第一篇 Matlab基础.ppt

1、MATLAB 图像处理工具箱祝强QQ群：102576396,C1 Matlab概述,2,考核标准,平时成绩 50 大作业 50,C1 Matlab概述,3,课程章节安排 1、Matlab基础 2、Matlab程序设计 3、Matlab图形绘制 4、利用Matlab解方程 5、Matlab基本图像操作 6、Matlab图像分析 7、Matlab图像时频变换 8、Matlab图形用户界面制作,C1 Matlab概述,4,MATLAB概述,MATLAB名字由MATrix和 LABoratory 两词的前三个字母组合而成。 20世纪七十年代，时任美国新墨西哥大学计算机科学系主任的Cleve Moler

2、设计的一组调用LINPACK和EISPACK矩阵软件工具包库程序的的“通俗易用”的接口，即用FORTRAN编写的萌芽状态的MATLAB。 1984年，Moler等人合作成立MathWorks公司，并把MATLAB正式推向市场。从这时起，MATLAB的内核采用C语言编写，而且除原有的数值计算能力外，新增了数据图视功能。,1.1 Matlab的发展历程,C1 Matlab概述,5,MathWorks公司于1993年推出MATLAB 4.0，其后又发行了5.0、6.0、6.5直至7.0等版本。 MATLAB成为了最具吸引力、应用最为广泛的科学计算语言； 现今的matlab7.0拥有更丰富的数据类型和

3、结构、更友善的面向对象、更加快速精良的图形可视、更广博的数学和数据分析资源、更多的应用开发工具。,1.1 Matlab的发展历程,C1 Matlab概述,6,MATLAB是基于矩阵运算的处理工具； 矩阵由数字行列构成，矩阵的一行或一列也称为向量。MATLAB将一切变量或数据都当做矩阵(向量)看待； 例如 C = A + B ，A,B,C都是矩阵,是矩阵的加运算； 即使一个常数，Y=5，MATLAB也看做是一个11的矩阵；,MATLAB和矩阵运算,矩阵和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,历史命令 Command History,工作路径窗口 Current Directory,C1 Matlab概述,9,1、命令行 输入单行命令，回车产生结果； 2、命令窗口 显示结果，同时也会显示程序代码中存在的错误，以及错误所在的行数和列数； 3、工作空间 显示当前M文件或命令行中定义的变量值，以及程序中产生的中间变量，double-click； 4、历史命令窗口 显示本次打开Mat

5、lab后所执行过的命令； 5、路径及作用 File-SetPath 设置Matlab工作路径； 当创建一个新的工作目录或文件夹时，要把该目录添加到工作路径中，否则Matlab无法找到在该目录中定义的函数或M文件； test,C1 Matlab概述,10,1.3 Matlab的功能,1、数值计算 数值表达式所用的变量必须先被赋值，然后用于计算； a=2;b=3; a+b*(b-a) ans=5 2、符号计算 由定义的符号对象来从事符号计算； sym a b c; solve(a*x2+b*x+c),C1 Matlab概述,11,3、解线性、非线性方程，求极值，求解微分方程 数值表达式所用的变量必

6、须先被赋值，然后用 于计算； a=1 2 -8; y=ploy2sym(a); 4、图形输出 二维图形plot、subplot 、polar、三维图形plot3、图像imshow ；,C1 Matlab概述,12,C1 Matlab概述,13,C1 Matlab概述,14,工程常用曲线 1、阿基米德螺旋线 等速 在匀速旋转的圆盘之上有一个质点，质点从圆心沿某个半径向外运动，则质点在平面上投影出一条螺线，这螺线就是阿基米德螺线。 m1_1.m 2、渐开线 直线在圆上纯滚动时，直线上一点的轨迹称为该圆的渐开线。该圆称为渐开线的基圆，直线称为渐开线的发生线。 渐开线的形状仅取决于基圆的大小，基圆越小

7、，渐开线越弯曲，基圆越大，渐开线越平直。 m1_2.m,C1 Matlab概述,15,MATLAB语言的特点 1、语言简洁紧凑，使用方便灵活，库函数丰富； 2、运算符丰富（ C语言）； 3、MATLAB具有结构化的控制语句； 4、程序限制不严格，设计自由度大； 5、程序可移植性好； 6、图形功能强大； 7、功能强大的工具箱。MATLAB包含数百个核心内部函数及各种可选的工具箱，工具箱又分为两类：功能性工具箱、学科性工具箱；,1.4 Matlab的语言特点,C1 Matlab概述,16,底层功能扩展 功能性工具箱主要用来扩充其符号计算功能、图示建模仿真功能、文字处理功能以及与硬件实时交互功能，功

