北航matlab实验

Matlab 程序设计实验 实验一 Matlab 安装与 M 文件编写试验 一实验目的 1.学会 Matlab 安装，初步认识 Matlab 基本功能。 2.巩固课堂所学的 Matlab 基本语法知识。 3.学会使用联机帮助查找更多的 Matlab 功能。 4.掌握用 M-文件编写 Matlab 函数的方法。 二实验要求 （一） 、对实验过程的要求 1、独立完成 Matlab 安装。 2、编写 M-文件 Matlab 函数，分析特定字符串中的单词数量和句子数量。 3、编写 M-文件脚本，调用前面的 M-文件函数，实现数据输入，结果输出。 （二） 、对实验报告的撰写要求 1、参考附录的实验报告格式样本撰写。 2、 “实验结果”包括 M-文件脚本的输出结果。 3、实验报告附录中须包含 M-文件的源代码（要注意代码的格式）与报告 一起提交。 三实验环境 PC 机，Windows XP/7/8 操作系统，Matlab 软件。 4实验内容 （1） 、安装 Matlab 软件。 （二） 、编写 M-文件函数，分析字符串中的单词数量和句子数量。 1、函数声明采用如下格式： function wordnum, sentnum = stranalyze(str); 其中 str 是输入的字符串。 wordnum 返回 str 中单词的个数。 sentnum 返回 str 中句子的个数。 2、给出该函数的注释信息，包括调用方法，作者声明等。 3、实现该函数统计单词数量和句子数量的功能。 4、将该函数保存成 M-文件，作为实验报告附录。 （三） 、编写 M-文件脚本，调用前面的 M-文件函数。 1、在该 M-文件中定义一个字符串数组，数组内容为如下字符串： What is MATLAB? MATLAB is a high-performance language for technical computing. It integrates computation, visualization, and programming in an easy-to- use environment where problems and solutions are expressed in familiar mathematical notation. 2、在该 M-文件中调用前面编写的 M-文件函数 stranalyze，以上述字符 串数组作为输入。 3、将该 M-文件存盘，作为实验报告附录。 4、在 Matlab 命令行中调用该 M-文件，显示单词个数和句子个数的计 算结果。 5、将 Matlab 命令窗口中的显示结果拷贝到实验报告中。 （四）分析实验结果 分析实验结果产生的详细过程。 5实验原理 1.利用 Matlab 函数 isstrprop 分析字符串 利用 Matlab 函数 isstrprop 可以对字符串进行分析，调用格式为 B = isstrprop(S, C); 其中 B 是返回的逻辑数组，S 是输入的字符串，C 是选项，例如 alpha 表示 将 S 中的字符按照字母与非字母分类 punct 表示将 S 中的字符按照标点与非标点分类 wspace 表示将 S 中的字符按照属于字符集 ,t,n,r,v,f与否分类 upper 表示将 S 中的字符按照大写与否分类 等等，查看 isstrprop 的帮助可以获得更多信息。 2.利用 Matlab 函数 strfind，findstr ，find 分析字符串 Matlab 函数 findstr，strfind 都可以在一个字符串中查找另一个较短字符 串的位置；find 可以查找数组中非零元素的位置。这些函数都可以用在字符串 分析中。 详细信息可查看这些函数的帮助文档。 另外 isspace、strcmp、strmatch 等函数也可以用于字符串分析。 实验二 GUI 设计实验 1实验目的 1.巩固课堂所学的 Matlab 基本语法知识。 2.学会使用联机帮助查找更多的 Matlab 功能。 3.学会使用 Matlab 编写图形用户界面（ GUI） 。 二实验要求 （一） 、对实验过程的要求 1、编写 GUI 程序，分析特定字符串中的单词数量和句子数量，在界面上 实现数据输入、结果输出。 （二） 、对实验报告的撰写要求 1、参考附录的实验报告格式样本撰写。 2、 “实验结果”包括两部分内容： （1）GUI 程序的运行结果（截屏图） 。 （2）结果分析 3、实验报告附录中须包含源代码（要注意代码的格式） ，或者将编写的*.m 和*.fig 文件与报告一起提交。 3实验环境 PC 机，Windows XP/7/8 操作系统，Matlab 软件。 4实验内容 （一）编写 GUI 程序，分别计算字符串中的单词个数和句子个数。 1、添加可输入字符串的控件，在程序运行时输入给定的英文字符串。 2、添加输出结果的控件，可分别显示单词个数和句子个数。 3、添加执行命令的控件，来实现对单词个数和句子个数的计算。 4、界面整体布局自行设计，将生成的.m 和.fig 文件保存，作为实验报 告附录。 5、运行该 GUI 程序，执行字符串分析功能，将运行结果的截屏图加入 到实验报告中。 5实验原理 1、利用 Matlab 函数 isstrprop 分析字符串 利用 Matlab 函数 isstrprop 可以对字符串进行分析，调用格式为 B = isstrprop(S, C); 其中 B 是返回的逻辑数组，S 是输入的字符串，C 是选项，例如 alpha 表示 将 S 中的字符按照字母与非字母分类 punct 表示将 S 中的字符按照标点与非标点分类 wspace 表示将 S 中的字符按照属于字符集 ,t,n,r,v,f与否分类 upper 表示将 S 中的字符按照大写与否分类 等等，查看 isstrprop 的帮助可以获得更多信息。 