1、MATLAB 圖像處理工具箱祝強(qiáng)QQ群：102576396,C1 Matlab概述,2,考核標(biāo)準(zhǔn),平時成績 50 大作業(yè) 50,C1 Matlab概述,3,課程章節(jié)安排 1、Matlab基礎(chǔ) 2、Matlab程序設(shè)計 3、Matlab圖形繪制 4、利用Matlab解方程 5、Matlab基本圖像操作 6、Matlab圖像分析 7、Matlab圖像時頻變換 8、Matlab圖形用戶界面制作,C1 Matlab概述,4,MATLAB概述,MATLAB名字由MATrix和 LABoratory 兩詞的前三個字母組合而成。 20世紀(jì)七十年代，時任美國新墨西哥大學(xué)計算機(jī)科學(xué)系主任的Cleve Moler

2、設(shè)計的一組調(diào)用LINPACK和EISPACK矩陣軟件工具包庫程序的的“通俗易用”的接口，即用FORTRAN編寫的萌芽狀態(tài)的MATLAB。 1984年，Moler等人合作成立MathWorks公司，并把MATLAB正式推向市場。從這時起，MATLAB的內(nèi)核采用C語言編寫，而且除原有的數(shù)值計算能力外，新增了數(shù)據(jù)圖視功能。,1.1 Matlab的發(fā)展歷程,C1 Matlab概述,5,MathWorks公司于1993年推出MATLAB 4.0，其后又發(fā)行了5.0、6.0、6.5直至7.0等版本。 MATLAB成為了最具吸引力、應(yīng)用最為廣泛的科學(xué)計算語言； 現(xiàn)今的matlab7.0擁有更豐富的數(shù)據(jù)類型和

3、結(jié)構(gòu)、更友善的面向?qū)ο?、更加快速精良的圖形可視、更廣博的數(shù)學(xué)和數(shù)據(jù)分析資源、更多的應(yīng)用開發(fā)工具。,1.1 Matlab的發(fā)展歷程,C1 Matlab概述,6,MATLAB是基于矩陣運(yùn)算的處理工具； 矩陣由數(shù)字行列構(gòu)成，矩陣的一行或一列也稱為向量。MATLAB將一切變量或數(shù)據(jù)都當(dāng)做矩陣(向量)看待； 例如 C = A + B ，A,B,C都是矩陣,是矩陣的加運(yùn)算； 即使一個常數(shù)，Y=5，MATLAB也看做是一個11的矩陣；,MATLAB和矩陣運(yùn)算,矩陣和Matlab,C1 Matlab概述,7, a=1 2 b=3 2 a.*b% a*b=1 2 ans = 3 4 a./b% a/b ans

4、= 0.3333 1.0000 inv pinv a/b ab a./b,C1 Matlab概述,8,1.2 Matlab界面,命令行 ,命令窗口 Command Windows,工作窗口 Workspace,歷史命令 Command History,工作路徑窗口 Current Directory,C1 Matlab概述,9,1、命令行 輸入單行命令，回車產(chǎn)生結(jié)果； 2、命令窗口 顯示結(jié)果，同時也會顯示程序代碼中存在的錯誤，以及錯誤所在的行數(shù)和列數(shù)； 3、工作空間 顯示當(dāng)前M文件或命令行中定義的變量值，以及程序中產(chǎn)生的中間變量，double-click； 4、歷史命令窗口 顯示本次打開Mat

5、lab后所執(zhí)行過的命令； 5、路徑及作用 File-SetPath 設(shè)置Matlab工作路徑； 當(dāng)創(chuàng)建一個新的工作目錄或文件夾時，要把該目錄添加到工作路徑中，否則Matlab無法找到在該目錄中定義的函數(shù)或M文件； test,C1 Matlab概述,10,1.3 Matlab的功能,1、數(shù)值計算 數(shù)值表達(dá)式所用的變量必須先被賦值，然后用于計算； a=2;b=3; a+b*(b-a) ans=5 2、符號計算 由定義的符號對象來從事符號計算； sym a b c; solve(a*x2+b*x+c),C1 Matlab概述,11,3、解線性、非線性方程，求極值，求解微分方程 數(shù)值表達(dá)式所用的變量必

6、須先被賦值，然后用 于計算； a=1 2 -8; y=ploy2sym(a); 4、圖形輸出 二維圖形plot、subplot 、polar、三維圖形plot3、圖像imshow ；,C1 Matlab概述,12,C1 Matlab概述,13,C1 Matlab概述,14,工程常用曲線 1、阿基米德螺旋線 等速 在勻速旋轉(zhuǎn)的圓盤之上有一個質(zhì)點(diǎn)，質(zhì)點(diǎn)從圓心沿某個半徑向外運(yùn)動，則質(zhì)點(diǎn)在平面上投影出一條螺線，這螺線就是阿基米德螺線。 m1_1.m 2、漸開線 直線在圓上純滾動時，直線上一點(diǎn)的軌跡稱為該圓的漸開線。該圓稱為漸開線的基圓，直線稱為漸開線的發(fā)生線。 漸開線的形狀僅取決于基圓的大小，基圓越小