8、能性工具箱用于多种学科。 专业性功能开发 学科性工具箱是专业性比较强的，面向专门的学科领域。如control toolbox、signal processing toolbox、communication toolbox等。这些工具箱都是由该领域内学术水平很高的专家编写的，用户可直接使用。,C1 Matlab概述,17,开放的源程序； 除内部函数以外，所有MATLAB的核心文件和工具箱文件都是可读可改的源文件，用户可通过对源文件的修改以及加入自己的文件构成新的工具箱。 9. MATLAB的程序不用编译等预处理，也不生成可执行文件，程序为解释执行。 缺点：速度慢-解释语言-混合编程,1.4 Ma

9、tlab的语言特点,C1 Matlab概述,18,MATLAB工具箱 符号数学工具箱 SIMULINK仿真工具箱 控制系统工具箱 信号处理工具箱 图像处理工具箱 通讯工具箱 系统辨识工具箱 小波分析工具箱 神经元网络工具箱 金融工具箱,C1 Matlab概述,19,Matlab基本运算功能,C1 Matlab概述,20,1、基本算术运算符,1.5 Matlab的算术运算符,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,矩阵a、b

10、 a*b 矩阵相乘 a.*b 矩阵对应元素相乘 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,矩阵a、b a./b 矩阵对应元素相除，b对应元素做分母； a.b 矩阵对应元素相除，a对应元素做分母； 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,矩阵a、b ak 矩阵的幂，等于k个矩阵a相乘，a*a.a； a. k 矩阵对应元素的幂； 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、关系运算符 用于比较、判断,1.6 Matlab的关系运算符,C1 Matlab概述,26,3、逻辑运算符 逻辑运算符用于将关系表达式或逻辑量连接起来，构成较复杂的逻辑表达式。逻辑表达式的值也是逻辑量。（TRUE/FALSE）,1.7 Matlab的逻辑运算符,C1 Matlab概述,27,MATLAB数据类型 数值 整型、浮点数 逻辑 字符串 单元格数组 矩阵 结构数组 struct 函数句柄,1.8 Matlab的数据类型,C1 Matlab概述,28,数据格式命令,C1

12、Matlab概述,29,分类方法一 双精度型 （系统默认类型） 单精度型 带符号整数 无符号整数 分类方法二 标量 数组 矩阵,C1 Matlab概述,30,分类方法三 实数 复数 z1=1+2i z1 = 1.0000 + 2.0000i 字符串类型 包含在一对单引号中的字符集合。 s=hello, MATLAB%定义字符串变量s s = hello, MATLAB,C1 Matlab概述,31,变量的命名方式 变量名由字母、数字和下划线组成； 变量名中的英文字母大小写是有区别的； 变量名的最大长度是有规定的； 不同版本的系统规定不同：19个字符、31或63个字符等，可调用namelengt

13、hmax函数得到系统规定长度； namelengthmax ans = 63,C1 Matlab概述,32,C1 Matlab概述,33,C1 Matlab概述,34,C1 Matlab概述,35,三角函数以弧度为单位 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) % 累计和，依次向后累加 ans = 1 5 10 13 15 sum(a) % 求和，所有元素的和 ans = 15 通过实例来理解各个函数的具体含义,C1 Matlab概述,40,建立矩阵或向量 1、输入法 矩阵的元素用方括号括起来，按矩阵行的顺

15、序输入各元素，同一行的各元素之间用空格或逗号分隔，不同行的元素之间用分号分隔。 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 建立矩阵或向量,C1 Matlab概述,41,2由函数建立矩阵 对于比较大且比较复杂的矩阵，可以通过M文件来创建矩阵或向量。,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利用冒号

16、表达式建立一个向量 冒号表达式可以产生一个行向量： a1:step:a2 其中a1为初始值，a2为终止值，step为步长。 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函数产生行向量 linspace(a,b,n) 其中a和b是生成向量的第一个和最后一个元素，n是元素总数。等价于 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、用小矩阵组合形成大矩阵 一个矩阵可以有其他多个矩阵组合而成，注意行、列维数要统一。 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、生成对角矩阵 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 也可以用于抽取矩阵的主对角线元素； b=(diag(a) b = 1 2 3 4,C1 Matlab概述,47,7、生成范德蒙矩阵 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 范德蒙矩阵的特点,C1 Matlab概述,48,8、生成幻方矩阵 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、生成希尔伯特矩阵（Hilbert matrix） 矩阵元素为k(i,j)，i、j分别为其行标和列标 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