
axes(h)
h = axes(...)

Description
axes creates an axes graphics object in the current figure using default property values. axes is the low-level function for creating axes graphics objects. MATLAB® automatically creates an axes, if one does not already exist, when you issue a command that creates a graph.
axes(‘PropertyName’,propertyvalue,…) creates an axes object having the specified property values. For a description of the properties, see Axes Properties. MATLAB uses default values for any properties that you do not explicitly define as arguments. The axes function accepts property name/property value pairs, structure arrays, and cell arrays as input arguments (see the set and get commands for examples of how to specify these data types). While the basic purpose of an axes object is to provide a coordinate system for plotted data, axes properties provide considerable control over the way MATLAB displays data.
axes(parent,…) creates the axes in the figure, uipanel, or uitab specified by parent, instead of in the current figure.
axes(h) makes existing axes h the current axes and brings the figure containing it into focus. It also makes h the first axes listed in the figure’s Children property and sets the figure’s CurrentAxes property to h. The current axes is the target for functions that draw image, line, patch, rectangle, surface, and text graphics objects.
If you want to make an axes the current axes without changing the state of the parent figure, set the CurrentAxes property of the figure containing the axes:
set(figure_handle,‘CurrentAxes’,axes_handle)

This command is useful if you want a figure to remain minimized or stacked below other figures, but want to specify the current axes.
h = axes(…) returns the handle of the created axes object.
Use the set function to modify the properties of an existing axes or the get function to query the current values of axes properties. Use the gca command to obtain the handle of the current axes.
The axis (not axes) function provides simplified access to commonly used properties that control the scaling and appearance of axes.
Set default axes properties on the figure and root levels:
set(groot,‘DefaultAxesPropertyName’,PropertyValue,…)

set(gcf,‘DefaultAxesPropertyName’,PropertyValue,…)

PropertyName is the name of the axes property and PropertyValue is the value you are specifying. Use set and get to access axes properties.
利用函数gca可以获取当前坐标轴的句柄，因此，利用get(gca)可获取当前坐标轴的属性。通过函数set(gca,‘PropertyName’,‘PropertyValue’)可以对坐标轴的属性进行设置
例子：
figure;
h=axes;
set(h,'Color',[1 0 0]);
set(h,'Units','Centimeters');

image()
clear all;
close all;
A=imread('C:\Users\***\Desktop\dogg.png','png');
A=im2double(A);
h=image(A);%高级调用
set(gca,'xlim',[0 500],'ylim',[0 400]);
get(h,'type');


clear all;
close all;
A=imread('C:\Users\***\Desktop\dogg.png','png');
A=im2double(A);
h=image('CData',A);%采用CData属性进行图像显示
set(gca,'xlim',[0 500],'ylim',[0 400]);
get(h,'type');


加一个set(gca,‘ydir’,‘reverse’)可将坐标轴y轴反向，从而使两幅图相同
line()
为了方便，我直接做成表格了




Syntax
Description




line



line(X,Y)
绘制二维曲线


line(X,Y,Z)
绘制三维曲线


line(X,Y,Z,‘PropertyName’,propertyvalue,…)
对线条对象的属性进行设置


line(‘XData’,x,‘YData’,y,‘ZData’,z,…)



line(ax,…)



h = line(…)
返回线条对象的句柄


例子：
clear all;
close all;
t=0:pi/20:pi;
x=sin(t);
y=cos(t);
z=sin(t).*cos(t);
h=line(x,y,z);%线条对象
set(h,'LineWidth',2,'color',[1 0 0]);%设置属性值
view(3);%改变视角
set(gca,'xgrid','on','ygrid','on','zgrid','on');%设置网格
set(gcf,'position',[200,200,400,400]);%设置图形窗口位置和大小

此外还可通过LineStyle设置线条类型，Marker设置数据点的标记类型，Markersize设置标记点的大小
结果：


text()




Syntax
Description




text(x,y,str)
在当前坐标轴中的位置(x,y)显示字符串string


text(x,y,z,str)
在三维坐标轴中的位置(x,y,z)显示字符串string


text(___,Name,Value)
对文本对象的属性进行设置


text(ax,___)



t = text(___)
返回text文本对象的句柄


例子：
clear all;
close all;
h1=text(0.3,0.5,'hi,my friend');
set(h1,'Color',[1 0 0]);
h2=text(0.5,0.8,'hi,my friend');
set(h2,'FontSize',14);
set(h2,'BackgroundColor',[0 1 0]);
h3=text(0.6,0.1,'hi,my friend','FontSize',13);
set(h3,'rotation',90);

MATLAB二值图求figure图中任意图形面积
问题描述
思路
代码
效果

问题描述
MATLAB的figure图遇到曲线是由离散点组成，没有解析表达式。想求曲线包围面积时无法直接编程求解。如下图


思路

示意图



PS填充后



MATLAB处理后的二值图
代码
仅保存figure数据部分
f=getframe(gca);
imwrite(f.cdata,'XXX.png');

读取并计算面积
 clc;clear;close all;
 sa=X;//总面积
 I=imread('XXX.png')//照片放于.m同一文件夹下
 subplot(1,2,1);
 imshow(I);
 level=graythresh(I);
 BW=im2bw(I,level);
 subplot(1,2,2);
 imshow(BW);
 xiangsu=bwarea(BW);
 BACK=im2bw(I,0);
 xiangsuback=bwarea(BACK);
 s=(xiangsuback-xiangsu)/xaingsuback*sa

效果