7、，漸開線越彎曲，基圓越大，漸開線越平直。 m1_2.m,C1 Matlab概述,15,MATLAB語言的特點(diǎn) 1、語言簡潔緊湊，使用方便靈活，庫函數(shù)豐富； 2、運(yùn)算符豐富（ C語言）； 3、MATLAB具有結(jié)構(gòu)化的控制語句； 4、程序限制不嚴(yán)格，設(shè)計自由度大； 5、程序可移植性好； 6、圖形功能強(qiáng)大； 7、功能強(qiáng)大的工具箱。MATLAB包含數(shù)百個核心內(nèi)部函數(shù)及各種可選的工具箱，工具箱又分為兩類：功能性工具箱、學(xué)科性工具箱；,1.4 Matlab的語言特點(diǎn),C1 Matlab概述,16,底層功能擴(kuò)展 功能性工具箱主要用來擴(kuò)充其符號計算功能、圖示建模仿真功能、文字處理功能以及與硬件實(shí)時交互功能，功

8、能性工具箱用于多種學(xué)科。 專業(yè)性功能開發(fā) 學(xué)科性工具箱是專業(yè)性比較強(qiáng)的，面向?qū)ｉT的學(xué)科領(lǐng)域。如control toolbox、signal processing toolbox、communication toolbox等。這些工具箱都是由該領(lǐng)域內(nèi)學(xué)術(shù)水平很高的專家編寫的，用戶可直接使用。,C1 Matlab概述,17,開放的源程序； 除內(nèi)部函數(shù)以外，所有MATLAB的核心文件和工具箱文件都是可讀可改的源文件，用戶可通過對源文件的修改以及加入自己的文件構(gòu)成新的工具箱。 9. MATLAB的程序不用編譯等預(yù)處理，也不生成可執(zhí)行文件，程序?yàn)榻忉寛?zhí)行。 缺點(diǎn)：速度慢-解釋語言-混合編程,1.4 Ma

9、tlab的語言特點(diǎn),C1 Matlab概述,18,MATLAB工具箱 符號數(shù)學(xué)工具箱 SIMULINK仿真工具箱 控制系統(tǒng)工具箱 信號處理工具箱 圖像處理工具箱 通訊工具箱 系統(tǒng)辨識工具箱 小波分析工具箱 神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)工具箱 金融工具箱,C1 Matlab概述,19,Matlab基本運(yùn)算功能,C1 Matlab概述,20,1、基本算術(shù)運(yùn)算符,1.5 Matlab的算術(shù)運(yùn)算符,C1 Matlab概述,21,slow down a=5; b=4; c=sqrt(a2-b2); y=2*a+sqrt(b*c2/10) y = 11.8974 注意：“；”的作用,C1 Matlab概述,22,矩陣a、b

10、 a*b 矩陣相乘 a.*b 矩陣對應(yīng)元素相乘 a=1 1; 2 2; b=2 2; 2 2; a*b ans = 4 4 8 8 a.*b ans = 2 2 4 4,C1 Matlab概述,23,矩陣a、b a./b 矩陣對應(yīng)元素相除，b對應(yīng)元素做分母； a.b 矩陣對應(yīng)元素相除，a對應(yīng)元素做分母； a=1 1; 2 2; b=2 2; 2 2; a./b ans = 0.5000 0.5000 1.0000 1.0000 a.b ans = 2 2 1 1,C1 Matlab概述,24,矩陣a、b ak 矩陣的冪，等于k個矩陣a相乘，a*a.a； a. k 矩陣對應(yīng)元素的冪； a=1 1

11、; 2 2; a2 ans = 3 3 6 6 a.2 ans = 1 1 4 4,C1 Matlab概述,25,2、關(guān)系運(yùn)算符 用于比較、判斷,1.6 Matlab的關(guān)系運(yùn)算符,C1 Matlab概述,26,3、邏輯運(yùn)算符 邏輯運(yùn)算符用于將關(guān)系表達(dá)式或邏輯量連接起來，構(gòu)成較復(fù)雜的邏輯表達(dá)式。邏輯表達(dá)式的值也是邏輯量。（TRUE/FALSE）,1.7 Matlab的邏輯運(yùn)算符,C1 Matlab概述,27,MATLAB數(shù)據(jù)類型 數(shù)值 整型、浮點(diǎn)數(shù) 邏輯 字符串 單元格數(shù)組 矩陣 結(jié)構(gòu)數(shù)組 struct 函數(shù)句柄,1.8 Matlab的數(shù)據(jù)類型,C1 Matlab概述,28,數(shù)據(jù)格式命令,C1

