【MATLAB】彩色图像处理

 

原文链接
【彩色图像处理（MATLAB)】https://blog.csdn.net/qimingxia/article/details/89527511
【RGB图像三个分量的理解和显示】https://blog.csdn.net/Hello_Chan/article/details/89094790

一、RGB图像

　　RGB彩色空间通常以图解的方式显示一个RGB彩色立方体，立方体的顶点是光的原色（红，绿，蓝）和二次色（青，红紫，黄）。

　　一幅RGB图像是一个M N 3的彩色像素数组，其中每个彩色色素是一个三值组，这三个值分别对应一个特定空间位置处RGB图像的红，绿，蓝分量。

　　RGB图像由格式为M×N×３的三维数组组成，其中的“3”可以理解为三幅M×N的二维图像（灰度值图像）。这三幅图像分别代表R、G、B分量，每个分量的像素点取值范围是[0,255]。RGB可以视为三幅灰度图像形成的“堆叠”，当将他们分别送到彩色显示器的红，绿，蓝输入端时，会在屏幕上生成一幅彩色图像。分量图像的数据类决定了他们的取值范围。
　　matlab中颜色取值为[0,1]，而现实生活中颜色取值为[0,255]
　　转换：选择自己想要的颜色，用取色器得到0~255间的RGB值，在matlab中进行归一化：[R, G, B]/256即可。
【matlab中颜色值与实际颜色值的转换】https://blog.csdn.net/zijikanwa/article/details/79081511
　　color=' #054E9F'，每两个十六进制数分别代表R、G、B分量。
　　两位十六进制即8位二进制，2^8=256即RGB的取值区间[0,255]
【python中matplotlib的颜色及线条控制】https://www.cnblogs.com/darkknightzh/p/6117528.html
　　用来表示这些分量图像像素值的比特数决定了一幅图像的比特深度。图像的颜色数为：(2^b)3，其中b是每幅图像的比特数。

二、Matlab的cat函数和zeros函数

【matlab的cat函数】https://www.ilovematlab.cn/thread-53313-1-1.html
　　cat函数：用来联结数组
　　用法：C = cat(dim, A, B 按dim来联结A和B两个数组。
　　　　　 C = cat(dim, A1, A2, A3, ...) 按dim联结所有输入的数组。
　　　　　 Example: a=cat(3,A,B) 左括号后的3表示构造出的矩阵维数；在新的矩阵中第1、2维就是A和B]这两个矩阵的行数和列数，第3维是A和B]这两个矩阵的矩阵个数，即为2
　　cat(2, A, B)相当于[A, B];
　　cat(1, A, B)相当于[A; B].
　　使用“,”分割列表的语法，cat(dim, C{:})或cat(dim, C.field)，这是将包含数据矩阵的cell或结构数组联合为一个数组的方便方式。
　　dim=1，合并后形如 [a;b]，行添加矩阵（要求a,b的列数相等才能合并）；
　　dim=2，合并后形如[a,b]，列添加矩阵（要求a,b的行数相等才能合并）；

　　n维的矩阵合并，要求n-1维维数相等才可以。

>> A = [1 2; 3 4];
>> B = [5 6; 7 8];
>> A
A =
1 2
3 4
>> B
B =
5 6
7 8
>> cat(1, A, B) %按列连接（列数相同）
ans =
1 2
3 4
5 6
7 8
>> cat(2, A, B) %按行连接（行数相同）
ans =
1 2 5 6
3 4 7 8
>> cat(3, A, B) %合成效果如下图
ans(:,:,1) =
1 2
3 4
ans(:,:,2) =
5 6
7 8

　　zeros函数

　　表达式1：zeros（m, n），表示创建一个m×n的零矩阵；
　　表达式2：zeros（n），表示创建一个n×n的零矩阵；
　　相对于零矩阵，ones函数表示创建一个全1矩阵，用法和上述函数类似。

三、RGB图像的分量显示

1、灰度值显示法
　　通过提取R、G、B分量，再分别显示出来，matlab代码如下：

clc;
clean all;
RGB = imread('baby.bmp');
subplot(2,2,1),imshow(RGB(:,:,1)),title('R分量');
subplot(2,2,2),imshow(RGB(:,:,2)),title('G分量');
subplot(2,2,3),imshow(RGB(:,:,3)),title('B分量');
subplot(2,2,4),imshow(RGB),title('RGB');

显示结果：

2、彩色显示法
　　只有当RGB的三个通道同时被赋值时才会显示颜色，如R分量显示出红色，matlab代码如下：（需要用到：cat函数，堆叠图层矩阵/向量；zeros函数，创建辅助输出的0矩阵/向量）

clc;
clear all;

RGB = imread('baby.bmp');
zeromatrix = zeros(512, 512); %创建一个512×512的零矩阵
RGB_R = cat(3, RGB (:,:,1), zeromatrix , zeromatrix );
RGB_G = cat(3, zeromatrix , RGB (:,:,2), zeromatrix );
RGB_B = cat(3, zeromatrix , zeromatrix, RGB (:,:,3));

subplot(2,2,1),imshow(RGB_R ),title('R分量');
subplot(2,2,2),imshow(RGB_G),title('G分量');
subplot(2,2,3),imshow(RGB_B),title('B分量');
subplot(2,2,4),imshow(RGB),title('RGB');

显示结果：

cat函数的使用细节：
　　rgb_image=cat(dim,A1,A2,…) 沿指定的方向来连接各个数组（矩阵向量）。如果dim=1,那么这些数组水平排列（第一个方向），dim=2，则这些数组竖直排列（第二个方向），dim=3，则在垂直排列（第三个方向）。