Программное обеспечение Toolbox™ обработки изображений определяет несколько фундаментальных типов изображений, обобщенных в таблице. Эти типы изображений определяют способ, которым MATLAB ® интерпретирует элементы массива как значения интенсивности пикселей.
Предполагается, что все изображения в панели инструментов обработки изображений не имеют синтаксических значений. Числовые и логические изображения должны быть действительными, если не указано иное.
Тип изображения | Интерпретация |
|---|---|
Данные изображения сохраняются как логическая матрица m-на-n, в которой значения 0 и 1 интерпретируются как черный и белый соответственно. Некоторые функции панели инструментов также могут интерпретировать числовую матрицу m-на-n как двоичное изображение, где значения 0 являются черными, а все ненулевые значения - белыми. | |
Данные изображения хранятся в виде m-на-n числовой матрицы, элементы которой являются прямыми индексами в цветовой карте. Каждая строка карты цветов определяет красный, зеленый и синий компоненты одного цвета.
Цветовая карта является массивом класса c-by-3 | |
Изображения в градациях серого (Также известны как изображения интенсивности) | Данные изображения хранятся в виде m-на-n числовой матрицы, элементы которой задают значения интенсивности. Наименьшее значение указывает на черный цвет, а наибольшее - на белый.
|
(Обычно называются образами RGB) | Данные изображения хранятся в виде числового массива m-на-n-на-3, элементы которого задают значения интенсивности одного из трех цветовых каналов. Для изображений RGB три канала представляют красный, зеленый и синий сигналы изображения.
Существуют другие модели, называемые цветовыми пространствами, которые описывают цвета с использованием трех цветовых каналов. Для этих цветовых пространств диапазон каждого типа данных может отличаться от диапазона, разрешенного изображениями в цветовом пространстве RGB. Например, значения пикселей в цветовом пространстве L * a * b * типа данных |
| Изображения с высоким динамическим диапазоном (HDR) | HDR-изображения хранятся в виде цифровой матрицы m-на-n или цифровой матрицы m-на-n-на-3, аналогично изображениям в градациях серого или RGB, соответственно. HDR-образы имеют тип данных single или double но значения данных не ограничиваются диапазоном [0, 1] и могут содержать Inf значения. Дополнительные сведения см. в разделе Работа с изображениями с высоким динамическим диапазоном. |
| Мультиспектральные и гиперспектральные изображения | Данные изображения хранятся в виде числового массива m-by-n-by-c, где c - количество цветовых каналов. |
| Изображения меток | Данные изображения хранятся в виде m-на-n категориальной матрицы или цифровой матрицы неотрицательных целых чисел. |
В двоичном изображении каждый пиксель имеет одно из только двух дискретных значений: 1 или 0. Большинство функций на панели инструментов интерпретируют пикселы со значением 1 как принадлежащие интересующей области, а пикселы со значением 0 как фон. Двоичные изображения часто используются в сочетании с другими типами изображений для указания того, какие части изображения подлежат обработке.
На рисунке показано двоичное изображение с крупным планом некоторых значений пикселей.
Индексированное изображение состоит из матрицы изображения и цветовой карты.
Цветовая карта - это матрица класса m-на-3 double содержит значения в диапазоне [0, 1]. Каждая строка карты цветов определяет красный, зеленый и синий компоненты одного цвета.
Значения пикселей в матрице изображения являются прямыми индексами в цветовой карте. Поэтому цвет каждого пикселя в индексированном изображении определяется отображением значения пикселя в матрице изображения на соответствующий цвет в цветовой карте. Отображение зависит от класса матрицы изображения:
Если матрица изображения имеет класс single или double, цветовая карта обычно содержит целочисленные значения в диапазоне [1, p], где p - длина цветовой карты. Значение 1 указывает на первую строку на карте цветов, значение 2 указывает на вторую строку и т.д.
Если матрица изображения имеет класс logical, uint8 или uint16, цветовая карта обычно содержит целочисленные значения в диапазоне [0, p-1]. Значение 0 указывает на первую строку карты цветов, значение 1 указывает на вторую строку и т.д.
Цветовая карта часто хранится с индексированным изображением и автоматически загружается с изображением при использовании imread функция. После считывания изображения и цветовой карты в рабочее пространство в виде отдельных переменных необходимо отслеживать связь между изображением и цветовой картой. Однако вы не ограничиваетесь использованием карты цветов по умолчанию - вы можете использовать любую выбранную карту цветов.
Рисунок иллюстрирует индексированное изображение, матрицу изображения и цветовую карту соответственно. Матрица изображения имеет класс double, то есть значение 7 указывает на седьмую строку карты цветов.
