Matlab image processing toolbox users guide (Công cụ xử lý hình ảnh cho Matlab)

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Image Processing Toolbox User’s Guide
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Printing History: August 1993
May 1997
January 1998
January 1999
September 2000
April 2001

First printing
Version 1
Second printing Version 2
Revised for Version 2.1 (Online only)
Revised for Version 2.2 (Release 11) (Online only)
Revised for Version 2.2.2 (Release 12) (Online only)
Third Printing
Version 3.0


Image Credits
moon

Copyright Michael Myers. Used with permission.

cameraman

Copyright Massachusetts Institute of Technology. Used with
permission.

trees

Trees with a View, watercolor and ink on paper, copyright
Susan Cohen. Used with permission.

forest

Photograph of Carmanah Ancient Forest, British Columbia,
Canada, courtesy of Susan Cohen.

circuit

Micrograph of 16-bit A/D converter circuit, courtesy of Steve
Decker and Shujaat Nadeem, MIT, 1993.

m83

M83 spiral galaxy astronomical image courtesy of
Anglo-Australian Observatory, photography by David Malin.

cell

Cancer cellfrom a rat’s prostate, courtesy of Alan W. Partin,
M.D., Ph.D., Johns Hopkins University School of Medicine.

LAN files

Permission to use Landsat™ data sets provided by Space
Imaging, LLC, Denver, Colorado.

concordorthophoto and
westconcordorthophoto

Orthoregistered photographs courtesy of Massachusetts Executive Office of Environmental Affairs, MassGIS.

concordaerial and
westconcordaerial

Visible color aerial photographs courtesy of mPower3/Emerge.

alumgrns
bacteria
blood1
bonemarr
circles
circlesm
debye1
enamel
flowers
ic
lily
ngc4024l
ngc4024m
ngc4024s
rice
saturn

shot1
testpat1
testpat2
text
tire

Copyright J. C. Russ, The Image Processing Handbook, Second Edition,
1994, CRC Press, Boca Raton, ISBN 0-8493-2516-1. Used with permission.




Contents
Getting Started
Preface

What Is the Image Processing Toolbox? . . . . . . . . . . . . . . . . . xxv
R12 Related Products List . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . xxvi
Configuration Notes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . xxviii
About This Manual . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . xxix
Words You Need to Know . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . xxx
Typographical Conventions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . xxxi
Image Processing Demos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . xxxiii
MATLAB Newsgroup . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . xxxvii

Getting Started

1
Overview . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-2
Exercise 1 — Some Basic Topics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

1. Read and Display an Image . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2. Check the Image in Memory . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3. Perform Histogram Equalization . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4. Write the Image . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5. Check the Contents of the Newly Written File . . . . . . . . . . .

1-3
1-3
1-3
1-4
1-7
1-8

vi


Exercise 2 — Advanced Topics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1. Read and Display an Image . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2. Use Morphological Opening to Estimate the Background . .
3. Display the Background Approximation as a Surface . . . . .
4. Subtract the Background Image from the Original Image .
5. Adjust the Image Contrast . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
6. Apply Thresholding to the Image . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
7. Determining the Number of Objects in the Image . . . . . . . .
8. Examine an Object . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
9. Measure Object Properties in the Image . . . . . . . . . . . . . . .
10. Compute Statistical Properties of Objects in the Image . .

1-10
1-10

1-10
1-11
1-13
1-14
1-15
1-16
1-19
1-20
1-22

Where to Go from Here . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-25
Online Help . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-25
Toolbox Demos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-25

Using the Image Processing Toolbox
Introduction

2
Overview . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-2
Words You Need to Know . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-2
Images in MATLAB and the Image Processing Toolbox . . . 2-4
Storage Classes in the Toolbox . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-4
Image Types in the Toolbox . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-5
Indexed Images . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-5
Intensity Images . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-7
Binary Images . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-8
RGB Images . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-9
Multiframe Image Arrays . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-12
Summary of Image Types and Numeric Classes . . . . . . . . . . . 2-13
Converting Image Types . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-14

vii

Contents


Working with Image Data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Reading a Graphics Image . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Writing a Graphics Image . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Querying a Graphics File . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Converting Image Storage Classes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Converting Graphics File Formats . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

2-17
2-18
2-19
2-20
2-21
2-22

Image Arithmetic . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Summary of Image Arithmetic Functions . . . . . . . . . . . . . . . .
Image Arithmetic Truncation Rules . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Adding Images . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Subtracting Images . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Multiplying Images . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Dividing Images . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Nesting Calls to Image Arithmetic Functions . . . . . . . . . . . . .

