精通MATLAB图像处理PPT

1、2021-6-211 第一章第一章 Matlab概述概述 2021-6-212 MATLAB的优势与特点 n1.友好的工作平台和编程环境友好的工作平台和编程环境 n2.简单易用的编程语言简单易用的编程语言 n3.强大的科学计算和数据处理能力强大的科学计算和数据处理能力 n4.出色的图形处理功能出色的图形处理功能 n5.应用广泛的模块集合工具箱应用广泛的模块集合工具箱 n6.使用的程序接口和发布平台使用的程序接口和发布平台 2021-6-213 MALAB系统的构成 n1.MATLAB开发环境开发环境 n2.MATLAB数学函数库数学函数库 n3.MATLAB语言语言 n4.MATLAB图形处理

2、系统图形处理系统 n5.MATLAB应用程序接口应用程序接口 2021-6-214 MATLAB的工具箱 Matlab 图像处理工具箱图像处理工具箱 Image Processing Toolbox n提高图像质量，使模糊的图像变得清晰；提高图像质量，使模糊的图像变得清晰； n提取图像的有效特征，以便进行模式识别；提取图像的有效特征，以便进行模式识别； n通过图像变换和有效编码来压缩其频带或数据，通过图像变换和有效编码来压缩其频带或数据， 以便传输或存储。以便传输或存储。 2021-6-215 图像获取工具箱图像获取工具箱 Image Acquisition Toolbox n通过该工具箱可以

3、直接将通过该工具箱可以直接将MATLABMATLAB环境同图像采集设备环境同图像采集设备 连接起来，预览图像，采集数据，其主要功能如下：连接起来，预览图像，采集数据，其主要功能如下： 、现场视频和图像信号的获取；、现场视频和图像信号的获取； 、支持标准模拟，数字图像采集设备；、支持标准模拟，数字图像采集设备； 、现场视频信号预览；、现场视频信号预览； 、支持多种图像制式；、支持多种图像制式； 、允许同步采集和处理；、允许同步采集和处理； 2021-6-216 (1)(1)、大量的信号和线性系统模型、大量的信号和线性系统模型 (2)(2)、数字及模拟滤波器设计，分析及实现、数字及模拟滤波器设计，

4、分析及实现 (3)(3)、FFTFFT、DCTDCT、HilbertHilbert及其他变换及其他变换 (4)(4)、统计信号处理、统计信号处理 (5)(5)、用统计方法进行时间序列建模及谱估计、用统计方法进行时间序列建模及谱估计 (6)(6)、波形生成、窗口生成、波形生成、窗口生成 (7)(7)、集成的图形界面用于滤波器设计、分析，谱、集成的图形界面用于滤波器设计、分析，谱 分析及信号的可视化测量分析及信号的可视化测量 信号信号处理工具箱函数（处理工具箱函数（signal signal Processing ToolboxProcessing Toolbox） 2021-6-217 主要功能

5、有：主要功能有： (1)(1)、完整的、完整的GUIGUI和命令行功能，用于分析，综合和命令行功能，用于分析，综合 和去噪、压缩信号和图像和去噪、压缩信号和图像 (2)(2)、小波和信号处理工具箱，其中包括实现从、小波和信号处理工具箱，其中包括实现从 尺度到频率变换的函数尺度到频率变换的函数 (3)(3)、连续小波变换，用于多出度信号分析、连续小波变换，用于多出度信号分析 (4)(4)、分解和分析多分辨率信号和图像、分解和分析多分辨率信号和图像 (5)(5)、信号和图像的小波包变换、信号和图像的小波包变换 小波工具箱小波工具箱 2021-6-218 第二章 MATLAB基本运算 Matlab

6、Matlab 原本就是原本就是 Matrix Laboratory (Matrix Laboratory (矩阵实验室矩阵实验室) ) 的缩的缩 写，所以他会认识矩阵，我们应该不会感到意外。我们用写，所以他会认识矩阵，我们应该不会感到意外。我们用 A = 1, 2; 3, 4 A = 1, 2; 3, 4 指派一个指派一个 2x2 2x2 方阵给变量方阵给变量 A A。 输入矩阵的时候，我们用中括号夹住两端，用逗号（，）输入矩阵的时候，我们用中括号夹住两端，用逗号（，） 或者空格分开元素，用分号（；）分列。元素可以是常数、变或者空格分开元素，用分号（；）分列。元素可以是常数、变 量和任何计算出

