Matlab的基本用法.docx
《Matlab的基本用法.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《Matlab的基本用法.docx（13页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
Matlab的基本用法
读取图像：
用imread函数读取图像文件，文件格式可以是TIFF、JPEG、GIF、BMP、PNG等。
比如
>>f=imread（'chestxray.jpg'）;
读进来的图像数据被保存在变量f中。
尾部的分号用来抑制输出。
如果图片是彩色的，可以用rgb2gray转换成灰度图：
>>f=rgb2gray（f）;
然后可以用size函数看图像的大小
>>size（f）
如果f是灰度图像，则可以用下面的命令把这个图像的大小赋给变量M和N
>>[M,N]=size（f）;
用whos命令查看变量的属性
>>whosf
显示图像：
用imshow显示图像
imshow（f,G）
其中f是图像矩阵，G是像素的灰度级，G可以省略。
比如
>>imshow（f,[100200]）
图像上所有小于等于100的数值都会显示成黑色，所有大于等于200的数值都会显示成白色。
pixval命令可以用来查看图像上光标所指位置的像素值。
pixval
例如
>>f=imread（'rose_512.tif'）;
>>whosf
>>imshow（f）
如果要同时显示两幅图像，可以用figure命令，比如
>>figure,imshow（g）
用逗号可以分割一行中的多个命令。
imshow的第二个参数用一个空的中括号：
>>imshow（h,[]）
可以使动态范围比较窄的图像显示更清楚。
写图像。
用imwrite写图像
imwrite（f,'filename'）
文件名必须包括指明格式的扩展名。
也可以增加第三个参数，显式指明文件的格式。
比如
>>imwrite（f,'patient10_run1.tif','tif'）
也可以写成
>>imwrite（f,'patient10_run1.tif'）
还可以有其他参数，比如jepg图像还有质量参数：
>>imwrite（f,'filename.jpg','quality',q）
q是0到100之间的一个整数。
对比不同质量的图像效果。
用imfinfo命令可以查看一个图像的格式信息，比如
>>imfinfobubbles25.jpg
可以把图像信息保存到变量中
>>K=imfinfo（'bubbles25.jpg'）;
>>image_bytes=K.Width*K.Height*K.BitDepth/8;
>>compressed_btyes=K.FileSize;
>>compression_ratio=image_bytes/compressed_bytes
数据类型。
MATLAB的数据类型包括：
double 双精度浮点
uint8无符号8位整数
uint16 无符号16位整数
uint32 无符号32位整数
int8有符号8位整数
int16有符号16位整数
int32有符号32位整数
single 单精度
char字符
logical逻辑型（二值）
数据类型转换
B=data_class_name（A）
比如
>>C=[1.41.5]
>>D=uint8（C）
图像类型分为：
Intensityimage灰度图
Binaryimage二值图
Indexedimage索引图
RGBimage 彩色图
在灰度图中每个像素可以是整型、浮点型或者逻辑型。
图像类型的像素类型可以转换
functionto from
im2uint8uint8logical,uint8,uint16,double
im2uint16uint16logical,uint8,uint16,double
mat2graydoubledouble
im2doubledoublelogical,uint8,uint16,double
im2bw logical uint8,uint16,double
比如
g=mat2gray（A,[Amin,Amax]）;
g=mat2gray（A）;
g=im2double（h）;
g=im2bw（f,T）
其中A是浮点型的图像，Amin和Amax是浮点数的范围，h和f是任意类型的图像，T是分割的阈值。
数组（向量）索引：
创建向量（数组）：
>>v=[135791113]
用小括号对向量进行索引（取数组中的某个元素）：
>>v
（2）
转置（将行向量通过转置变成列向量）：
>>w=v.'
