Matlab數(shù)字圖像處理2015版

Matlab數(shù)字圖像處理2015版第一頁，共43頁。1.Matlab簡介Matlab美國MathWorks公司出品的商業(yè)數(shù)學(xué)軟件，一種廣泛應(yīng)用于工程計(jì)算及數(shù)值分析領(lǐng)域的新型高級(jí)語言，自1984年推向市場以來，歷經(jīng)二十多年的發(fā)展與競爭，現(xiàn)已成為國際公認(rèn)的最優(yōu)秀的工程應(yīng)用開發(fā)環(huán)境。第二頁，共43頁。1.Matlab簡介Matlab已經(jīng)成為線性代數(shù)、數(shù)值分析、數(shù)理統(tǒng)計(jì)、自動(dòng)控制理論、數(shù)字信號(hào)處理、時(shí)間序列分析、動(dòng)態(tài)系統(tǒng)仿真、圖像處理等課程的基本教學(xué)工具，已成為大學(xué)生必須掌握的基本技能之一。Matlab功能強(qiáng)大、簡單易學(xué)、編程效率高，深受廣大科技工作者的歡迎。第三頁，共43頁。1.Matlab簡介Matlab的發(fā)行1984年，Matlab1.0（DOS版，182K，20多個(gè)函數(shù)）1992年，Matlab4.0（93年推出Windows版，加入simulink）1994年，Matlab4.2（得到廣泛重視和應(yīng)用）1999年，Matlab5.3（真正實(shí)現(xiàn)32位運(yùn)算）2002年，Matlab6.5（采用JIT加速器）2004年，Matlab7.0自2006年起，Matlab每年更新兩次2015年3月：MATLAB8.5即R2015a第四頁，共43頁。1.Matlab簡介Matlab的安裝購買（下載）Matlab軟件插入光盤，自動(dòng)運(yùn)行；或點(diǎn)擊安裝程序setup.exe第五頁，共43頁。1.Matlab簡介Matlab的特點(diǎn)與功能

Matlab是一個(gè)交互式軟件系統(tǒng)輸入一條命令，立即就可以得出該命令的結(jié)果

Matlab具有很強(qiáng)的數(shù)值計(jì)算功能Matlab以矩陣作為數(shù)據(jù)操作的基本單位，但無需預(yù)先指定矩陣維數(shù)（動(dòng)態(tài)定維）提供十分豐富的數(shù)值計(jì)算函數(shù)，方便計(jì)算，提高效率Matlab命令與數(shù)學(xué)中的符號(hào)、公式非常接近，

可讀性強(qiáng)，容易掌握第六頁，共43頁。1.Matlab簡介Matlab的繪圖功能Matlab提供豐富的繪圖命令，很方便實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的可視化Matlab編程功能Matlab具有程序結(jié)構(gòu)控制、函數(shù)調(diào)用、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、輸入輸出、面向?qū)ο蟮瘸绦蛘Z言特征，而且簡單易學(xué)、編程效率高。第七頁，共43頁。1.Matlab簡介Matlab豐富的工具箱（toolbox）根據(jù)專門領(lǐng)域中的特殊需要而設(shè)計(jì)的各種可選工具箱SymbolicMathPDEOptimizationSignalprocessImageProcessStatisticsControlSystemSystemIdentification……第八頁，共43頁。1.Matlab簡介Matlab系統(tǒng)的啟動(dòng)使用Windows“開始”菜單雙擊Matlab快捷圖標(biāo)Matlab系統(tǒng)的退出在Matlab主窗口File菜單中選擇ExitMatlab在Matlab命令窗口輸入exit

或quit單擊Matlab主窗口的“關(guān)閉”按鈕第九頁，共43頁。1.Matlab簡介Matlab的工作界面命令窗口當(dāng)前工作目錄當(dāng)前工作空間輸入命令的歷史記錄命令提示符第十頁，共43頁。2.Matlab矩陣表示矩陣定義：直接輸入矩陣用方括號(hào)“[]”括起矩陣同一行中的元素之間用

空格或逗號(hào)

分隔矩陣行與行之間用

分號(hào)

分開直接輸入法中，分號(hào)可以用

回車代替例：>>

A=[123;456;789]第十一頁，共43頁。2.Matlab矩陣表示矩陣元素可以是任何數(shù)值表達(dá)式矩陣元素的單獨(dú)賦值例：>>x=[-1.3,sqrt(3),(1+2+3)*4/5]例：>>

x(5)=abs(x(1))Matlab自動(dòng)將向量x

的長度擴(kuò)展到5，并將未賦值部分置零。例：>>

x(5)=abs(x(6))

??第十二頁，共43頁。2.Matlab矩陣表示大矩陣可以把小矩陣作為其元素例：>>A=[A;111213]在原矩陣的下方加一行如何在原矩陣的右邊添加一列？例：>>A=[A’;111213]

>>A=A’