7、来的数值量和任何计算出来的数值 2021-6-219 MATLABMATLAB数据类型数据类型 1 1、变量与常量、变量与常量 变量是数值计算的基本单元。与变量是数值计算的基本单元。与C C语言等其他语言等其他 高级语言不同，高级语言不同，MATLABMATLAB语言中的变量无需事先定语言中的变量无需事先定 义，一个变量以其名称在语句命令中第一次合法义，一个变量以其名称在语句命令中第一次合法 出现而定义，运算表达式中不允许有未定义的变出现而定义，运算表达式中不允许有未定义的变 量，也不需要预先定义变量的类型，量，也不需要预先定义变量的类型，MATLABMATLAB会自会自 动生成变量，并根据变

8、量的操作确定其类型动生成变量，并根据变量的操作确定其类型 2021-6-2110 2、字符串 字符串是字符串是MATLAB中符号运算的基本元素，中符号运算的基本元素， 也是文字等表达方式的基本元素，在也是文字等表达方式的基本元素，在MATLAB 中，字符串作为字符数组用单引号（中，字符串作为字符数组用单引号（）引用）引用 到程序中，还可以通过字符运算组成复杂的字到程序中，还可以通过字符运算组成复杂的字 符串。字符串数值和数字数值之间可以进行转符串。字符串数值和数字数值之间可以进行转 换，也可以执行字符串的有关操作换，也可以执行字符串的有关操作 2021-6-2111 3、元胞数组 n元胞是元胞

9、数组（Cell Array）的基本组成部分。 元胞数组与数字数组相似，以下标来区分，单 元胞数组由元胞和元胞内容两部分组成。用 表示元胞数组的内容，用圆括号（）表示元胞 元素。与一般的数值数组不同，元胞可以存放 任何类型、任何大小的数组，而且同一个元胞 数组中各元胞的内容可以不同。 2021-6-2112 数组及其运算 nMATLAB中数组（中数组（array）可以说无处不在，任何变）可以说无处不在，任何变 量在量在MATLAB中都是以数组的形式存储和运算的。中都是以数组的形式存储和运算的。 n根据数组元素个数和配列方式，可分为如下几类：根据数组元素个数和配列方式，可分为如下几类： （1）没有

10、元素的空数组）没有元素的空数组 （2）只有一个元素的标量，它实际是一行一列的数组）只有一个元素的标量，它实际是一行一列的数组 （3）只有一行或一列元素的向量，分别叫做行向量和列）只有一行或一列元素的向量，分别叫做行向量和列 向量，也统称为一维数组向量，也统称为一维数组 （4）普通的具有多行多列元素的二维数组）普通的具有多行多列元素的二维数组 （5）超过二维的多维数组）超过二维的多维数组 2021-6-2113 数组的创建 1、空数组、空数组 创建空数组很简单，只需要变量赋值为空的方括号即可创建空数组很简单，只需要变量赋值为空的方括号即可 2、一维数组、一维数组 创建一维行向量，只需要把所有用空

11、格或逗号分隔的元素用创建一维行向量，只需要把所有用空格或逗号分隔的元素用 方括号括起来，而创建一维列向量，则需要在方括号括起来的元方括号括起来，而创建一维列向量，则需要在方括号括起来的元 素之间用分号分隔素之间用分号分隔 3、二维数组、二维数组 常规创建二维数组的方法实际上和创建一维数组方法类似，常规创建二维数组的方法实际上和创建一维数组方法类似， 就是综合运用方括号，逗号，空格以及分号就是综合运用方括号，逗号，空格以及分号 方括号把所有元素括起来，不同行元素之间用分号分隔，同方括号把所有元素括起来，不同行元素之间用分号分隔，同 一行元素之间用逗号或空格间隔，按照逐行排列的方式顺序书写一行元素

12、之间用逗号或空格间隔，按照逐行排列的方式顺序书写 每个元素每个元素 2021-6-2114 数组创建实例 2021-6-2115 矩阵及其运算 n矩阵的创建 n由m行n列构成的数组a称为m*n阶矩阵，它总共有 m*n个元素组成 2021-6-2116 复数及其运算 n1、复数的表示、复数的表示 nMATLAB是以是以i或或j字元来代表虚部复数运算的。一个字元来代表虚部复数运算的。一个 复数可表示为：复数可表示为：x=a+bi,其中其中a称为实部，称为实部，b称为虚部。称为虚部。 且满足如下关系：且满足如下关系：r=(a2+b2)*1/2,tano=b/a. n一个复数可以看做是关于虚部和实部的

