32.3 Представление изображений

В целом Octave поддерживает четыре различных типа изображений: изображения в градациях серого, RGB-изображения, бинарные изображения и индексированные изображения. Изображение в градациях серого представляется матрицей M×N, в которой каждый элемент соответствует интенсивности пикселя. RGB-изображение представляется массивом M×N×3, где каждый 3-вектор соответствует красной, зеленой и синей интенсивностям каждого пикселя.

Фактическое значение интенсивности пикселя в изображении в градациях серого или RGB-изображении зависит от класса матрицы. Если матрица имеет класс double интенсивности пикселей находятся в диапазоне от 0 до 1, если она имеет класс uint8 интенсивности находятся в диапазоне от 0 до 255, а если она имеет класс uint16 интенсивности находятся в диапазоне от 0 до 65535.

Бинарное изображение представляет собой матрицу M×N класса logical. Пиксель в бинарном изображении черный, если он false, и белый, если он true.

Индексированное изображение состоит из матрицы M×N целых чисел и цветовой карты C×3. Каждое целое число соответствует индексу в цветовой карте, а каждая строка в цветовой карте соответствует RGB-цвету. Цветовая карта должна быть класса double со значениями от 0 до 1.

Для преобразования между форматами изображений доступны следующие вспомогательные функции.

: im2double (img) ¶

: im2double (img, "indexed") ¶

Преобразовать изображение в двойную точность.

Преобразование img в двойную точность зависит от типа входного изображения. Поддерживаются следующие входные классы:

‘uint8, uint16, and int16’

Диапазон значений класса масштабируется до интервала [0 1].

‘logical’

Значения true и false присваиваются значения 0 и 1 соответственно.

‘single’

Значения преобразуются в double.

‘double’

Возвращает то же изображение.

Если img является индексированным изображением, то вторым аргументом должна быть строка "indexed". В этом случае img должен быть либо класса с плавающей точкой, либо класса без знака целого числа, и он будет просто преобразован в double. Если это класс целого числа, применяется смещение +1.

См. также: double.

: img = gray2ind (I) ¶

: img = gray2ind (I, n) ¶

: img = gray2ind (BW) ¶

: img = gray2ind (BW, n) ¶

: [img, map] = gray2ind (…) ¶

Преобразовать изображение в градациях серого или бинарное изображение интенсивности в индексированное изображение.

Индексированное изображение будет содержать n различных значений интенсивности. Если n не задано, по умолчанию оно равно 64 для изображений в градациях серого или 2 для бинарных черно-белых изображений.

Выходное значение img имеет класс uint8, если n меньше или равно 256; в противном случае возвращаемый класс - uint16.

См. также: ind2gray, rgb2ind.

: I = ind2gray (x, map) ¶

Преобразовать цветное индексированное изображение в изображение интенсивности в градациях серого.

Изображение x должно быть индексированным изображением, которое будет преобразовано с использованием цветовой карты map. Если map не содержит достаточно цветов для изображения, пиксели в x за пределами диапазона отображаются на последний цвет в карте перед преобразованием в градации серого.

Выходное значение I имеет тот же класс, что и входное значение x, и может быть одним из uint8, uint16, single, или double.

Примечание по реализации: существует несколько способов преобразования цветов в интенсивности в градациях серого. Эта функция использует значение яркости, полученное из rgb2gray, которое составляет I = 0.299*R + 0.587*G + 0.114*B. Другие возможности включают компонент значения из rgb2hsv или использование одного цветового канала из ind2rgb.

См. также: gray2ind, ind2rgb.

: [x, map] = rgb2ind (rgb) ¶

: [x, map] = rgb2ind (R, G, B) ¶

Преобразовать изображение в цветовом пространстве red-green-blue (RGB) в индексированное изображение.

Входное изображение rgb может быть задано как одна матрица размером MxNx3 или как три отдельные переменные, R, G и B, его три цветовых канала: красный, зеленый и синий.

Он выдает индексированное изображение x и цветовую карту map для точного интерпретации изображения точно так же, как и входное. Квантование цвета или другие формы растрирования не выполняются. Выходной класс индексированного изображения x может быть uint8, uint16 или double, в зависимости от того, что требуется для указания количества уникальных цветов в изображении (которое будет равно количеству строк в map) в порядке.

