第3章MATLAB的图形功能
MATLAB可以给计算数据以二维、三维的图形表现。通过对图形线型、色彩、光线、视角等的指定和处理，可把计算数据的特征更好地表现出来。
在MATLAB中有两个层次的绘图命令：高层与底层绘图命令。高层命令简单实用，底层命令有更强、更灵活的控制和表现图形的能力。
本章将先后介绍上述两类绘图命令。但重点介绍高层绘图命令。
3.1二维图形
3.1.1 基本二维绘图命令–plot
1、调用格式
格式1：
plot(x,y)
功能：
(1)若x，y为同规模的向量，则绘制以x为横坐标、y为纵坐标的一条曲线。
例如：
x=0:0.02:6;
y=1./((x-0.3).^2+0.01)+1./((x-0.9).^2+0.04)-6; plot(x,y)
(2)若x为向量、y是二维数组，则绘制以x为横坐标、y的每一列为纵坐标的多条曲线。
例如：
x=0:0.02:6;
y=[sin(x);cos(x)]';
plot(x,y)运行结果如下图所示：
模)，则绘制以它们的对应列为横、纵坐标的多条曲线。
例如：
x=[0:0.02:6;0:0.02:6];
y=[sqrt(x(1,:));exp(-x(2,:))];
plot(x.',y.') 运行结果如下图所示：
将被忽略。例如：
x = 0:0.2:10*pi;
y = sqrt(sin(x));
plot(x,y) 运行结果如下图所示：
格式2：
plot(y)
功能：
(1)若y为向量，其元素为实数，则绘制以其下标为横坐标、以y为纵坐标的图形，即相当于plot(1:length(y),y)。例如：
x=0:0.02:6;
y=1./((x–0.3).^2+0.01)+1./((x–0.9).^2+0.04)-6; plot(y)
运行结果如下图所示：
(1)若y为复数向量，则绘制以其实部为横坐标，以其虚部系数为纵坐标的图形，即相当于plot(real(y),imag(y))。例如：x = 0:0.2:2*pi;
y = sqrt(sin(x))
plot(y)
运行结果如下图所示：
y =
Columns 1 through 4
0 0.4457 0.6240
0.7514
Columns 5 through 8
0.8470 0.9173 0.9654
0.9927
Columns 9 through 12
0.9998 0.9868 0.9536
0.8992
Columns 13 through 16
0.8219 0.7180 0.5788
0.3757
Columns 17 through 20
0+0.2416i 0+0.5055i 0+0.6652i
0+0.7822i
Columns 21 through 24
0+0.8699i 0+0.9336i 0+0.9755i
0+0.9968i
Columns 25 through 28
0+0.9981i 0+0.9792i 0+0.9399i
0+0.8791i
Columns 29 through 32
0+0.7945i 0+0.6816i 0+0.5286i
0+0.2883i
(3)若是按y绘制曲线，曲线条线等于y 的列数。例如：
x = 0:0.2:10*pi;
y = [sin(x);cos(x)]';
plot(y)
运行结果如下图所示：
格式3：
plot (x1,y1,x2,y2,…)
功能：
分别以(x1，y1)为二元组，(x2，y2)为二元组，…，按照plot(x,y)命令规则，绘出各组图形。
如：
x = 0:0.02:2*pi;
y = sin(x); z = cos(x);
plot(x,y,x,z) 运行结果如下图所示：
) plot (x,s)
plot (x,y,s)
plot (x1,y1,s1,x2,y2,s2…)
其中s为一字符串，用于指定绘图时的
曲线线型、曲线颜色和线的标记。
曲线线型：
－（实线, 缺省设置）
: （虚线）
－. （点划线）
－－（双划线）
例如：
x = 0:0.02:2*pi;
y = sin(x); z = cos(x);
plot(x,y,':',x,z,'-.')
运行结果如下图所示
曲线颜色
y yellow（黄色）
m magenta（品红）
c cyan（青）天兰
r red（红）
g green（绿）
b blue（兰）
w white（白）
k black（黑）
例如：
x = 0:0.02:2*pi;
y = sin(x); z = cos(x);
plot(x,y,'c',x,z,'r')
运行结果如下图所示：
曲线标记
·point（点）
X x-mark（叉号）
O circle（园＿字母O）
+ plus（加号）
* star（星号）
s square （方块）
d diamond （点）
v triangle(down) （下三角）
^ triangle(up) （上三角）
< triangle(left) （左三角）
> triangle(right) （右三角）
p pentagram （空心五角星）
h hexagram （空心六角星）x = 0:0.2:2*pi;
y1 = sin(x); y2 = cos(x); y3 = sqrt(x); hold on
plot(x,y1,'.')
