數(shù)字圖像處理李俊山DigitalImageProcessing

李俊山編著.《數(shù)字圖像處理（第5版）》一張照片勝過(guò)千言萬(wàn)語(yǔ)。畫(huà)面比文字更形象生動(dòng)。

百聞不如一見(jiàn)。“Onepictureisworthmorethantenthousandwords”浮雕效果青春年華、田園美景下面途中的每個(gè)圓盤(pán)在動(dòng)嗎？

這里的每一幅圖片（圖像），如果不能直視，要用多少文字的描述，您才能想象出親眼看到這樣的效果呢？實(shí)驗(yàn)心理學(xué)家赤瑞特拉（Treicher）做過(guò)的兩個(gè)著名的心理實(shí)驗(yàn)之一結(jié)論是：人類(lèi)獲取信息83%來(lái)自視覺(jué)信息！

數(shù)字圖像處理，已經(jīng)成為智能科學(xué)與技術(shù)、數(shù)字媒體技術(shù)、虛擬現(xiàn)實(shí)等本科專(zhuān)業(yè)的骨干和核心專(zhuān)業(yè)課程。課程教材

課程教學(xué)方法：

以課堂講授為主；

通過(guò)對(duì)圖像處理原理及算法的分析和處理結(jié)果（效果）的圖示/演示，加深大家對(duì)各種圖像處理方法及實(shí)現(xiàn)算法的理解；

通過(guò)代表性的圖像處理算法的matlab編程及實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，使學(xué)生初步地掌握?qǐng)D像處理編程及算法驗(yàn)證方法，提高應(yīng)用性教學(xué)效果。

課程考核采用過(guò)程性評(píng)價(jià)與考核方式。

過(guò)程性評(píng)價(jià)的“過(guò)程”是相對(duì)于“結(jié)果”而言的。

過(guò)程性評(píng)價(jià)不是只關(guān)注過(guò)程而不關(guān)注結(jié)果的評(píng)價(jià)，更不是單純地觀察學(xué)生的表現(xiàn)。

過(guò)程性評(píng)價(jià)重點(diǎn)考核學(xué)生的綜合能力，包括：專(zhuān)業(yè)能力，學(xué)習(xí)能力（聽(tīng)課效果、知識(shí)面、自學(xué)能力、獲取信息的能力、思維能力等）、語(yǔ)言表達(dá)能力、實(shí)踐能力、創(chuàng)新能力。

學(xué)校建議的過(guò)程性評(píng)價(jià)形式包括：

主要包括：學(xué)生考勤、課堂表現(xiàn)（包括課堂紀(jì)律、聽(tīng)課表現(xiàn)等）、平時(shí)作業(yè)、綜合性大作業(yè)（包括課外閱讀、專(zhuān)題學(xué)術(shù)論文、專(zhuān)題調(diào)研報(bào)告、案例分析等）、團(tuán)隊(duì)作業(yè)、課程論文、課程設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)（實(shí)訓(xùn)）報(bào)告、教學(xué)實(shí)踐活動(dòng)、階段性測(cè)試、期終測(cè)驗(yàn)等。

學(xué)校要求每門(mén)課過(guò)程性評(píng)價(jià)方式不少于5種。具體的考核方式

（1）課堂考勤與課堂表現(xiàn)（曠課-5、遲到-2、請(qǐng)假-1）10%。

（2）課程作業(yè)15%。

（3）課程實(shí)驗(yàn)（5個(gè)實(shí)驗(yàn)，缺1次扣5分）25%。（4）期末閉卷考試占50%。第一章緒論《數(shù)字圖像處理》

1、數(shù)字圖像與數(shù)字圖像處理

2、數(shù)字圖像處理系統(tǒng)的組成

3、數(shù)字圖像處理技術(shù)研究的基本內(nèi)容

4、數(shù)字圖像處理技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域

5、圖像處理技術(shù)涉及的學(xué)科領(lǐng)域6、Matlab及其應(yīng)用基礎(chǔ)主要內(nèi)容1.1數(shù)字圖像與數(shù)字圖像處理

