怎样用matlab将一幅图像转化为灰度图像

在matlab软件中利用灰度命令即可将一幅图像转化为灰度图像，具体 *** 作请参照以下步骤，演示软件为matlab2012b。

1、首先在电脑上打开matlab程序，然后输入指令【 clear； clc；】，进行清屏。

2、然后将准备好的图片复制到matlab的工作目录中。

3、在主界面输入指令【data=imread('此悄宴文件夹图标.bmp')】，将图片转换成数森银据。

4、然后双击工作空间中的data，就可以看到图片数据的具体信息。

5、 输入指令【imshow(data)】，可以看到，data数据运州表示的图片。

6、输入指令【 gdata=rgb2gray(data)】，就可以获得一个灰度后的矩阵。

7、 双击右侧的工作空间的gdata，就可以看数据的具体信息了。

8、然后输入指令【imshow(gdata)】，就可以看到灰度化后的图片。

由Delphi中的图像灰度化代码看基本图像处理

基础篇]

首先看一段实现24位色图像灰度化转换的代码

procedure Grayscale(const Bitmap:TBitmap)

var

X: Integer

Y: Integer

R,G,B,Gray: Byte

Color: TColor

begin

for Y := 0 to (Bitmap.Height - 1) do

begin

for X := 0 to (Bitmap.Width - 1) do

begin

Color := Bitmap.Canvas.Pixels[X,Y]

R := Color and $FF

G := (Color and $FF00) shr 8

宴碰侍B := (Color and $FF0000) shr 16

Gray := Trunc(0.3 * R + 0.59 * G + 0.11 * B)

Bitmap.Canvas.Pixels[X,Y] := Gray shl 16 or Gray shl 8 or Gray

end

end

end

{这段代码效率是非常低的，但可以方便我们理解同时一些问题}

Delphi的帮助中对TColor已经有了详细的描述，这可以方便我们理解上面的代码！

首先看：

R := Color and $FF

G := (Color and $FF00) shr 8

B := (Color and $FF0000) shr 16

这是段常见的从TColor中提取三原色的代码，但它是什么意思呢？

首先应该知道and是与(.)运算，0.1=0，0.0=0，1.1=1，以取绿色为例：$FF00实际上就是$00FF00,它与一个TColor类型数按位进行与运算后，表示红色和绿色的位都变为了$00,而表示绿色的部分不变(0，1和1进行与运算值都不变)，再右移8位，自然就获得了绿色值的8位表示！

再获得三原色的值后，就是计算灰度值，0.3 * Red + 0.59 * Green + 0.11 * Blue 这是求加权平均值的公式。(因为人眼对颜色的敏感度不同，所以权值不同，就像在pf16bit中用了6位表示绿色，其它两种颜色只用了5位，这问题以后另写文章说明)

然后就是像素颜色晌吵信息的写回，刚才是右移，现在自然就是左移，而或(+)运算就是(0+1=1，0+0=0，1+1=1),举个简单例子就是：($FF shl 16 = $FF0000) or ($FF shl 8 = $FF00) or $FF = $FFFFFF ,其实这里的或运算当然也可以用 + 代替。

虽然上面的代码实现了24位色图像的灰度化，但当图像比较大时，速度非吵颂常慢，为什么？查看相关VCL代码可知调用Bitmap.Canvas.Pixels获取，写入像素的颜色信息实际上是利用了API GetPixel、SetPixel，这种方法是非常低效的！(唯一的好处是在进行一些和颜色无关的 *** 作，如图像的旋转，翻转时不需要因为PixelFormat的不同而修改代码)所以应该换一种更高效的访问像素点数据的方法，如用API GetDIBits、SetDIBits，但这种方法比较复杂，好在Delphi3以后版本的TBitmap中提供了Scanline。利用Scanline可以快速对像素进行访问！