取向量其中的一部分：
>>v（1:
3）第1个到第3个
>>v（2:
4）
>>v（3:
end）第3个到最后一个
>>v（1:
end）
>>v（:
） 全部
>>v（1:
2:
end） 第1个到最后一个，每次增加2
>>v（end:
-2:
1） 最后一个到第1个，每次减2
其中end总是表示最后一个。
>>x=linspace（1,5,10）
>>v（[145]）
linspace函数产生一个范围内的平均分布。
矩阵索引：
创建矩阵
>>A=[123;456;789]
取矩阵中的一个元素
>>A（2,3）
取矩阵中的一行或者一列
>>C3=A（:
3）
>>R2=A（2,:
）
取矩阵中某些行某些列
>>T2=A（1:
2,1:
3）
对矩阵中某些元素进行赋值：
>>B=A;
>>B（:
3）=0
用end表示最后一行或者最后一列：
>>A（end,end）最后一行最后一列
>>A（end,end-2） 最后一行倒数第三列
>>A（2:
end,end:
-2:
1） 第2行到最后一行，最后一列到第一列，每次减2
>>E=A（[13],[23]） 第1、3行，第2、3列
>>D=logical（[100;001;000]）
>>A（D） 取A中由D指定的位置上的元素
>>v=T2（:
）把矩阵变成一个向量
>>s=sum（A（:
）） 求和
>>sum（sum（A））
可以把矩阵操作用在图像上
>>f=imread（'filename'）;
>>fp= 矩阵列倒转
>>imshow（fp）
>>fc=
>>imshow（fc）
>>fs=
>>imshow（fs）
>>plot（f（512,:
））
矩阵可以是多维的，用size看矩阵大小，用ndims命令常看矩阵的维数
>>size（A,1）
>>ndims（A）
一些常用的矩阵
zeroes（M,N）
ones（M,N）
true（M,N）
false（M,N）
magic（M）
rand（M,N）
randn（M,N）
其中M、N表示矩阵的行数和列数。
比如
>>A=5*ones（3,3）
>>magic（3）
>>B=rand（2,4）
函数：
可以把一系列的MATLAB语句或者一个带参数的函数放在扩展名叫做m的文件中。
一个带函数的m文件有一下部分组成
函数定义行
H1行
帮助部分
函数体
注释
函数定义行的格式是
function[outputs]=name（inputs）
比如要写一个函数计算两个图像的和以及乘积
function[s,p]=sumprod（f,g）
其中f和g是输入的图像，而s是和，p是乘积。
返回值用中括号括起来，如果返回值只有一个，可以省略中括号。
如果函数没有输出，则中括号和等号都可以省略。
函数名字的命名规则和C语言是相同的。
定义好的函数可以在命令行调用：
>>[s,p]=sumprod（f,g）;
也可以被其它函数调用。
如果只有一个返回值，调用时中括号也是可以省略的，比如
>>y=sum（x）;
H1行是文本的第一行，是一个单行的注释，紧跟在函数定义行后面，之间不能有空行。
比如
%SUMPRODComputesthesumandproductoftwoimages.
百分号开始的文字表示注释。
当使用帮助命令
>>helpfunction_name
时，这个H1行会被首先显示出来。
如果使用lookfor命令，则会在所有H1行中查找指定的关键字。
这一行应该提供这个函数功能的一个概述。
帮助部分是紧跟在H1后的文本块，中间没有空行，用来提供对这个函数更详细的帮助说明。
在使用help命令时会显示所有这部分内容。
这部分内容由注释语句构成，全部由%开始。
接下来第一个非注释语句表示函数体的开始。
函数体包含进行计算的语句和给返回值赋值的语句。
函数题中的所有注释（百分号开始的行）被认为是普通的注释，不是H1或者帮助部分。
m文件可以用任何文本编辑器创建和编辑，只要用.m扩展名保存在MATLAB可以搜索到的路径里面。
另一个创建和编辑函数的方法是在命令行输入edit命令，比如
>>editsumprod
这命令会编辑已经存在的sumprod.m文件，如果没有则自动在当前目录中创建一个sumprod.m并开始编辑。
运算符。
运算符可以分为算术运算符，关系运算符和逻辑运算符。
算术运算符分为矩阵算术运算符和数组算术运算符。
+矩阵和数组加法plus（A,B）a+b,A+B
-矩阵和数组减法minus（A,B）a-b,A-B
.* 数组乘法 times（A,B）C=A.*B,意味着C（I,J）=A（I,J）*B（I,J）
*矩阵乘法 mtimes（A,B）A*B,表示线性代数中的矩阵运算,或者a*A
./ 数组右除 rdivide（A,B） C=A./B,意味着C（I,J）=A（I,J）/B（I,J）
.\ 数组左除 ldivide（A,B） C=A.\B,意味着C（I,J）=B（I,J）/A（I,J）
/矩阵右除 mrdivide（A,B）A/B意味着A*inv（B）,inv是矩阵求逆
\矩阵左除 mldivide（A,B）A\B意味着inv（A）*B
.^ 数组指数 power（A,B）C=A.^B,意味着C（I,J）=A（I,J）^B（I,J）
^矩阵指数 mpower（A,B）请查看帮助
.' 向量和矩阵转置transpose（A） A.'