2、利用 Matlab 函数 strfind，findstr ，find 分析字符串 Matlab 函数 findstr，strfind 都可以在一个字符串中查找另一个较短字符 串的位置；find 可以查找数组中非零元素的位置。这些函数都可以用在字符串 分析中。 详细信息可查看这些函数的帮助文档。 另外 isspace、strcmp、strmatch 等函数也可以用于字符串分析。 3、图形用户界面（GUI）程序设计 利用 Matlab 命令 guide 可以开始 GUI 程序的设计。在界面中实现字符输入 可以用“Edit Text”控件，字符输出可以用“Edit Text”或“Static Text”控件。 执行某一命令可以用“Push Button” 等控件。在控件之间传递数据利用 Callback 函数中的 handles 结构。详细信息可查看课件及 Matlab 的帮助文档。 可参照如下步骤： 1、添加可输入字符串的控件，在程序运行时输入给定的英文字符串。 a) 打开 GUI： ， 或者在命令窗口输入 guide,结果如下图所示，选择空白 GUI； b) 添加“Edit Text”控件： 双击“Edit Text”控件，打开属性面板根据要求和个人喜好更 改设置。 2、添加输出结果的控件，可分别显示单词个数和句子个数。 同上，添加两个“Edit Text”控件，并修改属性设置。 1、 添加执行命令的控件，来实现对单词个数和句子个数的计算。 添加两个 push button 控件： 在 push button 控件上右击鼠标，选择 view callbacks - callback； 在生成的 callback 函数下编程实现单词和句子的数目统计。另一 push button 同样的操作。 s=get(handles.edit1,string); %edit1 是 edit text 控件的 Tag。 本句是将 edit text 中的字符串读入 s 中，之后的操作在 s 上做。 set(handles.edit2,string,wordnum); %本句是将得到的单词数输出到显示控件 上。 guidata(hObject,handles); % 更新数据。 实验三 基于 Matlab 的图像配准实验 一实验目的 1.掌握 Matlab 图像处理工具箱的使用。 2.学习使用联机帮助查找更多的 Matlab 功能。 3.熟悉使用 Matlab 进行交互操作的方法。 4.学习图像配准的相关知识。 二实验要求 （一） 、对实验过程的要求 1、编写 M-文件，实现两幅图像的配准及结果对比。 2、学习 Matlab 的 Image Processing Toolbox 的相关帮助。 3、实验中生成的中间结果和数据尽量保存。 （二） 、对实验报告的撰写要求 1、参考附录的实验报告格式样本撰写。 2、 “实验结果”主要包括： （1）利用 cpselect 工具选择控制点的截屏图。 （2）图像配准的结果图像。 （3）不同配准方法相比较的数据。 3、实验报告附录中包含 M-文件的源代码，要注意代码的格式。 三实验环境和设备 1、PC 机，Windows XP / 7 操作系统。 2、Matlab R12+及其以上版本，Image Processing Toolbox V3.0 以上版。 四实验内容 （一）学习 Matlab 帮助 从 Matlab 帮助界面中打开如下路径进行学习（版本不同路径略有差异）: Image Processing Toolbox Demos - Image Registration - Registering an Image (Registering an Aerial Photo to an Orthophoto) 其中的内容是本实验的基础。 （二）生成测试图像 利用如下代码生成一幅基准图像和一幅输入图像： base = imread(cameraman.tif); input = imcrop(imrotate( imresize(base, 1.6), 30), 150, 150, 255, 255); 其中 input 图像将与 base 图像进行配准。 （三）设计配准方案 确定所要选择的几何变换的形式，如线性保角变换linear conformal （又称为相似变换） 、仿射变换affine 、投影变换projective等。实验中至少选 择两种变换形式进行配准。确定每种变换所需要的控制点对的数量，并思考对 本实验来说哪种变换在理论上最好。 （四）选择控制点 利用 cpselect 命令手工选择第二步中两幅图像的控制点，并将控制点保 存到 Matlab 的工作空间中备用。 用屏幕拷贝的方法将选择控制点的界面图保存到实验报告中。 （五）由控制点计算几何变换 将第四步得到的控制点输入到函数 cp2tform 中，并根据第三步所选择的几 何变换形式（至少两种）分别计算几何变换。 （六）变换图像实现配准 将第五步得到的变换形式输入到函数 imtransform 中，实现对第二步中的图 像 input 的变换。 将图像配准的结果整理到实验报告中，将上述各步骤的代码整合为 M-文件。 （七）分析比较配准结果 编写 M-文件，利用公式(1)计算配准的精度。注意如果图像中某点处没有 像素值（如图 1(c)中的黑色区域） ，在计算 MSE 时该点不应统计在内。另外编 程时尽量不要使用数组下标 I(i, j)的形式来访问数据。 比较第三步所选择的不同变换形式配准精度的高低，将计算出的 MSE 数据 整理到实验报告中。对本实验来说哪一种变换的配准结果更好？人工选择点的 误差对结果有无影响？ （八）思考如何实现两幅图像的自动配准？ 五实验原理 1、图像配准 图像配准是将一幅图像与另一幅图像对齐的过程，也就是将一幅图像进行 几何变换，使它与另一幅图像中对应的目标具有相同的位置。如下图 1 所示， 将(a) 与(b)配准，只要将(a) 变换成(c)即可。 2、实现方式 图像配准可以由手工的方法来实现：首先在两幅图像中选择若干控制点对 （可以使用函数 cpselect