主要内容

“工具箱”中的图像类型

Image Processing Toolbox™软件定义了几种基本的图像类型,总结在下表中。这些图像类型决定了MATLAB®将数组元素解释为像素强度值。

假设图像处理工具箱中的所有图像都具有非稀疏值。除非另有说明,数字和逻辑图像应该是实值的。

图像类型

解释

二进制图像

图像数据存储为——- - - - - -n逻辑矩阵,其中0和1的值分别被解释为黑色和白色。一些工具箱函数也可以解释——- - - - - -n数值矩阵作为二值图像,其中0的值为黑色,所有非零值为白色。

索引图像

图像数据存储为——- - - - - -n数字矩阵,其元素是颜色图的直接索引。colormap的每一行指定单一颜色的红色、绿色和蓝色组件。

  • 数组,整数值范围从[1,p]。

  • 逻辑uint8,或uint16数组,取值范围从[0,p1]。

颜色图是c-by-3数组的数据类型使用范围为[0,1]的值。

灰度图像

(也称为强度图像)

图像数据存储为——- - - - - -n数值矩阵,其元素指定强度值。最小的值表示黑色,最大的值表示白色。

  • 数组,值的范围为[0,1]。

  • uint8数组,值的范围为[0,255]。

  • uint16,取值范围为[0,65535]。

  • int16,取值范围为[-32768,32767]。

真彩图像

(通常被称为RGB图像)

图像数据存储为——- - - - - -n-by-3数字数组,其元素指定三个颜色通道之一的强度值。对于RGB图像,这三个通道分别代表图像的红、绿、蓝信号。

  • 数组,RGB值范围为[0,1]。

  • uint8数组,RGB值范围为[0,255]。

  • uint16, RGB取值范围为[0,65535]。

还有其他模型,称为颜色空间,使用三个颜色通道来描述颜色。对于这些颜色空间,每个数据类型的范围可能与RGB颜色空间中图像允许的范围不同。例如,数据类型的L*a*b*颜色空间中的像素值可以是负数,也可以大于1。有关更多信息,请参见理解颜色空间和颜色空间转换

高动态范围(HDR)图像 HDR映像存储为——- - - - - -n数字矩阵或——- - - - - -n-by-3数字阵列,分别类似于灰度或RGB图像。HDR映像有数据类型但是数据值不受范围[0,1]的限制,可以包含值。有关更多信息,请参见使用高动态范围的图像
多光谱和高光谱图像

图像数据存储为——- - - - - -n——- - - - - -c数字数组,c是颜色通道的数量。

标签的图片

图像数据存储为——- - - - - -n非负整数的分类矩阵或数字矩阵。

二进制图像

在二值图像中,每个像素只有两个离散值中的一个:1或0。工具箱中的大多数函数将值为1的像素解释为属于感兴趣的区域,将值为0的像素解释为背景。二值图像经常与其他图像类型一起使用,以指示要处理图像的哪些部分。

该图显示了一个二值图像,带有一些像素值的特写视图。

索引图像

索引图像由图像矩阵和色度图组成。

色彩图是一个c-by-3矩阵的数据类型使用范围为[0,1]的值。colormap的每一行指定单一颜色的红色、绿色和蓝色组件。

图像矩阵中的像素值是颜色图的直接索引。因此,索引图像中每个像素的颜色是通过将图像矩阵中的像素值映射到colormap中相应的颜色来确定的。映射取决于图像矩阵的数据类型:

  • 如果图像矩阵是数据类型的,颜色图通常包含范围为[1,p),p是颜色图的长度。值1指向色彩图中的第一行,值2指向第二行,依此类推。

  • 如果图像矩阵是数据类型的逻辑uint8uint16,色度图通常包含范围[0,p1]。值0指向色彩图中的第一行,值1指向第二行,依此类推。

方法时,色彩图通常与索引图像一起存储,并自动与图像一起加载imread函数。将图像和色度图作为单独的变量读入工作区后,必须跟踪图像和色度图之间的关联。但是,您并不局限于使用默认的颜色图—您可以使用您选择的任何颜色图。

该图分别说明了索引图像、图像矩阵和色度图。图像矩阵是数据类型的,那么值7指向色彩图的第七行。

灰度图像

灰度图像是一个数据矩阵,其值表示一个图像像素的强度。虽然灰度图像很少用彩色图保存,但MATLAB使用彩色图来显示它们。

您可以直接从为每个像素获取单个信号的相机获得灰度图像。您还可以将真彩色或多光谱图像转换为灰度,以强调图像的某个特定方面。例如,可以对RGB图像的红、绿、蓝通道进行线性组合,从而得到的灰度图像指示每个像素的亮度、饱和度或色调。通过将通道分割为单独的灰度图像,可以独立地处理真彩或多光谱图像的每个通道。

该图描述了数据类型的灰度图像其像素值在[0,1]的范围内。

真彩图像

真彩色图像是一种图像,其中每个像素都有由三个值指定的颜色。图形文件格式将真彩色图像存储为24位图像,其中三个彩色通道各为8位。这就产生了1600万种颜色的潜力。真实图像可以被复制的精确度导致了通常使用的术语真彩色图像。

RGB图像是最常见的真彩色图像类型。在RGB图像中,三种颜色通道是红、绿、蓝。有关RGB颜色通道的更多信息,请参见显示RGB图像的分色通道

还有其他模型,称为颜色空间,用三种不同的颜色通道来描述颜色。对于这些颜色空间,每个数据类型的范围可能与RGB颜色空间中图像允许的范围不同。例如,数据类型的L*a*b*颜色空间中的像素值可以是负数,也可以大于1。有关更多信息,请参见理解颜色空间和颜色空间转换

真彩色图像不使用色彩图。每个像素的颜色是由存储在像素所在位置的每个颜色通道中的强度组合决定的。

该图描述了浮点RGB映像的红色、绿色和蓝色通道。观察像素值在[0,1]的范围内。

要确定(行,列)坐标(2,3)上像素的颜色,需要查看存储在向量(2,3,:)中的RGB三元组。假设(2,3,1)包含这个值0.5176(2、3、2)包含0.1608,(2,3,3)包含0.0627.像素点(2,3)的颜色是

0.5176 0.1608 0.0627

HDR图像

动态范围是指亮度等级的范围。现实世界场景的动态范围可能相当高。高动态范围(HDR)图像试图捕捉真实世界场景(称为场景引用)的整个色调范围,使用32位浮点值存储每个颜色通道。

该图描述了原始像素值在[0,3.2813]范围内的色调映射HDR图像的红色、绿色和蓝色通道。色调映射是一种将HDR图像的动态范围缩小到计算机显示器或屏幕所期望的范围的过程。

多光谱和高光谱图像

多光谱图像是一种可存储三个以上通道的彩色图像。例如,一幅多光谱图像可以存储3个RGB彩色通道和3个红外通道,共6个通道。多光谱图像中的通道数量通常很小。相比之下,高光谱图像可以存储数十个甚至数百个通道。

该图描述了一幅多光谱图像,包含红、绿、蓝三种颜色的六种通道(用单一RGB图像表示)和三种红外通道。

标签的图片

标签图像是一种图像,其中每个像素指定一个类、对象或感兴趣的区域(ROI)。您可以使用分割技术从场景的图像中派生出标签图像。

  • 数字标签图像枚举场景中的对象或roi。标签是非负整数。背景通常具有该值0.标记为1的像素组成一个对象;标记为2的像素组成第二个对象;等等。

  • 一个分类标签图像指定图像中每个像素的类别。背景通常被赋值<定义>

该图描述了一个包含三个类别的标签图像:花瓣、叶子和污垢。

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