'复数的共轭 ctranspose（A） A'
+单目加号 uplus（A） +A与0+A相同
-单目负号 uminus（A） -A与0-A相同
图像处理工具包还提供其他一些算术运算
imadd 两个图像相加，或者一个图像加上一个常量
imsubstract两个图像相减，或者一个图像减掉一个常量
immultiply 两个图像相乘，或者一个图像乘上一个常量
imdivide 两个图像相除，或者一个图像除以一个常量
imabsdiff 两个图像的差的绝对值
imcomplement求一个图像的反色图
inlincomb 求一组图像的线性组合
关系运算符包括
<
<=
>
>=
==
~=
关系运算符的结果是逻辑型的矩阵，比如
>>A=[123;456;789]
>>B=[024;356;349]
>>A==B
>>A>=B
如果关系运算符两边都是矩阵，则要求两边的矩阵是同样大小的。
或者一边是矩阵一边是常数，或者两边都是常数，那也是可以。
>>A>3
>>3~=4
逻辑运算符包括与、或、非三个运算
&AND
|OR
~NOT
在matlab中非0被认为是真，0被认为是假。
比如
A=[120;045]
B=[1-23;011]
>>A&B
MATLAB还有其它一些逻辑运算函数：
xor异或
all如果一整列都是真，则结果是真
any如果一整列只要有一个是真，则结果是真
比如
>>xor（A,B）
>>all（A）
>>any（A）
>>all（B）
>>any（B）
一些重要的常量
ans
eps
i（或者j）
NaN或者nan
pi
realmax
realmin
computer
version
MATLAB中一般常量的写法
3
-99
0.00001
9.6397238
1.60210e-20
6.02252e23
1i
-3.14159j
3e5j
控制流。
包括
if if和else,elseif组合，条件执行一组语句
for 指定次数重复执行一组语句
while 按条件反复执行一组语句
break 终止for或者while循环
continue 马上开始下一次for或者while循环
switch switch和case,otherwise结合，按照条件值的不同执行不同的语句块
return 终止当前函数，返回到调用它的地方
try...catch捕获异常状况
if语句
ifexpression1
statements1
elseifexpression2
statements2
else
statements3
end
for循环
forindex=start:
increment:
end
statements
end
比如
count=0;
fork=0:
0.1:
1
count=count+1
end
while循环
whileexpression
statements
end
比如
a=10;
b=5;
whilea
a=a-1;
whileb
b=b-1;
end
end
switch语句
switchswitch_expression
casecase_expression
statements
case{case_expression1,case_expression2}
statements
otherwise
statements
end
比如
switchnewclass
case'uint8'
g=im2uint8（f）;
case'uint16'
g=im2uint16（f）;
case'double'
g=im2double（f）;
otherwise
error（'Unknownorimproperimageclass.'）
end
例子：
写一个函数计算一幅灰度图像所有像素的平均值
functionav=average（A）
%AVERAGEComputestheaveragevalueofanarray
%AV=AVERAGE（A）computestheaveragevalueofinputarray,A,
%whichmustbea1Dor2Darray.
%Checkthevalidityofinput.
ifndims（A）>2
error（'Thedimensionsoftheinputcannotexceed2.'）
end
%Computestheaverage
av=
例子：
比较各种不同的JPEG质量下的图像质量
forq=0:
5:
100
filename=sprintf（'series_%3d.jpg',q）;
imwrite（f,filename,'quality',q）;
end
其中sprintf语句和c语言的fprintf语句用法类似。
例子：
写一个函数从一个图像中取出一个矩形的子图。
functions=subdim（f,m,n,rx,cy）
%SUBDIMExtractsasubimage,s,fromagivenimage,f.