Также поддерживаются многомерные индексированные изображения (размером MxNx3xK), как с помощью одного входного сигнала (rgb), так и с помощью трех цветовых каналов в качестве отдельных переменных.

См. также: ind2rgb, rgb2hsv, rgb2gray.

: rgb = ind2rgb (x, map) ¶

: [R, G, B] = ind2rgb (x, map) ¶

Преобразовать индексированное изображение в красные, зеленые и синие цветовые компоненты.

Изображение x должно быть индексированным изображением, которое будет преобразовано с использованием цветовой карты map. Если map не содержит достаточно цветов для изображения, пиксели в x за пределами диапазона отображаются на последний цвет в карте.

Выходным результатом может быть одно RGB-изображение (матрица MxNx3, где M и N - исходные размеры изображения x, по одной для каждого из красного, зеленого и синего каналов). В качестве альтернативы могут быть возвращены отдельные красные, зеленые и синие цветовые матрицы размером MxN.

Также поддерживаются многомерные индексированные изображения (размером MxNx1xK).

См. также: rgb2ind, ind2gray, hsv2rgb.

Octave также предоставляет инструменты для создания и работы со структурами кадров фильмов. Эти структуры инкапсулируют данные изображения (поле "cdata") вместе с соответствующей цветовой картой (поле "colormap").

: frame = getframe () ¶

: frame = getframe (hax) ¶

: frame = getframe (hfig) ¶

: frame = getframe (…, rect) ¶

Захватить рисунок или оси в виде структуры кадра фильма.

Без аргументов, захватить текущие оси, исключая метки делений, заголовок и метки x/y/z. Возвращаемая структура frame имеет поле cdata, которое содержит фактические данные изображения в виде матрицы NxMx3 (RGB) uint8, и поле colormap, которое предоставляется для совместимости с MATLAB, но всегда пусто.

Если первый аргумент hax является дескриптором оси, то захватить эту ось, а не текущую ось, возвращаемую gca.

Если первый аргумент hfig является дескриптором рисунка, то захватывается весь соответствующий холст рисунка.

Наконец, если предоставлен второй аргумент rect, он должен быть вектором из четырех элементов ([левый нижний ширина высота]), определяющим область внутри рисунка, которая должна быть захвачена. Независимо от свойства рисунка "units", rect должен быть определен в пикселях.

См. также: im2frame, frame2im, movie.

: movie (mov) ¶

: movie (mov, n) ¶

: movie (mov, n, fps) ¶

: movie (h, …) ¶

Воспроизвести анимацию, заданную набором структур кадров.

Массив mov должен быть структурой кадров с полями "cdata" и "colormap", как возвращает функция getframe. По умолчанию все изображения отображаются один раз со скоростью 12 кадров в секунду на текущих осях.

Необязательный аргумент n является скаляром или вектором целых чисел, которые управляют количеством воспроизведений анимации и отображаемыми кадрами:

Первый элемент:

n(1) > 0

Анимация воспроизведется n(1) раз.

n(1) < 0

Анимация будет воспроизводиться n(1) раз попеременно в прямом и обратном порядке.

Другие элементы (если есть):

Индексы кадров в mov, которые будут отображаться.

Если первый аргумент является дескриптором фигуры или осей h, анимация воспроизведётся в этой фигуре или на этих осях, а не на текущих.

См. также: getframe, im2frame, frame2im.

: [x, map] = frame2im (frame) ¶

Преобразовать кадр анимации в индексированное изображение.

Кадр анимации представляет собой структуру с полями "cdata" и "colormap".

Поддержка N-мерных изображений или анимаций предоставляется, когда frame является массивом структур. В таких случаях x будет MxNx1xK или MxNx3xK для индексированных и RGB анимаций соответственно, причём каждый кадр конкатенируется по четвёртому измерению.

См. также: im2frame, getframe.

: im2frame (rgb) ¶

: im2frame (x, map) ¶

Преобразовать изображение в кадр анимации.

Кадр анимации представляет собой структуру с полями "cdata" и "colormap".