1.1數(shù)字圖像與數(shù)字圖像處理1、圖像、模擬圖像和數(shù)字圖像

（1）理解圖像（圖+像=圖像）

“圖”是物體反射或者透射電磁波的分布。

“像”是人的視覺(jué)系統(tǒng)，對(duì)接收的圖信息在大腦中形成的印象或認(rèn)識(shí)。

圖像即是“圖”和“像”兩者的結(jié)合。1.1數(shù)字圖像與數(shù)字圖像處理1、圖像、模擬圖像和數(shù)字圖像

（2）圖像的概念

圖像是用各種觀測(cè)系統(tǒng)，以不同形式和手段觀測(cè)客觀世界而獲得的、可以直接或間接作用于人的視覺(jué)系統(tǒng)而產(chǎn)生的視知覺(jué)實(shí)體。1.1數(shù)字圖像與數(shù)字圖像處理1、圖像、模擬圖像和數(shù)字圖像

（3）圖像的分類(lèi)模擬圖像：二維空間和亮度值都是連續(xù)(值)的圖像。比如，利用膠片定影后的影像膠卷沖洗后，得到的照片/圖像。

數(shù)字圖像：二維空間和亮度值都是用有限數(shù)字?jǐn)?shù)值表示的圖像。比如，利用數(shù)碼相繼拍攝的圖像。2、數(shù)字圖像處理

（1）數(shù)字圖像處理的概念

數(shù)字圖像處理是指對(duì)數(shù)字圖像信息進(jìn)行加工，以改善圖像的視覺(jué)效果和提高圖像的實(shí)用性；或?qū)?shù)字圖像進(jìn)行壓縮編碼以減少所需的存儲(chǔ)空間的技術(shù)。

數(shù)字圖像處理也稱(chēng)為計(jì)算機(jī)圖像處理，泛指利用計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)數(shù)字圖像進(jìn)行某些數(shù)學(xué)運(yùn)算和各種加工處理。{數(shù)字的含義：圖像的像點(diǎn)和每個(gè)像點(diǎn)的亮度值可以用二進(jìn)制數(shù)字表示}

1.1數(shù)字圖像與數(shù)字圖像處理2、數(shù)字圖像處理

（2）數(shù)字圖像處理的基本特征

系統(tǒng)的輸入和輸出都是圖像。1.1數(shù)字圖像與數(shù)字圖像處理圖像處理系統(tǒng)圖像1圖像22、數(shù)字圖像處理

（2）數(shù)字圖像處理的基本特征

系統(tǒng)的輸入和輸出都是圖像。比如：1.1數(shù)字圖像與數(shù)字圖像處理圖像處理系統(tǒng)（加噪）2、數(shù)字圖像處理

（2）數(shù)字圖像處理的基本特征

系統(tǒng)的輸入和輸出都是圖像。比如：1.1數(shù)字圖像與數(shù)字圖像處理圖像處理系統(tǒng)（圖像合成）2、數(shù)字圖像處理

（2）數(shù)字圖像處理的基本特征

系統(tǒng)的輸入和輸出都是圖像。比如：1.1數(shù)字圖像與數(shù)字圖像處理圖像處理系統(tǒng)(求圖像最大、最小、平均灰度值)

顯然，這種比較嚴(yán)格的圖像處理定義，顯現(xiàn)出了一定的狹義性，使得這一基本的圖像處理問(wèn)題，已經(jīng)不符合圖像處理的定義了。3、數(shù)字圖像分析

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)步，數(shù)字圖像處理技術(shù)開(kāi)始應(yīng)用于解決機(jī)器感知問(wèn)題。

在這種情況下，數(shù)字圖像處理的目的不再是單純的改善圖像的視覺(jué)效果和提高圖像的實(shí)用性，而是把注意力集中于以更適合于計(jì)算和處理的形式和從圖像中提取信息的過(guò)程。