还是以24位色(PixelFormats=pf24bit)为例,可改写为：

procedure Grayscale(const Bitmap:TBitmap)

const

PixelCountMax = 32768

type

pRGBTripleArray = ^TRGBTripleArray

TRGBTripleArray = ARRAY[0..PixelCountMax-1] OF TRGBTriple

var

Row: pRGBTripleArray

X: Integer

Y: Integer

Gray: Byte

begin

for Y := 0 to (Bitmap.Height - 1) do

begin

Row := Bitmap.ScanLine[Y]

for X := 0 to (Bitmap.Width - 1) do

begin

Gray := Trunc(0.3 * Row^[X].rgbtRed + 0.59 * Row^[X].rgbtGreen + 0.11 * Row^[X].rgbtBlue)

Row^[X].rgbtRed:=Gray

Row^[X].rgbtGreen:=Gray

Row^[X].rgbtBlue:=Gray

end

end

end

上面的例子用了一个TRGBTriple数组

PRGBTriple = ^TRGBTriple

tagRGBTRIPLE = packed record

rgbtBlue: Byte

rgbtGreen: Byte

rgbtRed: Byte

end

TRGBTriple = tagRGBTRIPLE

这种方法会限制位图的大小，但一般不用理会，直接用TBitmap可处理不了那么大的位图

当然也可用指针的移动实现，实测结果这样更快～～～

procedure Grayscale(const Bitmap:TBitmap)

var

X: Integer

Y: Integer

PRGB: pRGBTriple

Gray: Byte

begin

for Y := 0 to (Bitmap.Height - 1) do

begin

PRGB := Bitmap.ScanLine[Y]

for X := 0 to (Bitmap.Width - 1) do

begin

Gray := Trunc(0.3 * PRGB^.rgbtRed + 0.59 * PRGB^.rgbtGreen + 0.11 * PRGB^.rgbtBlue)

PRGB^.rgbtRed:=Gray

PRGB^.rgbtGreen:=Gray

PRGB^.rgbtBlue:=Gray

Inc(PRGB)

end

end

end

[颜色篇]

在上面提到了，那灰度化代码只能适用于24位色(PixelFormats=pf24bit)，为什么？看看记录类型tagRGBTRIPLE，正好24位，所以这样只能处理24位色图！

那怎么处理其他的位图呢？

先对这各种类型的位图做些简单的介绍～～～

pf1bit:

每个像素只需要用一位表示，如调色板定义的是黑白两种颜色(0为黑，1为白)，这时只能用位 *** 作访问像素信息！如定义

var P:PByte

for Y := 0 to (Bitmap.Height - 1) do

begin

p := Bitmap.ScanLine[Y]

for X := 0 to (Bitmap.width - 1) DIV 8 + 1 do

begin

p^:=1 or 2 or 4 or 8 or 16 or 32 or 64 or 128

Inc(PRGB,3)

end

end

p^:=1 or 2 or 4 or 8 or 16 or 32 or 64 or 128

这行代码什么意思呢？1=1(二进制),2=10(二进制),4=100(二进制),8=1000(二进制)...

结合上篇中解释了的或运算，很容易理解就以八个字位为单位，给其赋上颜色信息！

pf4bit:

和pf1bit位图一样， *** 作pf4bit位图也需要用位 *** 作。

pf8bit:

可直接利用Byte、TByteArray，但用Scanline取的值表示的只是调色板上颜色的索引。

pf15bit和pf16bit:

这两种位图都是16位的，pf15bit是第一位为0，后15位的每5位分别表示红、绿、蓝。而pf16bit中绿色占6位，其它两种颜色占用5位(人眼对绿色比较敏感)！

pf24bit位图转pf15bit位图代码

var

Row24:pRGBTriple

Row15:PWord

for j := 0 TO Bitmap.Height-1 DO

begin

Row15 := Bitmap15.Scanline[j]

Row24 := Bitmap24.Scanline[j]

for i := 0 TO Bitmap.Width-1 DO

begin

with Row24^ do

Row15^ := (rgbtRed Shr 3) Shl 10 or (rgbtGreen Shr 3) Shl 5 or (rgbtBlue Shr 3)