13、符号函数，可一个复数可以看做是关于虚部和实部的符号函数，可 用两种方法构造：用两种方法构造：1.用直接法构造两种形式的复数。用直接法构造两种形式的复数。2. 用符号函数法构造两种形式的复数用符号函数法构造两种形式的复数 2021-6-2117 复数构造实例 2021-6-2118 符号运算 n符号运算概述 符号数学工具箱是操作和解决符号符号表达式的符号数学工符号数学工具箱是操作和解决符号符号表达式的符号数学工 具箱集合，有复合、简化、微分、积分，以及求解代数方程和微具箱集合，有复合、简化、微分、积分，以及求解代数方程和微 分方程的工具。另外，还有一些用于线性代数的工具，求解逆，分方程的工具。另

14、外，还有一些用于线性代数的工具，求解逆， 行列式、正则形式的精确结果，找出符号矩阵的特征值而没有由行列式、正则形式的精确结果，找出符号矩阵的特征值而没有由 数值计算引入的误差。工具箱还支持可变精度运算。数值计算引入的误差。工具箱还支持可变精度运算。 符号运算与数值运算的主要区别如下：符号运算与数值运算的主要区别如下： （1）数值运算中必须先对变量赋值，然后才能参与运算）数值运算中必须先对变量赋值，然后才能参与运算 （2）符号运算无需事先对独立变量赋值，运算结果以标准的运算形）符号运算无需事先对独立变量赋值，运算结果以标准的运算形 式表达。式表达。 2021-6-2119 符号变量和符号表达式

15、符号变量和符号表达式用符号变量和符号表达式用symsym函数来创建。如函数来创建。如 x=sym(x)x=sym(x) 运行后，符号变量运行后，符号变量x x这口箱子里面存放字母这口箱子里面存放字母x x。 如果要同时创建几个符号变量，要用到如果要同时创建几个符号变量，要用到symssyms函数。如函数。如 syms a b c x ysyms a b c x y 在定义了符号变量的基础上，就可以定义符号表达式。如在定义了符号变量的基础上，就可以定义符号表达式。如 f=sym(af=sym(a* *x2+bx2+b* *x+c) %x+c) %定义符号表达式，并将它放入定义符号表达式，并将它放

16、入f f这口箱子。这口箱子。 这样就可以很方便地分析一元二次方程这样就可以很方便地分析一元二次方程 ，通过对，通过对f f执行符号操作，可以进行执行符号操作，可以进行 积分、微分等符号运算工作。如积分、微分等符号运算工作。如: :对变量对变量f f求微分，用微分函数求微分，用微分函数diff(diff(）。）。 2021-6-2120 df=diff(f) df=diff(f) 在符号表达式中，对于自变量的确定，如果事先没有指定自变在符号表达式中，对于自变量的确定，如果事先没有指定自变 量的量的 情况下，情况下，MATLABMATLAB会按照数学常规自行决定谁是自变量。确定原则：会按照数学常规

17、自行决定谁是自变量。确定原则： 除了除了 和之外，最接近的小写字母被认定为自变量。和之外，最接近的小写字母被认定为自变量。 如果我们在编程的过程中，不能确定自变量，有一个函数可以告如果我们在编程的过程中，不能确定自变量，有一个函数可以告 诉你：诉你： findsymfindsym 2021-6-2121 符号表达式创建实例 2021-6-2122 符号表达式的四则运算 nfactor(S):对S分解因式，S是符号表达式或符号矩阵 nexpand(S)：对S进行展开，S是符号表达式或符号矩阵 ncollect(S):对S合并同类项，S是符号表达式或符号矩阵 ncollect(S,v):对S按变量

18、v合并同类项，S是符号表达式 或符号矩阵 nsimplify(S):应用函数规则对S进行化简 nsimple(S):调用MATLAB的其他函数对表达式进行综合 化简，并显示化简过程 2021-6-2123 常用的符号运算 n常用的符号运算有求极值，级数求和，微积分，解微 分方程等 (1)limit 是求极限的符号运算，常用的格式为： limit（F，x,a,right）或limit（F,x,a,left） 表示当自变量x从右侧或左侧逼近a时，函数F的极值 (2)diff 是求微分最常用的符号函数，其输入参数既可 以是函数表达式，也可以是符号矩阵。常用的格式是 diff(f,x,n) ,表示f关于x求n阶导数 (3)int 是求积分最常用的符号函数，格式：int(f,r,x0,x1) 其中，f为所要积分的表达式，r为积分变量，若为定积分 2021-6-2124 则x0和x1为积分上下限。 (4)symsum 是级数求和的符号函数，其常用的格式如下： S=symsum(fk,k,k0,kn),其中fk味级数的通项，k为 级数自变量，k0和kn为级数求和的起始项和终止项， 且可设置为inf (5)dsolve 是求解常微分方程的符号函数，其常用