圖像分析

1.1數(shù)字圖像與數(shù)字圖像處理3、數(shù)字圖像分析

（1）圖像分析的概念

通過(guò)對(duì)圖像中不同對(duì)象進(jìn)行分割（把圖像分為不同區(qū)域或目標(biāo)物），進(jìn)而對(duì)圖像中目標(biāo)進(jìn)行檢測(cè)、測(cè)量、識(shí)別、解釋和描述的技術(shù)。

1.1數(shù)字圖像與數(shù)字圖像處理3、數(shù)字圖像分析

（2）圖像分析方法

一般是利用數(shù)學(xué)模型，并結(jié)合圖像處理的技術(shù)來(lái)分析底層特征和上層結(jié)構(gòu)，從而提取具有一定智能性的信息；

圖像分析更側(cè)重于研究圖像的內(nèi)容，更傾向于對(duì)圖像內(nèi)容的分析、解釋和識(shí)別。

1.1數(shù)字圖像與數(shù)字圖像處理3、數(shù)字圖像分析

（3）圖像分析的特征

通過(guò)輸入是圖像，輸出是對(duì)輸入圖像進(jìn)行描述的信息。1.1數(shù)字圖像與數(shù)字圖像處理圖像分析系統(tǒng)圖像對(duì)圖像進(jìn)行描述的信息3、數(shù)字圖像分析

（3）圖像分析的特征

通過(guò)輸入是圖像，輸出是對(duì)輸入圖像進(jìn)行描述的信息。比如：1.1數(shù)字圖像與數(shù)字圖像處理圖像分析系統(tǒng)（圖像直方圖分析）3、數(shù)字圖像分析

（3）圖像分析的特征

通過(guò)輸入是圖像，輸出是對(duì)輸入圖像進(jìn)行描述的信息。比如：1.1數(shù)字圖像與數(shù)字圖像處理圖像分析系統(tǒng)（圖像邊緣檢測(cè)）3、數(shù)字圖像分析

進(jìn)行圖像處理及分析的目的：

（1）提高圖像的視感質(zhì)量，以達(dá)到賞心悅目的目的。

（2）對(duì)圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行變換、編碼和壓縮，便于圖像的高效存儲(chǔ)和傳輸。（3）提取圖像中所包含的某些特征或特殊信息，以滿(mǎn)足目標(biāo)識(shí)別和計(jì)算機(jī)視覺(jué)等應(yīng)用需求。1.1數(shù)字圖像與數(shù)字圖像處理4、圖像處理與圖像分析的關(guān)系◆圖像處理是對(duì)圖像的低級(jí)處理階段，圖像分析是對(duì)圖像的高一級(jí)的處理階段。圖像的低級(jí)處理階段和高一級(jí)的處理階段是相互關(guān)聯(lián)和有一定重疊性的。◆圖像的低級(jí)處理是高級(jí)處理的基礎(chǔ)，要對(duì)圖像進(jìn)行高一級(jí)的處理，必須先對(duì)圖像進(jìn)行低級(jí)(預(yù))處理。◆圖像的高一級(jí)處理是數(shù)字圖像處理與分析的目的。1.1數(shù)字圖像與數(shù)字圖像處理4、圖像處理與圖像分析的關(guān)系基于以上的原因：

本書(shū)中提到的圖像處理概念是廣義的，不僅包括了輸入和輸出都是圖像的低級(jí)處理，而且也包括了輸入是圖像，輸出是對(duì)輸入圖像的描述（如從輸入圖像中提取的特征信息或分類(lèi)與識(shí)別信息）這樣的高一級(jí)的處理。

也就是說(shuō)，廣義的圖像處理概念實(shí)際上指的是圖像處理與分析。

1.1數(shù)字圖像與數(shù)字圖像處理1.2數(shù)字圖像處理系統(tǒng)的組成

數(shù)字圖像處理結(jié)果輸出計(jì)算機(jī)系統(tǒng)顯示、打印或記錄設(shè)備數(shù)字?jǐn)z像機(jī)圖像處理軟件專(zhuān)用圖像處理硬件景物數(shù)字掃描儀膠片圖像

