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MATLAB函數(shù)介紹

 oskycar 2011-06-24


matlab之基本繪圖函數(shù)

clear:清空內(nèi)存中的變量;
figure:強(qiáng)制生成一個(gè)新的個(gè)繪圖窗口;
syms x y t :聲明變量;
fplot(函數(shù)表達(dá)式,繪圖區(qū)間);
plot(橫坐標(biāo)向量,縱坐標(biāo)向量,顏色/線形等參數(shù))
ezplot(函數(shù)表達(dá)式):簡(jiǎn)單的fplot,easy fplot
axis([xmin xmax ymin ymax ...]):設(shè)置坐標(biāo)軸顯示范圍

求極限

limit:
例:limit(F,x,a,left);對(duì)表達(dá)式F求極限,變量為x,從左邊趨近a。
inf:正無(wú)窮;
-inf:負(fù)無(wú)窮。

求解線形方程

solve,linsolve

例:

A=[5 0 4 2;1 -1 2 1;4 1 2 0;1 1 1 1];
%矩陣的行之間用分號(hào)隔開(kāi),元素之間用逗號(hào)或空格
B=[3;1;1;0]
X=zeros(4,1);%建立一個(gè)4元列向量
X=linsolve(A,B)

diff(fun,var,n):對(duì)表達(dá)式fun中的變量var求n階導(dǎo)數(shù)。

例如:F=sym('u(x,y)*v(x,y)');   %sym()用來(lái)定義一個(gè)符號(hào)表達(dá)式
diff(F);  %matlab區(qū)分大小寫(xiě)
pretty
(ans) %pretty():用習(xí)慣書(shū)寫(xiě)方式顯示變量;ans是答案表達(dá)式

非線性方程求解

fsolve(fun,x0,options)
其中fun為待解方程或方程組的文件名;
x0位求解方程的初始向量或矩陣;
option為設(shè)置命令參數(shù)

建立文件fun.m:
function y=fun(x)
y=[x(1)-0.5*sin(x(1))-0.3*cos(x(2)), ...
    x(2) - 0.5*cos(x(1))+0.3*sin(x(2))];

>>clear;x0=[0.1,0.1];fsolve(@fun,x0,optimset('fsolve'))

注:
...為續(xù)行符
m文件必須以function為文件頭,調(diào)用符為@;文件名必須與定義的函數(shù)名相同;fsolve()主要求解復(fù)雜非線性方程和方程組,求解過(guò)程是一個(gè)逼近過(guò)程。

不定積分與定積分

不定積分:int(fun,var)
例:求sinaxsinbxsincxdx


syms a b c x
y=sin(a*x)*sin(b*x)*sin(c*x);
int(y,x);
pretty(ans)

定積分:int(fun,var,a,b)
其中a,b分別為上下限
foll

應(yīng)用到的函數(shù):
I=imread('圖像文件名') :讀取圖像數(shù)據(jù),保存在矩陣I中;
imshow(I) :顯示灰度圖像I,其他用法見(jiàn)matlab幫助;
I2=im2double(I1) :把圖像數(shù)組I1轉(zhuǎn)換成double精度類型;
D=dctmtx(n) :二維離散余弦變換函數(shù),返回n*n離散余弦變換矩陣。

一個(gè)n*n的變換矩陣T被定義成:
Tpq=1/sqrt(n)                                   
,當(dāng)p=0,0<=q<=M-1;
 Tpq=sqrt(2/n)*cos[pi*(2q+1)*p/2n]    
,當(dāng)1<=p<=M-1,0<=q<=M-1。

B=blkproc(A,[m n],fun,P1,P2...) :塊操作函數(shù)。對(duì)圖像A的每個(gè)不同的m*n塊應(yīng)用fun函數(shù),P1,P2等為fun函數(shù)參數(shù)。在圖像邊緣用0來(lái)擴(kuò)展;只有當(dāng)fun的返回矩陣是m*n矩陣時(shí),B和A的大小才相同。
figure:強(qiáng)制生成一個(gè)新的個(gè)繪圖窗口;

matlab實(shí)現(xiàn)離散余弦變換壓縮(JPEG壓縮原理)

JPEG圖像壓縮算法:
輸入圖像被分成8*8或16*16的小塊,然后對(duì)每一小塊進(jìn)行二維DCT(離散余弦變換)變換,變換后的系數(shù)量化、編碼并傳輸;
JPEG文件解碼量化了的DCT系數(shù),對(duì)每一塊計(jì)算二維逆DCT變換,最后把結(jié)果塊拼接成一個(gè)完整的圖像。在DCT變換后舍棄那些不嚴(yán)重影響圖像重構(gòu)的接近0的系數(shù)。
DCT變換的特點(diǎn)是變換后圖像大部分能量集中在左上角,因?yàn)樽笊戏庞吃瓐D像低頻部分?jǐn)?shù)據(jù),右下反映原圖像高頻部分?jǐn)?shù)據(jù)。而圖像的能量通常集中在低頻部分。