plot(x,y2,'s')
plot(x,y3,'^')
运行结果如下图所示：
实际上，可以同时指定曲线的颜色、标记和线型。例如：
x = 0:0.2:2*pi;
y1 = sin(x);
y2 = cos(x);
y3 = sqrt(x);
hold on
plot(x,y1,'bp-')
plot(x,y2,'rh--')
plot(x,y3,'g^')
运行结果如下图所示：
3.1.2 坐标网格、标注和图例说明
1、坐标网格
grid on在当前图中加网格线
grind off去掉当前图中的网络线
2、标注
title（字符串）
功能：当前坐标系顶部加标题
xlabel （字符串）
功能：当前坐标系x轴旁加标题(下方)
ylabel （字符串）
功能：当前坐标系y轴旁加标题(左侧)
text （x,y,字符串）
功能：当前坐标系指定位置处加文本
gtext （字符串）
功能：在鼠标单击处加文本
3、图例说明
legend（字符串1，字符串2，…）
功能：
在当前图形内建立一图例说明框，框内显示各字符串。并且图形的曲线与字符串依次对应，可用鼠标拖动图例框改变其位置。
legend off
功能：删掉图例说明框
例如:
x=linspace(0,2*pi);
y=sin(x);z=cos(x);
plot(x,y,'b:',x,z,'m+')
xlabel('变量X')
ylabel('函数Y、Z')
title('正弦与余弦曲线')
grid on
text(3.3,0.1,'sin(x)')
%gtext('cos x') 本命令要用鼠标,在Notebook中不能用
legend('sin(x)','cos(x)')
运行结果如下图所示：
3.1.3 坐标轴的形式和刻度
在缺省状态下，坐标轴自动显示、自动刻度、且为笛卡儿直角坐标系。MATLAB 中有以下对坐标轴操作的命令：
axis([Xmin,Xmax,Ymin,Ymax]) 功能: 设定坐标范围 v = axis
功能: 获取当前坐标范围，存入v 中(v 为行向量 [Xmin,Xmax,Ymin,Ymax])
axis('auto') 功能: 恢复缺省坐标设置 axis('xy')
功能: 使用笛卡儿坐标轴（即缺省） axis('ij')
功能: 使用矩阵坐标轴（ ） axis(‘square’) 功能: 显示矩形坐标框 axis(‘equal’)
功能: 使各坐标轴刻度增量相同 axis(‘normal’) 功能: 使以上两个命令失效 axis(‘off’) 功能: 隐去坐标轴
axis(‘on’) 功能: 显示坐标轴
[s 1,s 2,s 3] = axis(‘state’)
j
i
返回当前坐标轴的属性：
s1：‘anto’ —自动刻度
‘manual’ —人工刻度s2：‘on’—显示坐标轴
‘off’ —隐去坐标轴s3：‘xy’ —笛卡儿坐标轴
‘ij’ —矩阵坐标轴例如:
x=linspace(0,2*pi);
y=sin(x);z=cos(x);
plot(x,y,'b:',x,z,'k--')
axis('off')
grid off
xlabel('变量X')
ylabel('函数Y、Z')
title('正弦与余弦曲线')
text(2.5,0.7,'sin(x)')
text(4.8,0.7,'cos(x)')
legend('sin(x)','cos(x)')
运行结果如下图所示：
3.1.4图形窗口操作
1、创建图形窗口
figure
功能：
创建一个新的图形窗口。在第一个绘图命令运行后，将自动创建名为＂Figure No.1＂的图形窗口，后续的绘图命令均是在该窗口中作用的。
figure命令，将顺序地创建＂
Figure No.2＂、＂Figure No.3＂、…等图形窗口，但是，如若＂Figure
No.1＂不存在，则创建该窗口。
2、创建或选择第n个图形窗口
figure(n)
功能：
选择第n个图形窗口为当前窗口，若该窗口不存在，则创建它。
3、子坐标系统
在同一图形窗口中，可以创建n个子坐标系统，并指定其中之一为当前坐标系统。
subplot(m,n,p)
将当前窗口划分为m×n个子坐标系统，并选择其中第p个坐系统为当前坐标系统。各子坐标系统按行排序，编号分别为1，2，…，m×n。
特别地subplot(1,1,1)将删除所有子坐标系统而生成一个占满窗口的坐标系统。
例如:
x=linspace(0,2*pi,30);
y=sin(x);z=cos(x);
a=2*sin(x).*cos(x);
b=sin(x)./(cos(x)+eps);
subplot(2,2,1)
plot(x,y)
axis([0,2*pi,-1,1])
title('sin(x)')
subplot(2,2,2)
plot(x,z)
axis([0,2*pi,-1,1]) title('cos(x)')
subplot(2,2,3)
plot(x,a)
axis([0,2*pi,-1,1]) title('2sin(x)cos(x)') subplot(2,2,4)
plot(x,b)
axis([0,2*pi,-20,20]) title('sin(x)/cos(x)')运行结果如下图所示：
