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MATLAB图像处理实战指南:从入门到精通
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更新于2024-06-30
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"《精通MATLAB图像处理1》是一本由张强和王正林编著的专业IT图书,旨在帮助读者深入理解和应用图像处理技术。该书以实践为导向,注重实用性,首先介绍了图像处理的基本理论,然后着重讲解MATLAB图像处理工具箱的使用方法。全书共分为三个部分:MATLAB入门篇、图像处理提高篇和综合实战篇。 MATLAB入门篇主要涵盖了MATLAB软件的介绍、基本运算、程序设计以及图形绘制等内容,让初学者能够快速掌握MATLAB的基础操作。随后的图像处理提高篇详细讲解了各种关键技术,如图像的运算、变换、分析、复原、形态学操作和彩色图像处理等,为读者提供了深入学习的平台。 综合实战篇则是本书的核心部分,通过114个实例和18个大型实战案例,涵盖了图像重构、增强、配准、去模糊、分割和特征提取等实际应用场景,让读者能在解决具体问题的过程中逐步精通MATLAB在图像处理中的应用。 这本书的语言简洁,实例丰富,适合于信号与信息处理、计算机科学与技术、通信工程、地球物理和地质学等专业的本科生和研究生作为图像处理的学习辅助教材,同时也是工程技术人员提升技能的实用参考书。书中强调未经许可不得复制或抄袭内容,版权受到保护。 《精通MATLAB图像处理1》是一本系统而实用的指南,无论是希望在学术研究还是工程实践中提升图像处理能力的读者,都能从中获益匪浅。"
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第管章
MATLAB
概述
桌面和命令窗口、历史命令窗口、编辑器和调试器、路径搜索和用于用户浏览帮助、工作
空间、文件的浏览器。这些图形化的工具为用户使用
MATLAB
的函数和文件提供了方便。
随着
MATLAB
的商业化以及软件本身的不断升级,
MATLAB
的用户界面也越来越精
致,更加接近
Windows
的标准界面,人机交五性更强,操作更简单。同时,
MATLAB
提
供了完整的联机查询、帮助系统,极大地方便了用户的使用。
MATLAB
简单的编程环境提供了比较完备的调试系统,程序不必经过编译就可以直接
运行,而且能够及时地报告出现的错误并进行出错原因分析。
2.
简单易用的编程语言
MATLAB
语言是一种高级的矩阵语言,它包含控制语句、函数、数据结构、输入和输
出和面向对象编程特点。用户可以在命令窗口中将输入语句与执行命令同步,也可以先编
写好一个较大的复杂的应用程序(
M
文件)后再一起运行。
MATLAB
语言是基于流行的
C
++语言基础上的,因此语法特征与
C
++语言极为相似,
而且更加简单,更加符合科技人员对数学表达式的书写格式,更利于非计算机专业的科技
人员使用。而且这种语言可移植性好、可拓展性强,这也是
MATLAB
能够深入到科学研
究及工程计算各个领域的重要原因。
3.
强大的科学计算机数据处理能力
MATLAB
是-个包含大量计算算法的集合,其拥有
600
多个工程中要用到的数学运算
函数,可以方便地实现用户所需的各种计算功能。这些函数集涵盖了从最简单最基本的函
数到诸如矩阵、特征向量、快速傅里叶变换等复杂函数。
函数所能解决的问题大致包括矩阵运算和线性方程组的求解、微分方程及偏微分方程的
组的求解、符号运算、傅里叶变换和数据的统计分析、工程中的优化问题、稀疏矩阵运算、
复数的各种运算、三角函数和其他初等数学运算、多维数组操作以及建模动态仿真等。函数
中所使用的算法都是科研和工程计算中的最新研究成果,而且经过了各种优化和容错处理。
在通常情况下,可以用
MATLAB
来代替底层编程语言,如
C
和
C
++。在计算要求相
同的情况下,使用
MATLAB
的编程工作量会大大减少。
4.
出色的图形处理功能
MATLAB
自诞生之日起就具有方便的数据可视化功能,能够将向量和矩阵用图形的形
式表现出来,并且可以对图形进行标注和打印。
高层次的作图包括二维和三维的可视化、图像处理、动画和表达式作图,可用于科学
计算和工程绘图。
MATLAB
对整个图形处理功能进行了很大的改进和完善,使它不仅在一般数据可视化
软件都具有的功能(例如二维曲线和兰维曲面的绘制和处理等)方面更加完善,而且对于
些其他软件所没有的功能(例如图形的光照处理、色度处理以及四维数据的表现等),
MATLAB
同样表现了出色的处理能力。
同时对一些特殊的可视化要求,例如图形对话等,
MATLAB
也有相应的功能函数,保
证了用户不同层次的要求。
MATLAB
还着重在图形用户界面(
GUI
)的制作上做了很大的
命运
“ ‘ 3
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盖章蘸懈怠撼
改善,对这方面有特殊要求的用户也可以得到满足。
5.