%Thesubimageisofsizem-by-n,andthecoordinatesofitstop,left
%cornerare（rx,cy）.
s=zeros（m,n）;
rowhigh=rx+m-1;
colhigh=cy+n-1;
xcount=0;
forr=rx:
rowhigh
xcount=xcount+1;
ycount=0;
forc=cy:
colhigh
ycount=ycount+1;
s（xcount,ycount）=f（r,c）;
end
end
实际上这个功能可以用一个matlab语句就可以实现了。
循环优化。
一些循环可以被转换成同样向量计算来代替，比如f（x）=Asin（x/2pi），生成一个向量包含一组函数的值：
forx=1:
M
f（x）=A*sin（（x-1）/（2*pi））;
end
可以用下面两个语句来代替
x=
f=A*sin（x/2（*pi））
向量运算要比循环快得多。
对于二维的情况，MATLAB提供了一个meshgrid函数
[C,R]=meshgrid（c,r）
比如
>>r=[012];
>>c=[01];
>>[C,R]=meshgrid（c,r）
>>h=R.^2+C.^2
例子：
f（x,y）=Asin（ux+vy），生成一个矩阵，包含这个函数的值：
function[rt,f,g]=twodsin（A,u0,v0,M,N）
%TWODSINcompareforloopsvsvectorization
%Thecomparisionisbasedonimplementingthefunction
%f（x,y）=Asin（u0x+v0y）forx=0,1,2,...,M-1,and
%y=0,1,2,...,N-1.Theinputstothefunctionare
%MandNandtheconstantsinthefunction.
tic
forr=1:
M
u0x=u0*（r-1）;
forc=1:
N
v0y=v0*（c-1）
f（r,c）=A*sin（u0x+v0y）;
end
end
t1=toc;
tic
r=
c=
[C,R]=meshgrid（c,r）;
g=A*sin（u0*R+v0*C）
t2=toc;
rt=t1/t2;
运行这个例子可以看出，向量计算至少比循环要快30倍。
如果只是针对图像的一部分进行操作，可以简单的提取出来，比如
rowhigh=rx+m-1;
colhigh=cy+n-1;
s=
同样功能的程序，这个写法比前面例子看到的写法要快1000倍。
用户交互。
函数disp用来提示用户一些信息。
比如
>>A=[12;34];
>>disp（A）
>>sc='DigitalImageProcessing.';
>>disp（sc）
>>disp（'Thisisanotherwaytodisplaytext.'）
input函数用来提示用户输入某些值：
t=input（'message'）
这个函数可以显示message，并等待用户输入一个值，并存到t中。
输入的值可以是MATLAB允许的任何类型的值。
而如下的格式只接受字符串输入
t=input（'message','s'）
如果字符串中包含的都是数字，则可以用函数str2num进行转换
n=str2num（t）
比如
>>t=input（'Enteryourdata:
','s'）
>>class（t）
>>size（t）
>>n=str2num（t）
>>size（n）
>>class（n）
如果混合输入字符串和数值，可以全部按照字符串读入，再使用字符串处理函数strread，比如：
>>t='12.6,x2y,z';
>>[a,b,c]=strread（t,'%f%q%q','delimiter',','）
>>d=char（b）
其中%f表示浮点数，%q表示字符串。
delimiter参数表示分割符。
函数strcmp用来比较字符串，如果两个字符串相等返回真，否则返回假。
lower函数可以把字符串中的大写字母全部变成小写，upper函数可以把字符串中所有小写字母全部变成大写。
Cell数组和结构体。
Cell数组是指数组的元素本身还是一个数组，比如
>>c={'gause',[10;01],3}
>>c{1}
>>c{2}
>>c{3}
结构体和Cell数组类似，但是其中的元素是用一个名字去访问的，比如
>>S.char_string='gause';
>>S.matrix=[10;01];
>>S.scalar=3;
>>S.matrix
实验任务
MATLAB没有提供一个函数来确定数组的每个元素是不是整数（即...,-2,-1,0,1,2,...）。
写一个函数来实现这个功能，并满足下面的格式：
functionI=isinteger（A）
%ISINTEGERDetermineswhichelementsofanarrayareintegers.
% I=ISINTEGER（A）returnsalogicalarray,I,ofthesamesize
% asA,with1s（TRUE）inthelocationscorrespondingtointegers
% （i.e.,...-2-1012...）inA,and0s（FALSE）els
升级会员 