MATLAB 图像处理：基于骨架化和形态学操作的条纹长度分析

本代码示例使用 MATLAB 实现图像处理，利用骨架化和形态学操作分析条纹长度。

代码：

% 读取图像
img = imread('7-1.tif');

% 将图像转为二值化矩阵
bw = im2bw(img);

% 骨架化操作
skel = bwmorph(bw, 'skel', Inf);

% 消除分支条纹
skel_pruned = bwmorph(skel, 'spur', 2);

% 计算条纹长度
pixel_size = 0.0595; % 空间分辨率为0.0595纳米/像素
lengths = [];

for i = 3:size(skel_pruned, 1)-2
    for j = 3:size(skel_pruned, 2)-2
        if skel_pruned(i, j) == 1
            % 判断是否为对角线像素
            if mod(i+j,2) == 0
                pixel_length = pixel_size * 2;
            else
                pixel_length = pixel_size;
            end
            
            % 计算条纹长度
            [connectivity, num] = bwlabel(skel_pruned, 8);
            pixel_count = sum(connectivity(:) == connectivity(i, j));
            length = pixel_count * pixel_length;
            
            % 消除短条纹
            if length >= 0.483
                lengths = [lengths, length];
            end
        end
    end
end

% 统计数据和图像展示
disp(['平均长度：', num2str(mean(lengths)), '纳米']);
disp(['最长长度：', num2str(max(lengths)), '纳米']);
disp(['最短长度：', num2str(min(lengths)), '纳米']);
disp(['条纹数量：', num2str(length(lengths))]);

histogram(lengths);
xlabel('条纹长度（纳米）');
ylabel('数量');
title('条纹长度分布图');

代码解释：

图像读取： 使用 imread 函数读取图像文件 7-1.tif，并将其存储在变量 img 中。
二值化： 使用 im2bw 函数将图像转换为二值化矩阵，并将结果存储在变量 bw 中。
骨架化： 使用 bwmorph 函数进行骨架化操作，将二值图像简化为单像素宽度的骨架，并将结果存储在变量 skel 中。'skel', Inf 参数表示进行无限次骨架化操作，直到无法再简化为止。
分支消除： 使用 bwmorph 函数进行分支消除操作，将骨架中的分支去除，并将结果存储在变量 skel_pruned 中。'spur', 2 参数表示消除长度小于 2 个像素的分支。
长度计算： 使用循环遍历 skel_pruned 矩阵，对于每个值为 1 的像素，计算其连接的像素数量，并根据像素大小 (pixel_size) 计算条纹长度。代码中考虑了对角线像素的长度计算，并将长度存储在 lengths 数组中。
长度过滤： 代码中设置了长度阈值 0.483，只保留长度大于等于阈值的条纹长度，以排除过短的条纹。
统计数据展示： 使用 mean, max, min 函数计算条纹长度的平均值、最大值和最小值，并使用 disp 函数输出统计结果。
图像展示： 使用 histogram 函数绘制条纹长度分布直方图，并使用 xlabel, ylabel, title 函数添加坐标轴标签和标题。

运行结果：

代码运行后，将输出条纹长度的统计信息，并在新窗口中显示条纹长度分布直方图。

注意：

确保 7-1.tif 文件存在于当前工作目录下。
代码中的 pixel_size 变量的值应根据实际图像的像素大小进行调整。
代码中的长度阈值 0.483 可以根据实际需求进行调整。

结论：

本代码示例演示了如何使用 MATLAB 进行图像处理，并利用骨架化和形态学操作分析条纹长度。代码包含了图像读取、二值化、骨架化、分支消除、长度计算和统计数据展示等步骤，并提供了完整的代码示例和解释。