④ 将索引图像、灰度图像、 RGB图像转换为二值图像：im2bw( )。
需要注意的是，只有灰度图像可以直接调用im2bw( )来转成二值图像，而其他类型的图像都需要先转成灰度级图像再转成二值图像。输出图像在输入图像所有亮度小于给定值 (level)像素点处均为0，在其他地方均为1。level值得取值范围为[0，1]。 格式：BW=im2bw(I,level) BW=im2bw(X,MAP,level) BW=im2bw(RGB,level) 5、图像的运算和空间域操作 ⑴ 图像的运算
图像的代数运算是图像的标准算术操作的实现方法，是两幅输入图像之间进行的点对点的加、减、乘、除运算后得到输出图像的过程。如果输入图像为A(x,y)和B(x,y)，输出图像为C(x,y)，则图像的代数运算有如下四种形式：
C(x,y) = A(x,y) + B(x,y) C(x,y) = A(x,y) - B(x,y) C(x,y) = A(x,y) * B(x,y) C(x,y) = A(x,y) / B(x,y)
图像的代数运算在图像处理中有着广泛的应用，它除了可以实现自身所需的算术操作，还能为许多复杂的图像处理提供准备。例如，图像减法就可以用来检测同一场景或物体生产的两幅或多幅图像的误差。使用MATLAB的基本算术符(+、-、*、/ 等)可以执行图像的算术操作，但是在此之前必须将图像转换为适合进行基本操作的双精度类型。为了更方便地对图像进行操作，MATLAB图像处理工具箱包含了一个能够实现所有非稀疏数值数据的算术操作的函数集合。下表列举了所有图像处理工具箱中的图像代数运算函数。
表1-3 图像处理工具箱中的代数运算函数
函数名 Imabsdiff Imadd Imcomplement Imdivide Imlincomb Immultiply imsubtract
两幅图像的加法 补足一幅图像 两幅图像的除法 功能描述 两幅图像的绝对差值 计算两幅图像的线性组合 两幅图像的乘法 两幅图像的减法 使用图像处理工具箱中的图像代数运算函数无需再进行数据类型间的转换，这些函数能够接受uint8和uint16数据，并返回相同格式的图像结果。虽然在函数执行过程中元素是以双精度进行计算的，但是MATLAB工作平台并不会将图像转换为双精度类型。
代数运算的结果很容易超出数据类型允许的范围。例如，uint8数据能够存储的最大数值是255，各种代数运算尤其是乘法运算的结果很容易超过这个数值，有时代数操作（主要是除法运算）也会产生不能用整数描述的分数结果。图像的代数运算函数使用以下截取规则使运算结果符合数据范围的要求：超出数据范围的整型数据将被截取为数据范围的极值，分数结果将被四舍五入。例如，如果数据类型是uint8，那么大于255的结果（包括无穷大inf）将被设置为255。
图像可以和常数进行运算，它表示对图像中的每一个像素点来进行相应的操作，相当于把矩阵中所有元素都进行扩大或缩小的操作。所以，如果是图像和图像间的逻辑运算，必须要让两幅图的尺寸，也就是长和宽保持一致，相当于操作的两个数组是同样的大小，即维数相同，并且运算后会得到相同维数的数组，也就是说进行了逻辑运算以后的图像尺寸并不会改变。能够进行逻辑运算的两幅图像除了要满足尺寸一致这个条件以外，还需要满足图像类型一致的条件。
? 图像加法（函数：imadd（））
? 功能：实现两幅图像相加或图像加上一个常数
两幅图像的像素值相加时产生的结果很可能超过图像数据类型所支持的最大值，尤其对于uint8类型的图像，溢出情况最为常见。当数据值发生溢出时，imadd函数将数据截取为数据类型所支持的最大值，这种截取效果称之为饱和。为了避免出现饱和现象，在进行加法计算前最好将图像转换为一种数据范围较宽的数据类型。例如，在加法操作前将uint8图像转换为uint16类型。
? 图像减法（函数：imsubtract（））
? 功能：实现两幅图像相减或图像减去一个常数。