數(shù)字圖像的處理過(guò)程是由計(jì)算機(jī)完成的。1.2數(shù)字圖像處理系統(tǒng)的組成電視攝像機(jī)掃描儀數(shù)碼照相機(jī)遙感圖像獲取設(shè)備

計(jì)算機(jī)圖像輸入卡（采集卡)顯示卡圖像存貯裝置圖像數(shù)字化設(shè)備輸入圖像輸出圖像打印機(jī)繪圖儀彩色印刷機(jī)圖像處理計(jì)算機(jī)圖像輸出設(shè)備1.2數(shù)字圖像處理系統(tǒng)的組成1.2數(shù)字圖像處理系統(tǒng)的組成

1、圖像的感知與獲取設(shè)備（輸入設(shè)備）

是一種將景物轉(zhuǎn)換成計(jì)算機(jī)可以接受的數(shù)字圖像的圖像采集設(shè)備。

其中，有的直接作為數(shù)字化圖像輸入設(shè)備，有些是間接的數(shù)字化圖像輸入設(shè)備。1.2數(shù)字圖像處理系統(tǒng)的組成1000DPI1600DPI1000象素1600象素掃描儀分辨率與掃描圖象的大小分辨率：?jiǎn)挝婚L(zhǎng)度上采樣的像素個(gè)數(shù)：DPI(dot/inch)1英寸原稿圖像1.2數(shù)字圖像處理系統(tǒng)的組成

（1）圖像獲取/輸入設(shè)備（2）圖像處理系統(tǒng)和軟件開(kāi)發(fā)工具及平臺(tái)專(zhuān)用或通用圖像處理系統(tǒng)；利用MATLAB圖像處理工具箱提供的豐富的圖像函數(shù)和環(huán)境進(jìn)行圖像處理軟件開(kāi)發(fā)；直接在MicrosoftWindows上，以Microsoft公司的VC++或BC++為編程工具，進(jìn)行圖像處理軟件開(kāi)發(fā)。1.2數(shù)字圖像處理系統(tǒng)的組成

（3）圖像輸出設(shè)備

彩色顯示設(shè)備；彩色印刷/打印設(shè)備。1.2數(shù)字圖像處理系統(tǒng)的組成噴墨打印機(jī)激光打印機(jī)數(shù)字印刷機(jī)PCMCIA存儲(chǔ)設(shè)備

1.2數(shù)字圖像處理系統(tǒng)的組成

（3）圖像輸出設(shè)備1.2數(shù)字圖像處理系統(tǒng)的組成

3、數(shù)字圖像處理系統(tǒng)的分類(lèi)1.2數(shù)字圖像處理系統(tǒng)的組成

3、數(shù)字圖像處理系統(tǒng)的分類(lèi)1.2數(shù)字圖像處理系統(tǒng)的組成

3、數(shù)字圖像處理系統(tǒng)的分類(lèi)Photoshop圖像處理軟件1.2數(shù)字圖像處理系統(tǒng)的組成

4、典型圖像處理（工具）軟件示例Windows附件中的畫(huà)圖1.2數(shù)字圖像處理系統(tǒng)的組成

4、典型圖像處理（工具）軟件示例畫(huà)圖3D1.2數(shù)字圖像處理系統(tǒng)的組成

4、典型圖像處理（工具）軟件示例1.2數(shù)字圖像處理系統(tǒng)的組成

5、實(shí)用的圖像處理系統(tǒng)示例1.3數(shù)字圖像處理技術(shù)研究的內(nèi)容

圖像處理技術(shù)研究的內(nèi)容

圖像獲取與表示圖像基本運(yùn)算圖像變換圖像增強(qiáng)圖像恢復(fù)研究?jī)?nèi)容圖像壓縮編碼圖像特征提取圖像分割彩色圖像處理圖像描述形態(tài)學(xué)圖像處理視頻圖像處理圖像的基本運(yùn)算