12、Matlab概述,29,分類方法一 雙精度型 （系統(tǒng)默認(rèn)類型） 單精度型 帶符號整數(shù) 無符號整數(shù) 分類方法二 標(biāo)量 數(shù)組 矩陣,C1 Matlab概述,30,分類方法三 實(shí)數(shù) 復(fù)數(shù) z1=1+2i z1 = 1.0000 + 2.0000i 字符串類型 包含在一對單引號中的字符集合。 s=hello, MATLAB%定義字符串變量s s = hello, MATLAB,C1 Matlab概述,31,變量的命名方式 變量名由字母、數(shù)字和下劃線組成； 變量名中的英文字母大小寫是有區(qū)別的； 變量名的最大長度是有規(guī)定的； 不同版本的系統(tǒng)規(guī)定不同：19個字符、31或63個字符等，可調(diào)用namelengt

13、hmax函數(shù)得到系統(tǒng)規(guī)定長度； namelengthmax ans = 63,C1 Matlab概述,32,C1 Matlab概述,33,C1 Matlab概述,34,C1 Matlab概述,35,三角函數(shù)以弧度為單位 sin(30) ans = -0.988031624092862 sin(30*pi()/180) ans = 0.5 a=-12;b=8; mod(a,b) ans = 4 rem(a,b) ans = -4,C1 Matlab概述,36, a=1.9 2.3 -1.9 -2.3; fix(a)% 向零方向取整 ans = 1 2 -1 -2 floor(a) % 向下取整

14、ans = 1 2 -2 -3 ceil(a) % 向上取整 ans = 2 3 -1 -2 round(a) % 向最近方向取整 ans = 2 2 -2 -2,C1 Matlab概述,37,C1 Matlab概述,38,C1 Matlab概述,39, a=1 4 5 3 2; sort(a) ans = 1 2 3 4 5 cumsum(a) % 累計和，依次向后累加 ans = 1 5 10 13 15 sum(a) % 求和，所有元素的和 ans = 15 通過實(shí)例來理解各個函數(shù)的具體含義,C1 Matlab概述,40,建立矩陣或向量 1、輸入法 矩陣的元素用方括號括起來，按矩陣行的順

15、序輸入各元素，同一行的各元素之間用空格或逗號分隔，不同行的元素之間用分號分隔。 a=1 2 3;3 2 1;2 1 3 a = 1 2 3 3 2 1 2 1 3 b=1,2,3;3,2,1;2,1,3 b = 1 2 3 3 2 1 2 1 3,1.10 建立矩陣或向量,C1 Matlab概述,41,2由函數(shù)建立矩陣 對于比較大且比較復(fù)雜的矩陣，可以通過M文件來創(chuàng)建矩陣或向量。,C1 Matlab概述,42, ones(2,2) ans = 1 1 1 1 zeros(2,2) ans = 0 0 0 0 eye(2,2) ans = 1 0 0 1,C1 Matlab概述,43,3利用冒號

16、表達(dá)式建立一個向量 冒號表達(dá)式可以產(chǎn)生一個行向量： a1:step:a2 其中a1為初始值，a2為終止值，step為步長。 a=1:0.2:2 a = 1.0000 1.2000 1.4000 1.6000 1.8000 2.0000,C1 Matlab概述,44,4、利用linspace函數(shù)產(chǎn)生行向量 linspace(a,b,n) 其中a和b是生成向量的第一個和最后一個元素，n是元素總數(shù)。等價于 a:(b-a)/(n-1):b a=linspace(1,2,6) a = 1.0000 1.2000 1.4000 1.6000 1.8000 2.0000,C1 Matlab概述,45,5、利

17、用小矩陣組合形成大矩陣 一個矩陣可以有其他多個矩陣組合而成，注意行、列維數(shù)要統(tǒng)一。 a=1,2,3; 4,5,6; b=7,8,9; c=a;b c = 1 2 3 4 5 6 7 8 9,C1 Matlab概述,46,6、生成對角矩陣 diag(k k k k ) diag(k,k,k,k ) a=diag(1,2,3,4) a = 1 0 0 0 0 2 0 0 0 0 3 0 0 0 0 4 也可以用于抽取矩陣的主對角線元素； b=(diag(a) b = 1 2 3 4,C1 Matlab概述,47,7、生成范德蒙矩陣 vander(k1 k2 k3) vander(k1,k2,k3)

18、 vander(k1:k2:k3) a=vander(1 2 3) a=vander(1:0.5:2) a = a = 1 1 1 1 1 1 4 2 1 2.25 1.5 1 9 3 1 4 2 1 范德蒙矩陣的特點(diǎn),C1 Matlab概述,48,8、生成幻方矩陣 magic(k) a=magic(4) a = 16 2 3 13 5 11 10 8 9 7 6 12 4 14 15 1 b=magic(3) b = 8 1 6 3 5 7 4 9 2,C1 Matlab概述,49,9、生成希爾伯特矩陣（Hilbert matrix） 矩陣元素為k(i,j)，i、j分別為其行標(biāo)和列標(biāo) K(i,j)=1/(i+j-1) hilb(n) format rat a=hilb(3) a = 1 1/2 1/3 1/2 1/3 1/4 1/3 1/4 1/5,C1 Matlab