Поддержка N-мерных изображений предоставляется, когда каждое изображение проекции, размерности MxN и MxNx3 для RGB изображений, конкатенируется по четвёртому измерению. В таких случаях возвращаемое значение является массивом структур.

См. также: frame2im.

Функция colormap используется для изменения цветовой карты текущих осей или фигуры.

: cmap = colormap () ¶

: cmap = colormap (map) ¶

: cmap = colormap ("default") ¶

: cmap = colormap (map_name) ¶

: cmap = colormap (hax, …) ¶

: colormap map_name ¶

Запрос или установка текущей цветовой карты.

Без входных аргументов, функция colormap возвращает текущую цветовую карту.

colormap (map) устанавливает текущую цветовую карту на map. Цветовая карта должна быть матрицей n строк на 3 столбца. Столбцы содержат значения интенсивности красного, зелёного и синего цветов соответственно. Все значения должны быть в диапазоне от 0 до 1 включительно. Новая цветовая карта возвращается.

colormap ("default") восстанавливает цветовую карту по умолчанию (карта viridis с 64 значениями). Возвращается цветовая карта по умолчанию.

Цветовая карта может быть также задана строкой, map_name, которая является именем функции, возвращающей цветовую карту.

Если первый аргумент hax является дескриптором осей, то цветовая карта для этих осей запрашивается или устанавливается.

Для удобства также можно использовать эту функцию в командной форме, colormap map_name.

Список встроенных цветовых карт:

... (rest of the table)

Карта	Описание
viridis	по умолчанию
turbo	цветовая карта, проходящая через синий, голубой, зелёный, жёлтый, красный; современная замена для jet.
jet	цветовая карта, проходящая через синий, голубой, зелёный, жёлтый, красный.
cubehelix	цветовая карта, проходящая через чёрный, синий, зелёный, красный, белый с увеличением интенсивности.
hsv	циклическая цветовая карта, проходящая через пространство Цветовой тон, Насыщенность, Значение.
rainbow	цветовая карта, проходящая через красный, жёлтый, синий, зелёный, фиолетовый.
————-	———————————————————————————————

См. также: viridis, turbo, jet, cubehelix, hsv, rainbow, hot, cool, spring, summer, autumn, winter, gray, bone, copper, pink, ocean, colorcube, flag, lines, prism, white.

: iscolormap (cmap) ¶

Возвращает true, если cmap является цветовой картой.

Цветовая карта — это вещественная матрица, класса single или double, с 3 столбцами. Каждая строка представляет отдельный цвет. 3 столбца содержат значения интенсивности красного, зелёного и синего цветов соответственно.

Все значения в цветовой карте должны быть в диапазоне [0 1], но это не проверяется. Каждая функция должна сама определять, что делать со значениями за пределами этого диапазона.

См. также: colormap, rgbplot.

Следующие функции возвращают предопределённые цветовые карты, которые можно запросить по имени с помощью функции colormap.

: rgbplot (cmap) ¶

: rgbplot (cmap, style) ¶

: h = rgbplot (…) ¶

Построить компоненты цветовой карты.

Доступны два разных style для отображения cmap:

profile (по умолчанию)

Построить профиль линии RGB цветовой карты для каждого из каналов (красный, зеленый и синий) с линиями графика, окрашенными соответствующим образом. Каждая линия представляет интенсивность компонента RGB по всей цветовой карте.

composite

Нарисовать цветовую карту по оси X так, чтобы были видны фактические цвета индексов, а не отдельные цветовые компоненты.

Необязательное возвращаемое значение h является графической дескриптором созданного графика.

Запустите demo rgbplot чтобы увидеть пример rgbplot и каждый вариант стиля.

См. также: colormap.

: map = autumn () ¶

: map = autumn (n) ¶

Создать цветовую карту. Эта цветовая карта варьируется от красного через оранжевый до желтого.

Аргумент n должен быть скаляром. Если не указано, используется длина текущей цветовой карты или 64.

См. также: colormap.

: map = bone () ¶

: map = bone (n) ¶

Создать цветовую карту. Эта цветовая карта варьируется от черного до белого с серо-голубыми оттенками.

Аргумент n должен быть скаляром. Если не указано, используется длина текущей цветовой карты или 64.