實(shí)例程序:
function Jpeg
I=imread('D:\MATLAB7\toolbox\images\imdemos\cameraman.tif');
%該圖片在安裝matlab的目錄中找,原圖為灰度圖象
I=im2double(I);%圖像存儲(chǔ)類型轉(zhuǎn)換
T=dctmtx(8);%離散余弦變換矩陣
B=blkproc(I,[8 8],'P1*x*P2',T,T');
%對(duì)原圖像進(jìn)行DCT變換
mask=[1 1 1 1 0 0 0 0
      1 1 1 0 0 0 0 0
      1 1 0 0 0 0 0 0
      1 0 0 0 0 0 0 0
      0 0 0 0 0 0 0 0
      0 0 0 0 0 0 0 0
      0 0 0 0 0 0 0 0
      0 0 0 0 0 0 0 0];
B2=blkproc(B,[8 8],'P1.*x',mask);
%數(shù)據(jù)壓縮,丟棄右下角高頻數(shù)據(jù)
I2=blkproc(B2,[8 8],'P1*x*P2',T',T);
%進(jìn)行DCT反變換,得到壓縮后的圖像
imshow(I)
title('原始圖像')
figure;
imshow(I2)
title('壓縮后的圖像')

運(yùn)行結(jié)果:

 

空間曲線

例:求方程組的空間曲線

1。化為參數(shù)方程組
x=t
y=sqrt[t(1-t)]
z=sqrt[1-x^2-y^2]
2。 程序
t=0:0.001:1;
x=t;
y=sqrt(t.*(1-t));
z=sqrt(1-x.^2-y.^2);
plot3(x,y,z,z,-y,z)
其中.*為數(shù)組相乘,.^為數(shù)組乘方

空間曲面

mesh()函數(shù)語(yǔ)法:
mesh(Z):
mesh(X,Y,Z,C):其中C是用來(lái)定義相應(yīng)點(diǎn)顏色等屬性的數(shù)組

例:求x^2+y^2=z的空間曲面
x=-4:4;
y=x;
[X,Y]=meshgrid(x,y);%生成x,y坐標(biāo)
Z=X.^2+Y.^2;
mesh(X,Y,Z)

級(jí)數(shù)的求和與收斂

 
symsum(fun,var,a,b):其中fun是通項(xiàng)表達(dá)式,var為求和變量,a為求和起點(diǎn),b為求和終點(diǎn)
例如:I為1/[n*(2n+1)]從1到正無(wú)窮的和,求I
syms n;
f1=1/(n*(2*n+1));
I=symsum(f1,n,1,inf)

計(jì)算結(jié)果為:
I =2-2*log(2)
矩陣的基本運(yùn)算

行列式求值:det(A)
矩陣加減:+、-
矩陣相:*
矩陣左除:A/B     %相當(dāng)于inv(A)*B
矩陣右除:A\B     %相當(dāng)于A*inv(B)
矩陣的:^
矩陣轉(zhuǎn)置:'
矩陣求共軛(實(shí)部相同,虛部相反):conj(X)
矩陣求:inv(X)

圖像類型與類型間的轉(zhuǎn)換

1。索引圖像:包括一個(gè)數(shù)據(jù)矩陣X和一個(gè)色圖陣MAP。矩陣元素值指向MAP中的特定顏色向量。
2。灰度圖像:數(shù)據(jù)矩陣I,I中的數(shù)據(jù)代表了顏色灰度值。矩陣中的元素可以是double類型、8位或16位無(wú)符號(hào)的整數(shù)類型。
3。RGB圖像:即真彩圖像。矩陣中每個(gè)元素為一個(gè)數(shù)組,數(shù)組的元素定義了像素的紅、綠、藍(lán)顏色值。RGB數(shù)組可以是double類型、8位或16位無(wú)符號(hào)的整數(shù)類型。
4。二值圖像:一個(gè)數(shù)據(jù)陣列,每個(gè)象素只能取0或1。

圖像類型轉(zhuǎn)換函數(shù):
dither() 通過(guò)顏色抖動(dòng),把真彩圖像轉(zhuǎn)換成索引圖像或灰度圖象轉(zhuǎn)換成二值圖像
gray2ind() 將灰度圖像(或二值圖像)轉(zhuǎn)換成索引圖像
grayslice() 通過(guò)設(shè)定的閾值將灰度圖象轉(zhuǎn)換成索引圖像
im2bw() 通過(guò)設(shè)定亮度閾值將灰度、真彩、索引圖象轉(zhuǎn)換成二值圖像
ind2gray() 將索引圖象轉(zhuǎn)換成灰度圖象
ind2rgb() 將索引圖象轉(zhuǎn)換成真彩色圖像
mat2gray() 將一個(gè)數(shù)據(jù)矩陣轉(zhuǎn)換成一幅灰度圖象
rgb2gray() 將真彩轉(zhuǎn)換成灰度圖象
rgb2ind() 將真彩轉(zhuǎn)換成索引圖象

圖像數(shù)據(jù)類型及轉(zhuǎn)換函數(shù)

默認(rèn)情況下,matlab將圖象中的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)為double型,即64位浮點(diǎn)數(shù);matlab還支持無(wú)符號(hào)整型(uint8和uint16);uint型的優(yōu)勢(shì)在于節(jié)省空間,涉及運(yùn)算時(shí)要轉(zhuǎn)換成double型。

im2double():將圖象數(shù)組轉(zhuǎn)換成double精度類型
im2uint8():將圖象數(shù)組轉(zhuǎn)換成unit8類型
im2uint16():將圖象數(shù)組轉(zhuǎn)換成unit16類型


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