应用广泛的模块集合工具箱
MATLAB
对许多专门的领域都开发了功能强大的模块集和工具箱。一般来说,它们都
是由特定领域的专家开发的,用户可以直接使用工具箱学习、应用和评估不同的方法而不
需要自己编写代码。
目前,
MATLAB
已经把工具箱延伸到了科学研究和工程应用的诸多领域,如图像处理、
信号处理、小波分析、优化算法、样条拟合、概率统计、偏微分方程求解等,都在工具箱
(
τ
。
olbox
)家族中有了自己的
席之地。
6.
实用的程序接口和发布平台
MATLAB
可以利用
MATLAB
编译器和
CIC
++
数学库和图形库,将自己的
MATLAB
程序自动转换为独立于
MATLAB
运行的
C
和
C
++代码。
MATLAB
还允许用户编写可以和
MATLAB
进行交互的
C
或
C
++语言程序。另外,
MATLAB
网页服务程序还容许在
Web
应
用中使用自己的
MATLAB
数学和图形程序。
国
M
町
LAB
系统的构成
MATLAB
系统由
MATLAB
开发环境、
MATLAB
数学函数库、
MATLAB
语言、
MATLAB
图形处理系统和
MATLAB
应用程序接口(
API
)五大部分构成。
1.
MATLAB
开发环境
这部分是一套方便用户使用
MATLAB
函数和文件的工具集,其中许多工具是友好的、
交互式的图形化用户接口。它是一个集成化的工作空间,可以让用户输入、输出数据,并
提供了
M
文件的集成编译和调试环境。它包括
MATLAB
桌面、命令窗口、
M
文件编辑调
试器、代码分析器(
code analyzer
),以及查看帮助、工作空间、文件和其他工具的浏览器。
2.
MATLAB
数学函数库
MATLAB
数学函数库包括了大量的计算算法,从基本运算(如加法、正弦函数等)到
复杂算法,如矩阵求逆、矩阵求特征值、贝塞尔函数、快速傅里叶变换等。
3.
MATLAB
语言
MATLAB
语言是一个高级的基于矩阵/数组的语言,它有程序流控制、函数、数据结
构、输入/输出和面向对象编程等特色。用户既可以用它来快速编写简单的程序,也可以用
它来编写庞大复杂、重用性高的应用程序。
4.
MATLAB
图形处理系统
图形处理系统使得
MATLAB
能方便地图形化显示向量和矩阵,而且能对图形添加标
注和打印。
MATLAB
提供两个层次的绘图操作,一种是对图形句柄进行的底层绘图操作,
另一种是建立在底层绘图操作之上的高层绘图操作。
4 ........
....
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第章
MATLAB
概述
5.
MATLAB
应用程序接口
MATLAB
应用程序接口是一个使
MATLAB
与
C
、
Fortran
等其他高级编程语言进行交
互的函数库,该函数库的函数通过调用动态链接库(
DLL
)实现与
MATLAB
文件的数据
交换,其主要功能包括在
MATLAB
中调用
C
和
Fortran
程序,以及在
MATLAB
与其他应
用程序间建立客户/服务器关系。
圃,
MATLAB
桌面操作环境
MATLAB
为用户提供了全新的桌面操作环境,了解并熟悉这些桌面操作环境是使用
MATLAB
的基础,下面介绍
MATLAB
的启动和退出、主要功能菜单、命令窗口(
Command
Window
k
工作空间(
Workspace
)、文件管理和帮助管理等。
1.4.1
启动和退出
以
Windows
操作系统为例,进入
Windows
后,选择“开始”→
R2008b
”’便可以进入如图
1-1
所示的
MATLAB
默认主窗口。如果安装时选择在桌面上生
成快捷方式,也可以双击快捷方式直接启动。
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1-1
MATLAB
主窗口
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,
MATLAB
主窗口是
MATLAB
的主要工作界面。主窗口除了嵌入一些子窗口外,主要
包括菜单栏和工具栏。
主窗口的工具栏共提供了
11
个命令按钮。这些命令按钮均有对应的菜单命令,但比
菜单命令使用起来更快捷、方便。
单击主窗口左下角的“
Start
”按钮,会弹出一个菜单,如图
1-2
所示。选择其中的命
令可以运行
MATLAB
产品的各种软件工具,并且可以查阅
MATLAB
包含的各种资源。
川
疆
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A
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图
1-2
“
Start
”按钮的弹出式菜单
从图
1-2
中可以看出,
MATLAB
的主要资源有
:
(
1)
MATLAB
主体
由