См. также: colormap.

: map = colorcube () ¶

: map = colorcube (n) ¶

Создать цветовую карту. Эта цветовая карта состоит из максимально возможного количества равномерно распределенных цветов (не серых) в цветовом пространстве RGB.

Если нет идеального числа n равномерно распределенных цветов, то оставшиеся записи в цветовой карте представляют собой градиенты чистого красного, зеленого, синего и серого.

Аргумент n должен быть скаляром. Если не указано, используется длина текущей цветовой карты или 64.

См. также: colormap.

: map = cool () ¶

: map = cool (n) ¶

Создать цветовую карту. Цветовая карта варьируется от голубого до пурпурного.

Аргумент n должен быть скаляром. Если не указано, используется длина текущей цветовой карты или 64.

См. также: colormap.

: map = copper () ¶

: map = copper (n) ¶

Создать цветовую карту. Эта цветовая карта варьируется от черного до светло-медного тона.

Аргумент n должен быть скаляром. Если не указано, используется длина текущей цветовой карты или 64.

См. также: colormap.

: map = cubehelix () ¶

: map = cubehelix (n) ¶

: map = cubehelix (n, start, rots, hue, gamma) ¶

Создать цветовую карту cubehelix.

Эта цветовая карта варьируется от черного до белого, проходя через синие, зеленые и красные тона, сохраняя при этом монотонно возрастающее восприятие интенсивности. Это достигается путем прохождения цветового куба от черного к белому через спираль, отсюда и название cubehelix, с учетом воспринимаемой яркости каждого канала в соответствии со спецификациями NTSC 1953 года.

rgbplot (cubehelix (256))

Аргумент n должен быть скаляром. Если не указано, используется длина текущей цветовой карты или 64.

Ссылка: Green, D. A., 2011, A colour scheme for the display of astronomical intensity images, Bulletin of the Astronomical Society of India, 39, 289.

См. также: colormap.

: map = flag () ¶

: map = flag (n) ¶

Создать цветовую карту. Эта цветовая карта циклически проходит через красный, белый, синий и черный при каждом изменении индекса.

Аргумент n должен быть скаляром. Если не указано, используется длина текущей цветовой карты или 64.

См. также: colormap.

: map = gray () ¶

: map = gray (n) ¶

Создать серую цветовую карту. Эта цветовая карта варьируется от черного до белого с оттенками серого.

Аргумент n должен быть скаляром. Если не указано, используется длина текущей цветовой карты или 64.

См. также: colormap.

: map = hot () ¶

: map = hot (n) ¶

Создать цветовую карту. Эта цветовая карта варьируется от черного через темно-красный, красный, оранжевый, желтый до белого.

Аргумент n должен быть скаляром. Если не указано, используется длина текущей цветовой карты или 64.

См. также: colormap.

: hsv (n) ¶

Создать цветовую карту. Эта цветовая карта начинается с красного, изменяется через желтый, зеленый, голубой, синий и пурпурный, прежде чем вернуться к красному.

Она полезна для отображения периодических функций. Карта получается путем линейного изменения оттенка через все возможные значения при сохранении постоянной максимальной насыщенности и яркости. Эквивалентный код: hsv2rgb ([(0:N-1)'/N, ones(N,2)]).

Аргумент n должен быть скаляром. Если не указано, используется длина текущей цветовой карты или 64.

См. также: colormap.

: map = jet () ¶

: map = jet (n) ¶

Создать цветовую карту. Эта цветовая карта варьируется от темно-синего через синий, голубой, зеленый, желтый, красный до темно-красного.

Аргумент n должен быть скаляром. Если не указано, используется длина текущей цветовой карты или 64.

Замечание к программированию: Цветовая карта jet не является перцептивно равномерной. Попробуйте цветовую карту viridis, если это важно. В качестве замены для jet с лучшими перцептивными характеристиками попробуйте цветовую карту turbo.

См. также: colormap, turbo.

: map = lines () ¶

: map = lines (n) ¶

Создать цветовую карту. Эта цветовая карта состоит из списка цветов в свойстве текущих осей "ColorOrder". По умолчанию это синий, оранжевый, желтый, фиолетовый, зеленый, светло-голубой и темно-красный.