Изображение в градациях серого - это матрица данных, значения которой представляют интенсивности одного пикселя изображения. В то время как изображения в оттенках серого редко сохраняются с помощью карты цветов, MATLAB использует карту цветов для их отображения.
Изображение в градациях серого можно получить непосредственно с камеры, которая получает один сигнал для каждого пикселя. Можно также преобразовать трюэколор или многоспектральные изображения в градации серого, чтобы подчеркнуть один конкретный аспект изображений. Например, можно использовать линейную комбинацию красного, зеленого и синего каналов RGB-изображения, чтобы полученное изображение в градациях серого указывало яркость, насыщенность или оттенок каждого пикселя. Можно обрабатывать каждый канал цветного или многоспектрального изображения независимо, разбивая каналы на отдельные изображения в градациях серого.
На рисунке изображено изображение класса в градациях серого double чьи значения пикселей находятся в диапазоне [0, 1].
Триколорное изображение - это изображение, в котором каждый пиксель имеет цвет, заданный тремя значениями. Форматы графических файлов хранят изображения в виде 24-битных изображений, где три цветовых канала по 8 бит каждый. Это дает потенциал в 16 миллионов цветов. Точность, с которой может быть воспроизведено реальное изображение, привела к широко используемому термину truecolor image.
Образы RGB - наиболее распространенный тип трюкколорных изображений. На RGB-изображениях три цветовых канала - красный, зеленый и синий. Дополнительные сведения о цветовых каналах RGB см. в разделе Отображение отдельных цветовых каналов изображения RGB.
Существуют другие модели, называемые цветовыми пространствами, которые описывают цвета с использованием трех различных цветовых каналов. Для этих цветовых пространств диапазон каждого типа данных может отличаться от диапазона, разрешенного изображениями в цветовом пространстве RGB. Например, значения пикселей в цветовом пространстве L * a * b * типа данныхdouble может быть отрицательным или больше 1. Дополнительные сведения см. в разделе Общие сведения о цветовых пространствах и преобразовании цветовых пространств.
Изображения Truecolor не используют цветную карту. Цвет каждого пикселя определяется комбинацией интенсивностей, хранящихся в каждом цветовом канале в местоположении пикселя.
На рисунке изображены красный, зеленый и синий каналы изображения RGB с плавающей запятой. Обратите внимание, что значения пикселей находятся в диапазоне [0, 1].
Чтобы определить цвет пикселя в координате (строка, столбец) (2,3), необходимо просмотреть триплет RGB, сохраненный в векторе (2,3,:). Предположим (2,3,1) содержит значение 0.5176, (2,3,2) содержит 0.1608, и (2,3,3) содержит 0.0627. Цвет пикселя в (2,3) равен
0.5176 0.1608 0.0627
Динамический диапазон относится к диапазону уровней яркости. Динамический диапазон реальных сцен может быть довольно высоким. Изображения с высоким динамическим диапазоном (HDR) пытаются захватить весь тональный диапазон реальных сцен (называемых сценами), используя 32-битные значения с плавающей запятой для хранения каждого цветового канала.
На рисунке изображены красный, зеленый и синий каналы изображения HDR с отображенным тоном с исходными значениями пикселей в диапазоне [0, 3.2813]. Отображение тонов - это процесс, который уменьшает динамический диапазон HDR-изображения до диапазона, ожидаемого монитором или экраном компьютера.
Многоспектральное изображение - это тип цветного изображения, в котором хранится более трех каналов. Например, многоспектральное изображение может хранить три цветных канала RGB и три инфракрасных канала, в общей сложности шесть каналов. Количество каналов в многоспектральном изображении обычно невелико. Напротив, гиперспектральное изображение может хранить десятки или даже сотни каналов.
На рисунке изображено многоспектральное изображение с шестью каналами, состоящими из красного, зелёного, синего цветовых каналов (изображённых как единое изображение RGB) и трёх инфракрасных каналов.
Изображение метки - это изображение, в котором каждый пиксель определяет класс, объект или область, представляющую интерес (ROI). Изображение метки можно получить из изображения сцены с помощью методов сегментации.
Числовое изображение метки перечисляет объекты или ROI в сцене. Метки являются неотрицательными целыми числами. Фоновый фон обычно имеет значение 0. Пиксели с меткой 1 составляют один объект; пиксели 2 составляют второй объект; и так далее.
A categorical изображение метки определяет класс каждого пикселя в изображении. Фону обычно присваивается значение <undefined>.
На рисунке изображено изображение этикетки с тремя категориями: лепесток, лист и грязь.