2-23

2-24
2-24
2-25
2-26
2-28
2-29
2-30

Coordinate Systems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-31
Pixel Coordinates . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-31
Spatial Coordinates . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-32

Displaying and Printing Images

3
Overview . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-2
Words You Need to Know . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-2
Displaying Images with imshow . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-3
Displaying Indexed Images . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-3
Displaying Intensity Images . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-4
Displaying Binary Images . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-6
Displaying RGB Images . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-11
Displaying Images Directly from Disk . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-13
Special Display Techniques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Adding a Colorbar . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Displaying Multiframe Images . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Displaying Multiple Images . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

3-14
3-14

3-15
3-19

viii


Setting the Preferences for imshow . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-24
Zooming in on a Region of an Image . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-26
Texture Mapping . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-28
Printing Images . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-29
Troubleshooting . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-30

Spatial Transformations

4
Overview . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-2
Words You Need to Know . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-2
Interpolation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-4
Image Types . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-5
Image Resizing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-6
Image Rotation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-8
Image Cropping . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-9
Performing General Spatial Transformations . . . . . . . . . . .
Specifying the Transformation Type . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Performing the Transformation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Advanced Spatial Transformation Techniques . . . . . . . . . . . .

4-11
4-11
4-13

4-14

Image Registration

5
Overview . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-2
Words You Need to Know . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-3

ix

Contents


Registering an Image . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-5
Example: Registering to a Digital Orthophoto . . . . . . . . . . . . . . 5-6
Types of Supported Transformations . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-13
Selecting Control Points . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Using the Control Point Selection Tool . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Starting the Control Point Selection Tool . . . . . . . . . . . . . . . . .
Viewing the Images . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Specifying Matching Control Point Pairs . . . . . . . . . . . . . . . . .
Saving Control Points . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

5-15
5-15
5-16
5-18
5-22
5-29

Using Correlation to Improve Control Points . . . . . . . . . . . 5-32

Neighborhood and Block Operations

6
Overview . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-2
Words You Need to Know . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-2
Types of Block Processing Operations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-3
Sliding Neighborhood Operations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-4
Padding of Borders . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-5
Linear and Nonlinear Filtering . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-5
Distinct Block Operations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-8
Overlap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-9
Column Processing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-11
Sliding Neighborhoods . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-11
Distinct Blocks . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-12

x


Linear Filtering and Filter Design

7
Overview . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-2
Words You Need to Know . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-2
Linear Filtering . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-4
Convolution . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-4
Correlation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-6
Filtering Using imfilter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-7
Using Predefined Filter Types . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-14

Filter Design . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
FIR Filters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Frequency Transformation Method . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Frequency Sampling Method . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Windowing Method . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Creating the Desired Frequency Response Matrix . . . . . . . . .
Computing the Frequency Response of a Filter . . . . . . . . . . . .

7-16
7-16
7-17
7-18
7-19
7-20
7-21

Transforms

8
Overview . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8-2
Words You Need to Know . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8-2
Fourier Transform . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8-4
Definition of Fourier Transform . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8-4
The Discrete Fourier Transform . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8-9
Applications . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8-12
Discrete Cosine Transform . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8-17
The DCT Transform Matrix . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8-18
The DCT and Image Compression . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8-19
Radon Transform . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8-21
Using the Radon Transform to Detect Lines . . . . . . . . . . . . . . 8-25

xi

Contents


The Inverse Radon Transform . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8-27

Morphological Operations

9
Overview . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9-2
Words You Need to Know . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9-2
Dilation and Erosion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9-5
Understanding Dilation and Erosion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9-5
Structuring Elements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9-8
Dilating an Image . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9-12
Eroding an Image . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9-13
Combining Dilation and Erosion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9-15
Dilation- and Erosion-Based Functions . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9-17
Morphological Reconstruction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Marker and Mask . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Pixel Connectivity . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Flood-Fill Operations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Finding Peaks and Valleys . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

9-20
9-20
9-24
9-27

9-30

Distance Transform . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9-39
Example: Marker-Controlled Watershed Segmentation . .
Step 1: Read in Images . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Step 2: Create the Structuring Element . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Step 3: Enhance the Image Contrast . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Step 4: Exaggerate the Gaps Between Objects . . . . . . . . . . . .
Step 5: Convert Objects of Interest . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Step 6: Detect Intensity Valleys . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Step 7: Watershed Segmentation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Step 8: Extract Features from Label Matrix . . . . . . . . . . . . . .