MATLAB
的编程集成环境、程序开发工具与其他软件的扩展
接口组成
。
(
2
)工具箱(
Toolboxes )
:,
工具箱是
MATLAB
函数的子程序库
,
每一个工具箱都是为
某一类学科专业和应用而定制的,例如进行图像处理方面应用的图像处理工具箱
。
( 3 ) Simulink:
Simulink
是
MATLAB
最重要的组件之一,它提供一个动态系统建模
、仿
真和综合分析的集成环境
。
它是
一
种可视化仿真工具,是-种基于
MATLAB
的框图设计环境,
在该环境中,无需大量书写程序,而只需要通过简单直观的鼠标操作,就可构造出复杂的系
统。
Simulink
广泛应用于线性系统
、
非线性系统
、
数字控制及数字信号处理的建模和仿真中
。
(
4
)模块集(
Blocksets )
:
模块集是一个个的数学软件包,是系统仿真的关键部件
。
(
5
)自动代码生成工具(
Links and Targets )
:
将
MATLAB
中的
Simulink
程序框图自
动转换成嵌入式
ANSI
C
的代码,是第二方软件和硬件
应
用
Simulink
的工具
。
常用的退出
MATLAB
系统的方式有三种,
·
在
文件菜单(
File
)中选择
“
Ex
it
MATLAB
”
。
·在命令窗口输
入“
exit
”
。
·用鼠标单击窗口右上角的关闭图标
。
1.4.2
主菜单及功能
打开
MATLAB
主窗口后,即弹出其主菜单栏,共包含
File
、
Edit
、
Debug
、
Parallel
、
De
s
ktop
、
Window
和
Help
共
7
个菜单项
。
主菜单栏的各菜单项及其下拉菜单的功能简要介绍如下
。
1.
File
主菜单项
File
主菜单项中的命令用于实现有关文件的操作,其下拉菜单项有
·
6
””’
特
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第
3
章
MATLAB
概述
(I)
New
s
用于建立新的
.m
文件、图形、模型和图形用户界面。
(
2)
Open:
用于打开
MATLAB
的
.m
文件、
.fig
文件、
.mat
文件、
.mdl
文件、
.cdr
文
件等,也可通过快捷键℃
trl
+。”来实现此项操作。
( 3 ) Close Command Window:
关闭命令窗口。
( 4 ) Import Data
!用于从其他文件导入数据,单击此菜单项后弹出对话框,用户可在
其中选择导入文件的路径和位置。
( 5 ) Save Workspace As:
用于把工作空间的数据存放到相应的路径文件中。
( 6 ) Set Path :
设置工作路径。
( 7 ) Preferences
:用于设置命令窗的属性,单击该选项将弹出一个属性画面。
( 8 ) Page Setup:
用于页面设置。
( 9 ) Print:
用于设置打印属性。
( I 0 ) Print Selection
.用于对选择的文件数据进行打印设置。
(
11
) Exit MATLAB
:退出
MATLAB
桌面操作环境。
2.
Edit
主菜单项
Edit
主菜单项中的命令用于命令窗口的编辑操作,其下拉菜单项有,
( I ) Undo
,用于撤销上一步操作。
(
2)
Redo:
用于重新执行上一步操作。
(
3)
Cut
:用于剪切选中的对象。
(
4)
Copy:
用于复制选中的对象。
( 5 ) Paste:
用于粘贴剪贴板上的内容。
( 6 ) Paste to
Workspace
:用于打开“
Import
Wizard"
(输入向导)对话框,将剪贴板上
的数据粘贴到
MATLAB
的工作空间中。
( 7 ) Select All
:用于选择所有对象。
(
8)
Delete
:用于删除所选的对象。
( 9 )
Find
:用于查找所需选择的对象。
( I 0 ) Find Files :
用于查找所需的文件。
( I I ) Clear Command Window :
用于清除命令窗口区的对象。
(
12
) Clear Command History :
用于清除命令窗口区的历史记录。
(
13
) Clear Workspace
:用于清除工作区的对象。
3.
Debug
主菜单项
用户可以通过
Debug
主菜单进行程序调试时的各种设置,其下拉菜单项有:
( I ) Open M-Files when Debugging
.用于调试时打开
M
文件。
(
2)
Step
:用于单步调试程序。
( 3 ) Step In:
用于单步调试进入子函数。
(
4)
Step Out:
用于单步调试从子函数中跳出。
( 5 ) Continue:
程序执行到下一断点。
喝喝
“ 7
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