第十三頁，共43頁。2.Matlab矩陣表示單個(gè)元素的引用多個(gè)元素的引用：冒號(hào)的特殊用法例：>>

A(2,3)利用小括弧和元素所在的位置(下標(biāo))x(i)：向量x中的第i個(gè)元素A(i,j)：矩陣A中的第i行，第j列元素a:b:c產(chǎn)生一個(gè)由等差序列組成的向量；a是首項(xiàng)，b是公差，c確定最后一項(xiàng)；若b=1，則b可以省略。例：>>

x=1:2:5>>

y=1:2:6第十四頁，共43頁。2.Matlab矩陣表示例：>>

x(1:3)>>

A(3,1:3)A(i:j,m:n)表示由矩陣A的第

i

到第j

行和第m

到第n列交叉線上的元素組成的子矩陣?？衫妹疤?hào)提取矩陣的整行或整列。例：>>

A(1,:)>>

A(:,1:3)>>

A(:,:)第十五頁，共43頁。3.Matlab幫助系統(tǒng)Matlab幫助系統(tǒng)help

顯示指定命令的簡短使用說明doc

以網(wǎng)頁形式顯示指定命令的幫助頁例：>>

helpeig例：>>

doceig

第十六頁，共43頁。4.Matlab數(shù)值運(yùn)算Matlab變量命名原則以字母開頭，不能以數(shù)字和下劃線開頭；后面可以跟

字母、數(shù)字和下劃線長度不超過63個(gè)字符變量名

區(qū)分字母的大小寫變量=表達(dá)式表達(dá)式是用運(yùn)算符將有關(guān)運(yùn)算量連接起來的式子，其結(jié)果被賦給賦值號(hào)“=”左邊的變量第十七頁，共43頁。4.Matlab數(shù)值運(yùn)算分號(hào)和續(xù)行符的作用若不想在屏幕上輸出結(jié)果，可以在語句最后加分號(hào)；如果語句很長，可用續(xù)行符“…”（三個(gè)點(diǎn)）續(xù)行。續(xù)行符的前面留一個(gè)空格。例：第十八頁，共43頁。4.Matlab數(shù)值運(yùn)算系統(tǒng)預(yù)定義變量pi

：圓周率

Inf

：無窮大NaN

：Not-a-Number，一個(gè)不定值，如0/0;i,j

：虛部單位應(yīng)盡量避免給系統(tǒng)預(yù)定義變量重新賦值！第十九頁，共43頁。4.Matlab數(shù)值運(yùn)算數(shù)與算術(shù)表達(dá)式Matlab中的數(shù)默認(rèn)是雙精度實(shí)數(shù)；復(fù)數(shù)的輸入

z=3+4i

z=3+4*i3,-9,0.4,1.603e-12,3.23e+20第二十頁，共43頁。4.Matlab數(shù)值運(yùn)算數(shù)學(xué)運(yùn)算符+加法-減法*乘法/和\除法（右除和左除）^冪運(yùn)算命令分隔符：逗號(hào)和分號(hào)第二十一頁，共43頁。4.Matlab數(shù)值運(yùn)算矩陣的基本運(yùn)算矩陣轉(zhuǎn)置：A’矩陣加和減：A+B,A-B矩陣乘法：A*B矩陣除法：A\B=A-1*B，A/B=A*B-1矩陣的乘方：a^2兩個(gè)矩陣相應(yīng)元素相乘：A.*B兩個(gè)矩陣相應(yīng)元素相除：A./B第二十二頁，共43頁。4.Matlab數(shù)值運(yùn)算建立矩陣的函數(shù)eye(m,n)產(chǎn)生m行n列的單位矩陣zeros(m,n)產(chǎn)生0矩陣ones(m,n)產(chǎn)生全1矩陣rand(m,n)產(chǎn)生隨機(jī)元素的矩陣size(a)返回包含兩個(gè)元素的向量。length(a)返回向量的長度。第二十三頁，共43頁。5.Matlab的工作方式交互式命令行工作方式M文件的程序工作方式用MATLAB語言編寫的程序，稱為M文件。M文件有兩類：命令文件和函數(shù)文件。命令文件：沒有輸入?yún)?shù)，也不返回輸出參數(shù)。函數(shù)文件：可以輸入?yún)?shù)，也可返回輸出參數(shù)。第二十四頁，共43頁。5.Matlab的工作方式M文件的建立與編輯建立新的M文件：從MATLAB命令窗口的File菜單中選擇New菜單項(xiàng)，再選擇M-file命令。編輯已有的M文件：從MATLAB命令窗口的Flie菜單中選擇OpenM-file命令。第二十五頁，共43頁。5.Matlab的工作方式命令文件將需要運(yùn)行的命令編輯到一個(gè)命令文件中，然后在MATLAB命令窗口輸入該命令文件的名字，就會(huì)順序執(zhí)行命令文件中的命令?！纠?】