9-42
9-42
9-43
9-43
9-44
9-45
9-46
9-47
9-48

Objects, Regions, and Feature Measurement . . . . . . . . . . . 9-50
Connected-Component Labeling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9-50
Selecting Objects in a Binary Image . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9-52

xii

Finding the Area of Binary Images . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9-52
Finding the Euler Number of a Binary Image . . . . . . . . . . . . . 9-53
Lookup Table Operations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9-54

Analyzing and Enhancing Images

10
Overview . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10-2
Words You Need to Know . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10-2
Pixel Values and Statistics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10-4
Pixel Selection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10-4
Intensity Profile . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10-5
Image Contours . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10-9
Image Histogram . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10-9
Summary Statistics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10-10
Region Property Measurement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10-10
Image Analysis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10-11
Edge Detection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10-11
Quadtree Decomposition . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10-12
Image Enhancement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10-15
Intensity Adjustment . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10-15
Noise Removal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10-21

Region-Based Processing

11
Overview . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11-2
Words You Need to Know . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11-2
Specifying a Region of Interest . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11-4

xiii Contents


Selecting a Polygon . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11-4
Other Selection Methods . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11-5
Filtering a Region . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11-7
Filling a Region . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11-9

Image Deblurring

12
Overview . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12-2
Words You Need to Know . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12-2
Understanding Deblurring . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12-3
Causes of Blurring . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12-3
Deblurring Model . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12-3
Using the Deblurring Functions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12-5
Deblurring with the Wiener Filter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12-6
Deblurring with a Regularized Filter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12-8
Deblurring with the Lucy-Richardson Algorithm . . . . . . . . . 12-10
Creating Your Own Deblurring Functions . . . . . . . . . . . . . . . 12-12
Avoiding Ringing in Deblurred Images . . . . . . . . . . . . . . . . 12-13

Color

13
Overview . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13-2
Words You Need to Know . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13-2
Working with Different Screen Bit Depths . . . . . . . . . . . . . 13-4
Determining Your Systems Screen Bit Depth . . . . . . . . . . . . . 13-4

Choosing a Screen Bit Depth . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13-5

xiv


Reducing the Number of Colors in an Image . . . . . . . . . . . . 13-7
Using rgb2ind . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13-8
Using imapprox . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13-13
Dithering . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13-14
Converting to Other Color Spaces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
NTSC Color Space . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
YCbCr Color Space . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
HSV Color Space . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

13-16
13-16
13-17
13-17

Reference
Reference

14
Functions by Category . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14-2
applylut . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14-20
bestblk . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14-22
blkproc . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14-23
brighten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14-26
bwarea . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14-27
bwareaopen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14-29

bwdist . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14-32
bweuler . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14-38
bwfill . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14-40
bwhitmiss . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14-43
bwlabel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14-45
bwlabeln . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14-48
bwmorph . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14-51
bwpack . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14-55
bwperim . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14-57
bwselect . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14-59
bwulterode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14-61
bwunpack . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14-63
checkerboard . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14-64

xv

Contents


circshift . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14-66
cmpermute . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14-67
cmunique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14-68
col2im . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14-69
colfilt . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14-70
colorbar . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14-72
conndef . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14-74
conv2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14-76
convmtx2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14-78
convn . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14-79
corr2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14-80

cp2tform . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14-81
cpcorr . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14-85
cpselect . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14-87
cpstruct2pairs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14-88
dct2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14-89
dctmtx . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14-92
deconvlucy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14-93
deconvreg . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14-96
deconvwnr . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14-98
dicominfo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14-100
dicomread . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14-101
dilate . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14-104
dither . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14-106
double . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14-107
edge . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14-108
edgetaper . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14-113
erode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14-114
fft2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14-116
fftn . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14-118
fftshift . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14-119
filter2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14-120
findbounds . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14-122
fliptform . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14-123
freqspace . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14-124
freqz2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14-125
fsamp2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14-127
fspecial . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14-130
ftrans2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14-135
fwind1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14-138

xvi


fwind2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
getheight . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
getimage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
getneighbors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
getnhood . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
getsequence . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
gray2ind . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
grayslice . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
graythresh . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
histeq . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
hsv2rgb . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
idct2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
ifft2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
ifftn . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
im2bw . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
im2col . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
im2double . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
im2mis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
im2uint8 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
im2uint16 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
imabsdiff . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
imadd . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
imadjust . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
imapprox . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
imbothat . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
imclearborder . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
imclose . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

imcomplement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
imcontour . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
imcrop . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
imdilate . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
imdivide . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
imerode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
imextendedmax . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
imextendedmin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
imfeature . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
imfill . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
imfilter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
imfinfo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
imhist . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

xvii Contents

14-142
14-146
14-147
14-149
14-150
14-151
14-152
14-153
14-154
14-155
14-158
14-159
14-160
14-161

14-162
14-164
14-165
14-166
14-167
14-168
14-169
14-170
14-171
14-174
14-175
14-177
14-180
14-184
14-186
14-188
14-191
14-195
14-196
14-199
14-201
14-203
14-209
14-212
14-215
14-218


imhmax . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
imhmin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

imimposemin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
imlincomb . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
immovie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
immultiply . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
imnoise . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
imopen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
impixel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
improfile . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
imread . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
imreconstruct . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
imregionalmax . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
imregionalmin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
imresize . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
imrotate . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
imshow . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
imsubtract . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
imtophat . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
imtransform . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
imwrite . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
ind2gray . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
ind2rgb . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
iptgetpref . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
iptsetpref . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
iradon . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
isbw . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
isflat . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
isgray . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
isind . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
isrgb . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
makelut . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

makeresampler . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
maketform . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
mat2gray . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
mean2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
medfilt2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
montage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
nlfilter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
normxcorr2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