Inc(Row24)

Inc(Row15)

end

end

pf24bit和pf32bit:

pf24bit上面的已多次用到，就不多说了。而pf32bit和pf24bit一样，用24位(前24位)来记录三原色的颜色信息！

PRGBQuad = ^TRGBQuad

tagRGBQUAD = packed record

rgbBlue: Byte

rgbGreen: Byte

rgbRed: Byte

rgbReserved: Byte

end

TRGBQuad = tagRGBQUAD

如果要修改上面的程序，就是简单的PRGBQuad替换PRGBTriple，TRGBQuad替换TRGBTriple的过程～

测试表明在pf32bit中利用Scanline处理图像要比pf24bit快。

所以除了单色图(PixelFormats=pf1bit)外(没必要),其它都可转外32位色实现灰度化。这也是一种比较可行的方法！

[优化篇]

还以上篇中给出的灰度化代码为例

procedure Grayscale(const Bitmap:TBitmap)

var

X: Integer

Y: Integer

PRGB: pRGBTriple

Gray: Byte

begin

for Y := 0 to (Bitmap.Height - 1) do

begin

PRGB := Bitmap.ScanLine[Y]

for X := 0 to (Bitmap.Width - 1) do

begin

Gray := Trunc(0.3 * PRGB^.rgbtRed + 0.59 * PRGB^.rgbtGreen + 0.11 * PRGB^.rgbtBlue)

PRGB^.rgbtRed:=Gray

PRGB^.rgbtGreen:=Gray

PRGB^.rgbtBlue:=Gray

Inc(PRGB)

end

end

end

实际应用中，这种方法已经很快了，但实际上还存在可以优化的余地，什么呢？

Gray := Trunc(0.3 * Red + 0.59 * Green + 0.11 * Blue)//这句用的是浮点运算

在图像处理中，速度就是生命，能不用浮点运算，就最好不要用！

Gray := (30 * Red + 59 * Green + 11 * Blue) div 100

虽然这样一改，运算次数多了一次，但在我的雷鸟1.1G上，处理速度大概能提高5%左右！而同主频下(或略低，如Athlon 1600+相当于P4 1.6G)AMD的CPU浮点运算能力比Intel的较强，整数运算能力较弱，所以用Intel的CPU在这里更能体现出优势！

注：x div 100 和 Trunc(x/100)的效果是相同的，但查看其汇编代码可知一个用的指令是div,而另一个是fdiv(即进行浮点运算),还要调用函数Trunc,其处理速度差距非常大，所以能用 x div 100 的时候就不要用 Trunc(x/100)。

但这还不是最快的，再看一个：

Gray := HiByte(77 * Red + 151 * Green + 28 * Blue)

即

Gray := (77 * Red + 151 * Green + 28 * Blue) shr 8

(建议用后一种，不要调用函数)

这种方法比最原始的方法快了近3/4！

什么意思呢？用77,151,28分别除以256试试～～～

移位是什么意思呢，和10进制的进位，退位联系一下，是不是可以近似的理解为乘除2的n次方呢？当然这和真正意义的乘除法是不一样的！比如shr(右移)，和真正的除法相比，比如shr 1，只有最后一个字位为0时(既为2的倍数)，它才等于除2！如二进制数110(6)右移1位变为11(3)，和6/2=3结果相同。

当然这和一开始的灰度化效果有了些误差！

如果允许存在更大的误差，还可以考虑另一种方法：

Gray := (Red shr 2) + (Red shr 4) + (Green shr 1) + (Green shr 4) + (Blue shr 3)

连乘法都没用，完全用移位实现，结合上面的解释，用除法来理解该表达式，其值只是约等于(0.3125 * Red + 0.5625 * Green + 0.125 * Blue)，和一开始的加权平均值有了比较大的误差！但如果对速度有苛刻的要求的话，可以怎么用！这比上一种方法还能再快5%！

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