图像减法也称为差分方法，是一种常用于检测图像变化及运动物体的图像处理方法。图像减法可以作为许多图像处理工作的准备步骤。例如，可以使用图像减法来检测一系列相同场景图像的差异。图像减法与阈值化处理的综合使用往往是建立机器视觉系统最有效的方法之一。在利用图像减法处理图像时往往需要考虑背景的更新机制，尽量补偿由于天气、光照等因素对图像显示效果造成的影响。
减法操作有时会导致某些像素值变为一个负数，对于uint8或uint16类型的数据，如果发生这种情况，那么imsubtract函数自动将这些负数截取为0。为了避免差值产生负值，同时避免像素值运算结果之间产生差异，可以调用函数imabsdiff。imabsdiff将计算两幅图像相应像素差值的绝对值，因而返回结果不会产生负数。该函数的调用格式与imsubtract函数类似。
? 图像乘法（函数：immultiply（））
? 功能：实现两幅图像相乘或图像的亮度缩放。
两幅图像进行乘法运算可以实现掩模操作，即屏蔽掉图像的某些部分。一幅图像乘以一个常数通常被称为缩放，这是一种常见的图像处理操作。如果使用的缩放因子大于1，那么将增强图像的亮度，如果因子小于1则会使图像变暗。缩放通常将产生比简单添加像素偏移量自然得多的明暗效果，这是因为这种操作能够更好地维持图像的相关对比度。此外，由于时域的卷积或相关运算与频域的乘积运算对应，因此乘法运算有时也被作为一种技巧来实现卷积或相关处理。
uint8图像的乘法操作一般都会发生溢出现象。Immultiply函数将溢出的数据截取为数据类型的最大值。为了避免产生溢出现象，可以在执行乘法操作之前将uint8图像转换为一种数据范围较大的图像类型，例如uint16。
? 图像除法（函数：imdivide（））
? 功能：实现两幅图像相除或图像的亮度缩放。
除法运算可用于校正成像设备的非线性影响，这在特殊形态的图像（如断层扫描等医学图像）处理中常常用到。图像除法也可以用来检测两幅图像间的区别，但是除法操作给出的是相应像素值的变化比率，而不是每个像素的绝对差异，因而图像除法也称为比率变换。 ⑵ 图像的空间域操作
① 图像的缩放（函数：imresize（））
格式：J=imresize(I，n)，其中 n为缩放比例 ② 图像的旋转（函数：imrotate（））
格式：J=imrotate(I，旋转度数，‘方法’， ‘crop’)
其中旋转度数一般在[0,360]之间，‘方法’一般来说有3种 'nearest'（最邻近插值法） ， 'bilinear' （双线性插值法）， 'bicubic'（三次卷积插值法）。不同的插值方法得到的旋转图像有细微的差，缺省时 matlab默认为选最邻近插值法，此时图像会有一定的失真，这个失真主要是因为matlab在计算每个点的新坐标的时候得到的数值不是整数，要去整所造成的。最后如果加上‘crop’表示旋转完成以后，将新得到的图像裁剪到跟原来同样的大小。
③ 图像的剪切（函数：imcrop（））
格式：J=imcrop(I，[xmin ymin xmax ymax]，)
xmin ymin xmax ymax表示剪切时，从原图什么地方开始和终止的坐标。
三、实验例题
1、任选一幅图像对其进行各种图像变换 a=imread('city.jpg','jpg');
subplot(2,2,1) subimage(a) title('原彩色图像') i=rgb2gray(a); subplot(2,2,2) subimage(i) title('灰度图像')
[X,MAP]=rgb2ind(a,256); subplot(2,2,3) subimage(X) title('索引图像')
2、为图像中每个像素增加亮度 x=imread('aaa.tif'); I=rgb2gray(x); J=imadd(I,100);
subplot(1,2,1); subimage(I); subplot(1,2,2); subimage(J);
四、实验报告要求
1、简述实验目的及实验原理。
2、选取两幅大小一样的图像，首先转换成灰度图像，然后对其中一幅进行旋转（旋转角度自定），再对两幅图像进行代数运算，并附上程序及处理前后的图像。 3、对实验结果进行总结。