圖像的基本運(yùn)算包括圖像的（像素）點(diǎn)運(yùn)算、圖像直方圖運(yùn)算處理、圖像的代數(shù)運(yùn)算、圖像的集合運(yùn)算等。

本書(shū)/課程在第3章介紹這部分內(nèi)容。圖像處理技術(shù)研究的內(nèi)容圖像變換

是簡(jiǎn)化圖像處理過(guò)程和提高圖像處理效果的基本技術(shù)，最典型的圖像變換主要有傅里葉變換、離散余弦變換和小波變換等。

本書(shū)/課程講授策略：

把三種變換和他的應(yīng)用結(jié)合起來(lái)，分布到不同的三章（5，7，8）內(nèi)進(jìn)行介紹。一是跳出了大家感覺(jué)仍是學(xué)數(shù)學(xué)課的困惑；二是和其應(yīng)用結(jié)合起來(lái)講更便于理解。圖像處理技術(shù)研究的內(nèi)容圖像增強(qiáng)

是或簡(jiǎn)單地突出圖像中感興趣的特征，或想方顯現(xiàn)圖像中那些模糊了的細(xì)節(jié)，以使圖像更清晰地被顯示或更適合于人或機(jī)器的處理與分析的一種技術(shù)。

本書(shū)/課程介紹兩類(lèi)圖像增強(qiáng)方法：一是空間域圖像增強(qiáng)方法（第4章）；二是頻率域圖像處理（第5章）。圖像處理技術(shù)研究的內(nèi)容圖像恢復(fù)

是一種從圖像退化的數(shù)學(xué)或概率模型出發(fā)，研究改進(jìn)圖像外觀，從而使恢復(fù)以后的圖像盡可能地反映原始圖像的本來(lái)面目的一種技術(shù)，其目的是獲得與景物真實(shí)面貌相像的圖像。

本書(shū)/課程在第6章進(jìn)行介紹這部分內(nèi)容。

圖像處理技術(shù)研究的內(nèi)容圖像壓縮編碼

是在不損失圖像質(zhì)量或少損失圖像質(zhì)量的前提下，盡可能地減少圖像的存儲(chǔ)量，以滿(mǎn)足圖像存儲(chǔ)和實(shí)時(shí)傳輸應(yīng)用需求的一種技術(shù)。

本書(shū)/課程在第7章介紹這部分內(nèi)容。圖像處理技術(shù)研究的內(nèi)容圖像特征提取

圖像特征是區(qū)分一幅圖像內(nèi)部特征的最基本屬性，是圖像目標(biāo)檢測(cè)識(shí)別的基礎(chǔ)。

本書(shū)/課程在第10章介紹這部分內(nèi)容。圖像處理技術(shù)研究的內(nèi)容圖像分割

是圖像處理技術(shù)中最為困難的任務(wù)之一，其基本思路是把一幅圖像劃分成背景和目標(biāo)，從而提取感興趣的目標(biāo)，或?yàn)樵谙鄳?yīng)的區(qū)域提取目標(biāo)奠定基礎(chǔ)。本書(shū)/課程在第9章介紹這部分內(nèi)容。圖像處理技術(shù)研究的內(nèi)容彩色圖像處理技術(shù)由于圖像技術(shù)的廣泛應(yīng)用，彩色圖像處理已經(jīng)成為圖像處理中的重要研究?jī)?nèi)容和重要研究方向。本書(shū)/課程在第11章介紹這部分內(nèi)容。

圖像處理技術(shù)研究的內(nèi)容形態(tài)學(xué)圖像處理技術(shù)

是一種的提取圖像元素的技術(shù)，在表現(xiàn)和描述物體形狀方面具有很好的處理效果和應(yīng)用價(jià)值。本書(shū)/課程在第12章介紹這部分內(nèi)容。圖像處理技術(shù)研究的內(nèi)容圖像的表示和描述基本思路是通過(guò)對(duì)圖像中感興趣的特征的定性和定量描述，從而賦予識(shí)別出的目標(biāo)以符號(hào)標(biāo)識(shí)和解釋。