Аргумент n должен быть скаляром. Если не указано, используется длина текущей цветовой карты или 64.

См. также: colormap.

: map = ocean () ¶

: map = ocean (n) ¶

Создайте цветовую палитру. Эта палитра варьируется от чёрного до белого с оттенками синего.

Аргумент n должен быть скалярным. Если не указано, используется длина текущей цветовой палитры или 64.

См. также: colormap.

: map = pink () ¶

: map = pink (n) ¶

Создайте цветовую палитру. Эта палитра варьируется от чёрного до белого с оттенками серо-розового.

Эта палитра придаёт изображениям в оттенках серого сепийный тон.

Аргумент n должен быть скалярным. Если не указано, используется длина текущей цветовой палитры или 64.

См. также: colormap.

: map = prism () ¶

: map = prism (n) ¶

Создайте цветовую палитру. Эта палитра циклически переключается между красным, оранжевым, жёлтым, зелёным, синим и фиолетовым при каждом изменении индекса.

Аргумент n должен быть скалярным. Если не указано, используется длина текущей цветовой палитры или 64.

См. также: colormap.

: map = rainbow () ¶

: map = rainbow (n) ¶

Создайте цветовую палитру. Эта палитра изменяется от красного через оранжевый, жёлтый, зелёный, синий до фиолетового.

Аргумент n должен быть скалярным. Если не указано, используется длина текущей цветовой палитры или 64.

См. также: colormap.

: map = spring () ¶

: map = spring (n) ¶

Создайте цветовую палитру. Эта палитра изменяется от пурпурного до жёлтого.

Аргумент n должен быть скалярным. Если не указано, используется длина текущей цветовой палитры или 64.

См. также: colormap.

: map = summer () ¶

: map = summer (n) ¶

Создайте цветовую палитру. Эта палитра изменяется от зелёного до жёлтого.

Аргумент n должен быть скалярным. Если не указано, используется длина текущей цветовой палитры или 64.

См. также: colormap.

: map = turbo () ¶

: map = turbo (n) ¶

Создайте цветовую палитру. Эта палитра изменяется от тёмно-синего через зелёный до тёмно-красного; подобна устаревшей jet палитре, но с равномерным восприятием.

Аргумент n должен быть скалярным. Если не указано, используется длина текущей цветовой палитры или 64.

См. также: colormap.

: map = viridis () ¶

: map = viridis (n) ¶

Создайте цветовую палитру. Эта палитра изменяется от тёмно-пурпурно-синего через синий, зелёный до жёлтого.

Аргумент n должен быть скалярным. Если не указано, используется длина текущей цветовой палитры или 64.

См. также: colormap.

: map = white () ¶

: map = white (n) ¶

Создайте цветовую палитру. Эта палитра полностью белая.

Аргумент n должен быть скалярным. Если не указано, используется длина текущей цветовой палитры или 64.

См. также: colormap.

: map = winter () ¶

: map = winter (n) ¶

Создайте цветовую палитру. Эта палитра изменяется от синего до зелёного.

Аргумент n должен быть скалярным. Если не указано, используется длина текущей цветовой палитры или 64.

См. также: colormap.

: cmap = contrast (x) ¶

: cmap = contrast (x, n) ¶

Возвращает серую цветовую палитру, которая максимизирует контраст на изображении.

Возвращаемая цветовая палитра будет иметь n строк. Если n не определён, используется размер текущей цветовой палитры.

См. также: colormap, brighten.

Три следующие функции изменяют существующую цветовую палитру, а не заменяют её.

: map_out = brighten (beta) ¶

: map_out = brighten (map, beta) ¶

: map_out = brighten (h, beta) ¶

: brighten (…) ¶

Усиление или затемнение цветовой палитры.

Аргумент beta должен быть скалярным значением от -1 до 1, где отрицательное значение затемняет, а положительное — усиливает цветовую палитру.

Если аргумент map опущен, функция применяется к текущей цветовой палитре.

Первый аргумент также может быть допустимым графическим дескриптором h, в этом случае brighten применяется к цветовой палитре, связанной с этим дескриптором.