建立一個(gè)命令文件e13將變量a,b的值互換。a=1:9;b=[11,12,13;14,15,16;17,18,19];c=a;a=b;b=c;①在MATLAB的命令窗口中輸入e31，將會(huì)執(zhí)行該命令文件。②點(diǎn)擊“保存與運(yùn)行”按鈕③斷點(diǎn)調(diào)試第二十六頁，共43頁。6.Matlab程序設(shè)計(jì)選擇結(jié)構(gòu)選擇結(jié)構(gòu)的語句有if語句和switch語句。if語句格式一

if條件語句組

end格式二

if條件

語句組1else

語句組2

end第二十七頁，共43頁。6.Matlab程序設(shè)計(jì)格式三if條件1語句組1elseif條件2語句組2……elseif條件m語句組melse語句組m+1end第二十八頁，共43頁。6.Matlab程序設(shè)計(jì)例：輸入三角形的三條邊，求面積。

A=input('請輸入三角形的三條邊：');ifA(1)+A(2)>A(3)&A(1)+A(3)>A(2)&A(2)+A(3)>A(1)p=(A(1)+A(2)+A(3))/2;s=sqrt(p*(p-A(1))*(p-A(2))*(p-A(3)));disp(s);elsedisp('不能構(gòu)成一個(gè)三角形。')end運(yùn)行：請輸入三角形的三條邊：[456]9.9216第二十九頁，共43頁。6.Matlab程序設(shè)計(jì)注意：Matlab中的&和&&對常用的與操作，沒有差別&需要計(jì)算完前后兩個(gè)式子的值，然后再來邏輯與；

&&先計(jì)算前式的值，如果為0，則直接輸出0，跳過后式的計(jì)算。更加智能化。&適用于矩陣間的邏輯運(yùn)算，&&不適用，只適用于單個(gè)元素，包括數(shù)值和字符。第三十頁，共43頁。6.Matlab程序設(shè)計(jì)switch語句switch語句根據(jù)變量或表達(dá)式的取值不同，分別執(zhí)行不同的語句。其格式為：switch表達(dá)式case值1語句組1case值2……case值m

語句組motherwise

語句組m+1end第三十一頁，共43頁。6.Matlab程序設(shè)計(jì)例：根據(jù)變量num的值來決定顯示的內(nèi)容。num=input('請輸入一個(gè)數(shù)');switchnumcase-1disp('Iamateacher.');case0disp('Iamastudent.');case1disp('Youareateacher.');otherwisedisp('Youareastudent.');end第三十二頁，共43頁。6.Matlab程序設(shè)計(jì)循環(huán)結(jié)構(gòu)循環(huán)結(jié)構(gòu)有for循環(huán)和while循環(huán)；while語句:while(邏輯表達(dá)式)程序模塊；endfor語句for變量=初值：增量：結(jié)束值程序模塊；end第三十三頁，共43頁。6.Matlab程序設(shè)計(jì)

sum=0;i=0;while(i<=100)sum=sum+1;i=i+1;endsum結(jié)果：sum=101forI=1:10A(I)=1/(I+1);end

A結(jié)果：A=Columns1through70.50000.33330.25000.20000.16670.14290.1250Columns8through100.11110.10000.0909例第三十四頁，共43頁。7.Matlab用于圖像處理7.1圖像的讀取和顯示圖像的讀取

指定圖像文件的完整路徑和文件名。如果在work工作目錄下，只需提供文件名。FMT為圖像文件的格式對應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)擴(kuò)展名。例：I=imread('D:\image.BMP');%讀入圖像A=imread()第三十五頁，共43頁。7.Matlab用于圖像處理7.1圖像的讀取和顯示圖像的顯示I為要顯示的圖像矩陣。[lowhigh]為指定顯示灰度圖像的灰度范圍。高于high的像素被顯示成白色；低于low的像素被顯示成黑色；介于High和low之間的像素被按比例拉伸后顯示為各種等級(jí)的灰色。

例：figure；imshow(I);title('原始圖像');figure；%創(chuàng)建一個(gè)新的窗口，防止新圖像覆蓋舊圖像imshow(I,[lowhigh])第三十六頁，共43頁。7.Matlab用于圖像處理圖像的格式轉(zhuǎn)換閾值法從灰度圖、RGB圖創(chuàng)建二值圖。LEVEL為指定的閾值；（0,1）。im2bw(I,LEVEL);rgb2gray;從RGB圖創(chuàng)建灰度圖，存儲(chǔ)類型不變。im2uint8將圖像轉(zhuǎn)換成uint8類型im2double將圖像轉(zhuǎn)換成double類型第三十七頁，共43頁。7.Matlab用于圖像處理提取圖像信息whosff=imshow(‘image.tif’);whosf結(jié)果：NameSizeBytesClassf205x23247560uint8例第三十八頁，共43頁。7.Matlab用于圖像處理7.2圖像直方圖圖像直方圖描述圖像各個(gè)灰度級(jí)的統(tǒng)計(jì)特性。例如：打開一幅圖像，顯示原圖像，繪制其直方圖。imhist(I);I=imread(‘red.bmp’);%讀入圖像

[M,N]=size(I);%計(jì)算圖像大小figure;%打開新窗口imshow(I);%顯示原圖像figure;