本書(shū)/課程在第13章介紹這部分內(nèi)容。圖像處理技術(shù)研究的內(nèi)容視頻圖像處理由于圖像技術(shù)的廣泛應(yīng)用，以單幅圖像處理技術(shù)為主要基礎(chǔ)的視頻圖像處理已經(jīng)成為圖像處理中的重要研究?jī)?nèi)容和熱點(diǎn)課題和重要研究方向。本書(shū)/課程在第14章介紹這部分內(nèi)容。

圖像處理技術(shù)研究的內(nèi)容1.4數(shù)字圖像處理技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域圖像處理技術(shù)的典型應(yīng)用領(lǐng)域有：生物醫(yī)學(xué)、遙感技術(shù)、工業(yè)生產(chǎn)、軍事技術(shù)、通信技術(shù)、偵緝破案、氣象預(yù)報(bào)、宇宙探索、考古等。

總體上來(lái)說(shuō)，圖像處理技術(shù)的應(yīng)用已經(jīng)遍布國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域。圖像處理技術(shù)的主要應(yīng)用領(lǐng)域一、醫(yī)學(xué)應(yīng)用

通過(guò)CT及核磁共振、超聲波、X射線(xiàn)成像的分析等，可提供醫(yī)學(xué)診斷依據(jù)。X線(xiàn)片CT片MRIECT:一、醫(yī)學(xué)應(yīng)用CT(ComputedTomography)

計(jì)算機(jī)斷層攝影術(shù)肝臟和胃的橫斷平面CT圖像CT掃描投射成像一、醫(yī)學(xué)應(yīng)用地球資源勘探二、遙感與資源勘探遙感：農(nóng)、林等資源的調(diào)查，農(nóng)作物長(zhǎng)勢(shì)監(jiān)測(cè)，自然災(zāi)害監(jiān)測(cè)、預(yù)報(bào)，地勢(shì)、地貌測(cè)繪以及地質(zhì)構(gòu)造解譯、找礦，環(huán)境污染檢測(cè)等等。二、遙感與資源勘探1998年長(zhǎng)江（枝城-岳陽(yáng)）洪澇災(zāi)害監(jiān)測(cè)

無(wú)損探傷，石油勘探，生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化（識(shí)別零件，裝配質(zhì)量檢查），工業(yè)機(jī)器人研制等。三、工業(yè)生產(chǎn)

航空及衛(wèi)星偵察照片的測(cè)繪、判讀，雷達(dá)、聲納圖像處理，導(dǎo)彈制導(dǎo)，軍事仿真等。隱形飛機(jī)、定位轟炸夜視偵查成像四、軍事應(yīng)用Landscape電子沙盤(pán)四、軍事領(lǐng)域軍事目標(biāo)跟蹤景象匹配精確制導(dǎo)四、軍事領(lǐng)域圖像傳真，數(shù)字電視、網(wǎng)絡(luò)可視聊天、可視電話(huà)網(wǎng)頁(yè)動(dòng)畫(huà)等。五、通信技術(shù)獨(dú)特的ExactTime和AutoBalance技術(shù)語(yǔ)音圖像唇形同步只需350毫秒Hi…Hello…五、通信技術(shù)六、空間探索空間探索六、空間探索指紋識(shí)別，印簽、偽鈔識(shí)別，安檢，手跡、印記鑒別分析等。七、公安與信息安全獲取氣象云圖進(jìn)行測(cè)繪、判讀等。風(fēng)云1號(hào)風(fēng)云2號(hào)八、氣象預(yù)報(bào)氣象預(yù)報(bào)氣象云圖八、氣象預(yù)報(bào)廣告設(shè)計(jì)九、廣告設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)繪畫(huà)

十、藝術(shù)和影視應(yīng)用計(jì)算機(jī)合成圖像

周金龍合成華南虎事件十、藝術(shù)和影視應(yīng)用動(dòng)畫(huà)