Если выходной параметр не указан, результат записывается в текущую цветовую палитру.

См. также: colormap, contrast.

: spinmap () ¶

: spinmap (t) ¶

: spinmap (t, inc) ¶

: spinmap ("inf") ¶

Циклически меняет цветовую палитру в течение t секунд с шагом цвета inc.

Оба параметра необязательны. По умолчанию время цикла составляет 5 секунд, а шаг — 2. Если задан вариант "inf", цикл будет продолжаться до нажатия Control-C.

При вращении цвет 1 становится цветом 2, цвет 2 — цветом 3 и т. д. Разрешается положительный или отрицательный шаг, а более высокое значение inc вызовет более быстрое прохождение по цветовой палитре.

См. также: colormap.

: whitebg () ¶

: whitebg (color) ¶

: whitebg ("none") ¶

: whitebg (hfig) ¶

: whitebg (hfig, color) ¶

: whitebg (hfig, "none") ¶

Инвертирует цвета в текущей цветовой схеме.

Корневые свойства также инвертируются, так что все последующие графики будут использовать новую цветовую схему.

Если присутствует необязательный аргумент color, то цвет фона устанавливается в color, а не инвертируется. color может быть строкой, представляющей один из восьми известных цветов, или троицей RGB. Специальный строковый аргумент "none" восстанавливает график до заводских значений цветов.

Если первый аргумент hfig — это дескриптор фигуры или список дескрипторов фигур, то операции выполняются с этими фигурами, а не с текущей фигурой, возвращаемой gcf. Корневые свойства не будут изменены, если 0 не входит в список фигур.

Примечание по программированию: whitebg работает, изменяя свойства цвета дочерних элементов указанных фигур. Изменяются только объекты с одним цветом. Например, область с одним "FaceColor" будет изменена, но область с заливкой ("interp") не будет модифицирована. При инверсии новый цвет просто является инверсией в RGB-пространстве: cnew = [1-R 1-G 1-B]. Когда цвет задан, оси и фигура устанавливаются в новый цвет, а цвет дочерних объектов затем корректируется для обеспечения контраста (видимости) на новом фоне.

См. также: reset, get, set.

Следующие функции могут использоваться для управления цветовыми картами.

: [Y, newmap] = cmunique (X, map) ¶

: [Y, newmap] = cmunique (RGB) ¶

: [Y, newmap] = cmunique (I) ¶

Преобразует входное изображение X в выходное индексированное изображение Y, использующее минимально возможную цветовую карту newmap.

Когда вход — индексированное изображение (X с цветовой картой map), выход — это цветовая карта newmap, из которой были удалены повторяющиеся строки. Выходное изображение Y — это исходное входное изображение с индексами, соответствующими новой, возможно меньшей, цветовой карте.

Когда вход — RGB-изображение (матрица MxNx3), выходная цветовая карта будет содержать одну запись для каждого уникального цвета в исходном изображении. В худшем случае новая карта может содержать столько строк, сколько пикселей в исходном изображении.

Когда вход — изображение в оттенках серого I, выходная цветовая карта будет содержать одну запись для каждого уникального значения интенсивности в исходном изображении. В худшем случае новая карта может содержать столько строк, сколько пикселей в исходном изображении.

Детали реализации:

newmap всегда является матрицей Mx3, даже если входное изображение — изображение в оттенках серого I (все три RGB-плоскости имеют одинаковое значение).

Выходное изображение имеет тип uint8, если размер новой цветовой карты меньше или равен 256. В противном случае выходное изображение имеет тип double.

См. также: rgb2ind, gray2ind.

: [Y, newmap] = cmpermute (X, map) ¶

: [Y, newmap] = cmpermute (X, map, index) ¶

Переупорядочивает цвета в цветовой карте.

При вызове с двумя аргументами cmpermute случайным образом переупорядочивает цветовую карту map и возвращает новую цветовую карту newmap. Также возвращается индексированное изображение Y, эквивалентное исходному входному изображению X при отображении с помощью newmap.

При вызове с необязательным третьим аргументом порядок цветов в новой цветовой карте определяется index.

Внимание: index не должен содержать повторяющихся элементов, иначе функция завершится с ошибкой.