14-220
14-222
14-224
14-228
14-230
14-231
14-232
14-234
14-237
14-240
14-243
14-249
14-251
14-253
14-255
14-257
14-259
14-261
14-262
14-264
14-270

14-277
14-278
14-279
14-280
14-282
14-285
14-286
14-287
14-288
14-289
14-290
14-292
14-296
14-299
14-300
14-301
14-303
14-305
14-306

xviii


ntsc2rgb . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
ordfilt2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
otf2psf . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
padarray . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
phantom . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
pixval . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
psf2otf . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

qtdecomp . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
qtgetblk . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
qtsetblk . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
radon . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
reflect . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
regionprops . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
rgb2gray . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
rgb2hsv . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
rgb2ind . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
rgb2ntsc . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
rgb2ycbcr . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
rgbplot . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
roicolor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
roifill . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
roifilt2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
roipoly . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
std2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
strel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
stretchlim . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
subimage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
tformarray . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
tformfwd . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
tforminv . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
translate . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
truesize . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
uint8 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
uint16 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
warp . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
watershed . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
wiener2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

ycbcr2rgb . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
zoom . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

xix Contents

14-307
14-308
14-310
14-311
14-314
14-317
14-318
14-319
14-322
14-324
14-325
14-327
14-328
14-334
14-335
14-336
14-338
14-339
14-340
14-341
14-342
14-344
14-346
14-348
14-349

14-355
14-357
14-359
14-363
14-364
14-365
14-366
14-367
14-369
14-371
14-373
14-376
14-378
14-379


Working with Function Functions

A

Passing a Function Handle to a Function Function . . . . . . . . . A-3
Passing an Inline Object to a Function Function . . . . . . . . . . . . A-4
Passing a String to a Function Function . . . . . . . . . . . . . . . . . . A-4

xx


xxi Contents

Preface
What Is the Image Processing Toolbox?

. . . . . . . .xii

R12 Related Products List . . . . . . . . . . . . . . xiii
Configuration Notes

. . . . . . . . . . . . . . . . . xv

About This Manual . . . . . . . . . . . . . . . . . xvi
Words You Need to Know . . . . . . . . . . . . . . . xvii
Typographical Conventions . . . . . . . . . . . . . xviii
Image Processing Demos . . . . . . . . . . . . . . . xx
MATLAB Newsgroup . . . . . . . . . . . . . . . . xxiv


Preface

What Is the Image Processing Toolbox?
The Image Processing Toolbox is a collection of functions that extend the
capability of the MATLAB® numeric computing environment. The toolbox
supports a wide range of image processing operations, including:
• Spatial image transformations
• Morphological operations
• Neighborhood and block operations
• Linear filtering and filter design
• Transforms
• Image analysis and enhancement
• Image registration

• Deblurring
• Region of interest operations
Many of the toolbox functions are MATLAB M-files, a series of MATLAB
statements that implement specialized image processing algorithms. You can
view the MATLAB code for these functions using the statement
type function_name

You can extend the capabilities of the Image Processing Toolbox by writing
your own M-files, or by using the toolbox in combination with other toolboxes,
such as the Signal Processing Toolbox and the Wavelet Toolbox.
For a list of the new features in version 3.0, see the Release Notes.

xxv


R12 Related Products List

R12 Related Products List
The Image Processing Toolbox requires MATLAB 6.0 (Release 12).
Additionally, The MathWorks provides several products that are especially
relevant to the kinds of tasks you can perform with the Image Processing
Toolbox.
For more information about any of these products, see either:
• The online documentation for that product, if it is installed or if you are
reading the documentation from the CD
• The MathWorks Web site, at www.mathworks.com; see the “products” section

Note The toolboxes listed below all include functions that extend MATLAB’s
capabilities. The blocksets all include blocks that extend Simulink’s
capabilities.

.

Product

Description

DSP Blockset

Simulink block libraries for the design,
simulation, and prototyping of digital signal
processing systems

Mapping Toolbox

Tool for analyzing and displaying
geographically based information from within
MATLAB

MATLAB

Integrated technical computing environment
that combines numeric computation, advanced
graphics and visualization, and a high-level
programming language

xxvi


Preface

xxvii

Product

Description

Signal Processing
Toolbox

Tool for algorithm development, signal and
linear system analysis, and time-series data
modeling

Wavelet Toolbox

Tool for signal and image analysis,
compression, and de-noising