娛樂(lè)十、藝術(shù)和影視應(yīng)用圖象配準(zhǔn)示例十、藝術(shù)和影視應(yīng)用1.5圖像處理技術(shù)涉及的學(xué)科領(lǐng)域

一、圖像處理技術(shù)涉及的基礎(chǔ)技術(shù)領(lǐng)域研究方法數(shù)學(xué)物理學(xué)生理學(xué)心理學(xué)電子學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)研究范圍模式識(shí)別計(jì)算機(jī)視覺(jué)計(jì)算機(jī)圖形學(xué)研究進(jìn)展人工智能神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)遺傳算法模糊邏輯二、圖像處理技術(shù)涉及的學(xué)科圖象處理涉及的學(xué)科（典型的交叉學(xué)科技術(shù)）：1、計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)2、信息與通信工程（信號(hào)與信息處理）3、控制科學(xué)與工程（模式識(shí)別與智能系統(tǒng)）

4、測(cè)繪科學(xué)與技術(shù)（航空攝影測(cè)量）5、光學(xué)工程（光學(xué)成像及處理技術(shù)）6、醫(yī)學(xué)工程（二級(jí)學(xué)科）7、醫(yī)學(xué)技術(shù)（二級(jí)學(xué)科）1.6Matlab及其應(yīng)用基礎(chǔ)

MATLAB

是MATrixLABoratory（矩陣實(shí)驗(yàn)室）的英文縮寫(xiě)，MATLAB

軟件是美國(guó)Mathworks公司推出的一種高級(jí)科學(xué)計(jì)算、專(zhuān)業(yè)級(jí)符號(hào)計(jì)算、可視化建模仿真和交互式應(yīng)用開(kāi)發(fā)環(huán)境。

該系統(tǒng)的基本數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是矩陣，程序中的(矩陣)變量不要求做明確的維數(shù)說(shuō)明，系統(tǒng)提供了大量的內(nèi)置函數(shù)，從而被廣泛地應(yīng)用于數(shù)值(線(xiàn)性代數(shù))計(jì)算、控制系統(tǒng)、信號(hào)處理、圖形繪制、圖像處理等領(lǐng)域的分析、仿真和設(shè)計(jì)工作。

Matlab

是一個(gè)集數(shù)值計(jì)算、圖形管理、程序開(kāi)發(fā)于一體的軟件環(huán)境。

Matlab由5部分組成：

（1）MATLAB語(yǔ)言體系，是MATLAB的高層次矩陣/數(shù)組語(yǔ)言環(huán)境，具有數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、條件控制、函數(shù)調(diào)用、輸入輸出、面向?qū)ο蟮瘸绦蛘Z(yǔ)言特性。一、

MATLAB系統(tǒng)的組成

Matlab由5部分組成：

（2）MATLAB開(kāi)發(fā)環(huán)境，是MATLAB提供給用戶(hù)的管理功能及軟件環(huán)境，包括管理工作空間中的變量和輸入輸出數(shù)據(jù)，開(kāi)發(fā)、調(diào)試和管理文件的各種工具。一、

MATLAB系統(tǒng)的組成

Matlab由5部分組成：

（3）MATLAB圖形系統(tǒng)，是MATLAB提供給用戶(hù)的可視化功能開(kāi)發(fā)環(huán)境，包括2D和3D數(shù)據(jù)的圖示、圖像處理、動(dòng)畫(huà)生成、圖形顯示等高層命令，用戶(hù)對(duì)圖形圖像等對(duì)象進(jìn)行特性控制的底層命令，以及開(kāi)發(fā)GUI應(yīng)用程序的各種工具。一、

MATLAB系統(tǒng)的組成

Matlab由5部分組成：

（4）MATLAB

數(shù)學(xué)函數(shù)庫(kù)，是MATLAB使用的數(shù)學(xué)算法庫(kù)，包括各種初等函數(shù)的算法，矩陣運(yùn)算和矩陣分析等高層次的數(shù)學(xué)算法，以及M文件（一種文本文件）函數(shù)。一、

MATLAB系統(tǒng)的組成

Matlab由5部分組成：

（5）MATLAB

應(yīng)用程序（API）接口，是MATLAB為用戶(hù)提供的函數(shù)庫(kù)，使用戶(hù)可以在MATLAB環(huán)境中使用C、C++、JAVA和FORTRAN語(yǔ)言程序，包括在MATLAB中調(diào)用程序（動(dòng)態(tài)鏈接），讀MAT文件等功能。一、

MATLAB系統(tǒng)的組成

二、

MATLAB系統(tǒng)的軟件環(huán)境計(jì)算機(jī)屏幕界面上會(huì)有相應(yīng)的快捷圖標(biāo)：

二、

MATLAB系統(tǒng)的軟件環(huán)境

二、

MATLAB系統(tǒng)的軟件環(huán)境1、命令行窗口MATLAB的典型工作方式之一是用戶(hù)在命令行窗口輸入命令，按回車(chē)鍵后MATLAB逐句解釋執(zhí)行命令行窗口中的命令，并在該窗口中已經(jīng)執(zhí)行的命令下方顯示除圖形以外的運(yùn)算結(jié)果。

二、

MATLAB系統(tǒng)的軟件環(huán)境1、命令行窗口

在命令行窗口除可輸入MATLAB命令外，還可以輸入MATLAB的函數(shù)、表達(dá)式、語(yǔ)句、M文件名或MEX文件名等，所以一般也將在命令行窗口輸入的對(duì)象稱(chēng)為語(yǔ)句。

二、

MATLAB系統(tǒng)的軟件環(huán)境2、當(dāng)前目錄窗口MATLAB的當(dāng)前目錄也即系統(tǒng)默認(rèn)的實(shí)施打開(kāi)、加載、編輯和保存文件等操作時(shí)的文件夾。

MATLAB啟動(dòng)后，系統(tǒng)默認(rèn)的當(dāng)前目錄是…\MATLAB\toolbox，用戶(hù)可以在默認(rèn)的當(dāng)前目錄下存放自己的文件。

二、

MATLAB系統(tǒng)的軟件環(huán)境3、編輯器窗口MATLAB的編輯器窗口是編寫(xiě)和和修改MATLAB腳本程序的地方。

二、

MATLAB系統(tǒng)的軟件環(huán)境4、工作區(qū)

工作區(qū)用于顯示運(yùn)行的程序中的變量，包括它們的名稱(chēng)、值以及類(lèi)型。

三、

MATLAB

應(yīng)用基礎(chǔ)

應(yīng)用示例：

【例1.1】

求灰度圖像的最大灰度值、最小灰度值和平均灰度值的matlab程序及運(yùn)算結(jié)果。

灰度圖像及像素的灰度值概念

一幅大小為200×300二維數(shù)字圖像可看作是一個(gè)大小為200×300的二維像素值陣列，二維陣列中的每個(gè)矩陣元素即是一個(gè)像素，其值即為該像素的灰度（亮度）值，灰度圖像的灰度取值范圍是0至255。

例1.1中的相關(guān)函數(shù)及功能如下：

（1）%：注釋符號(hào)，在其后的同一行中的內(nèi)容是注釋?zhuān)粫?huì)被執(zhí)行。

（2）clc：清除命令窗口中的內(nèi)容。

（3）clearall：清除工作空間的所有變量、函數(shù)和MEX文件。

（4）closeall：關(guān)閉所有的Figure窗口。

（5）imread('path_filename')：讀入指定路徑及文件名為path_filename的圖像。

（6）[m,n,color]=size(I)：獲取圖像矩陣I的行數(shù)h和列數(shù)w及顏色數(shù)color。當(dāng)color值等于3時(shí)，說(shuō)明圖像I是彩色圖像。缺省color的形式為[m,n]=size(I)。

（7）double(x)：將其它類(lèi)型的數(shù)據(jù)x轉(zhuǎn)換為雙精度型數(shù)據(jù)。在MATLAB的矩陣運(yùn)算中，要求所有的運(yùn)算變量為double型(雙精度型)。

（