MATLAB数字图像处理 1 概述 BW=dither(I)灰度转成二值图； X=dither(RGB,map)RGB转成灰度图，用户需要提供一个Colormap； [X,map]=gray2ind(I,n)灰度到索引； [X,map]=gray2ind(BW,n)二值图到索引，map可由gray(n)产生。灰度图n默认64，二值图默认2； X=graylice(I,n)灰度图到索引图，门限1/n,2/n,…,(n-1)/n，X=graylice(I,v)给定门限向量v； BW=im2bw(I,level)灰度图I到二值图； BW=im2bw(X,map,level)索引图X到二值图；level是阈值门限，超过像素为1，其余置0，level在[0,1]之间。 BW=im2bw(RGB,level)RGB到二值图； I=ind2gray(X,map)索引图到灰度图； RGB=ind2rgb(X,map)索引图到RGB； I=rgb2gray(RGB)RGB到灰度图。 2 图像运算 2.1 图像的读写 MATLAB支持的图像格式有bmp,gif,ico,jpg,png,cur，pcx,xwd和tif。 读取（imread）： [1] A=imread(filename,fmt) [2] [X,map]=imread(filename,fmt) [3] […]=imread(filename) [4] […]=imread(URL,…) 说明：filename是图像文件名，如果不在搜索路径下应是图像的全路径，fmt是图像文件扩展名字符串。前者可读入二值图、灰度图、彩图(主要是RGB)；第二个读入索引图，map 为索引图对应的Colormap,即其相关联的颜色映射表，若不是索引图则map为空。URL表示引自Internet URL中的图像。 写入（imwrite）： [1] R=imwrite(A,filename,fmt); [2] R=imwrite(X,map,filename,fmt); [3] R=imwrite(…,filename); [4] R=imwrite(…,Param1,V al1,Param2,Val2) 说明：针对第四个，该语句用于指定HDF,JPEG,PBM,PGM,PNG,PPM,TIFF等类型输出文件的不同参数。例如HDF的Quality,Compression,WriteMode;JPEG的BitDepth，Comment:Empty or not，Mode:lossy or lossless，Quality等。 2.2 图像的显示 方法1：使用Image Viewer(图像浏览器)，即运用imview函数。 同时显示多帧图像的所有帧，可用到montage函数。
三维图形 一． 三维曲线 plot3(x1,y1,z1,选项1,x2,y2,z2,选项2,…,xn,yn,zn,选项n) 其中每一组x,y,z 组成一组曲线的坐标参数，选项的定义和plot 函数相同。当x,y ,z 是同维向量时，则x,y,z 对应元素构成一条三维曲线。当x,y ,z 是同维矩阵时，则以x,y,z 对应列元素绘制三维曲线，曲线条数等于矩阵列数。 Example1.绘制三维曲线。 程序如下： clf, t=0:pi/100:20*pi; x=sin(t); y=cos(t); z=t.*sin(t).*cos(t); %向量的乘除幂运算前面要加点 plot3(x,y,z); title('Line in 3-D Space'); xlabel('X');ylabel('Y');zlabel('Z'); grid on; 所的图形如下： -1 1 X Line in 3-D Space Y Z 二． 三维曲面 1. 产生三维数据 在MATLAB 中，利用meshgrid 函数产生平面区域内的网格坐标矩阵。
语句执行后，矩阵X 的每一行都是向量x ，行数等于向量y 的元素的个数，矩阵Y 的每一列都是向量y ，列数等于向量x 的元素的个数。 2. 绘制三维曲面的函数 surf 函数和mesh 函数 example2. 绘制三维曲面图z=sin(x+sin(y))-x/10。 程序如下： clf, [x,y]=meshgrid(0:0.25:4*pi); %产生平面坐标区域内的网格坐标矩阵 z=sin(x+sin(y))-x./10; surf(x,y,z); axis([0 4*pi 0 4*pi -2.5 1]); title('surf 函数所产生的曲面'); figure; mesh(x,y ,z); axis([0 4*pi 0 4*pi -2.5 1]); title('mesh 函数所产生的曲面'); -2.5 -2-1.5-1-0.500.51surf 函数所产生的曲面
§5MATLAB图形功能 MA TLAB有很强的图形功能，可以方便地实现数据的视觉化。强大的计算功能与图形功能相结合为MA TLAB在科学技术和教学方面的应用提供了更加广阔的天地。下面着重介绍二维图形的画法，对三维图形只作简单叙述。 5.1 二维图形的绘制 5.1.1 基本形式 二维图形的绘制是MA TLAB语言图形处理的基础，MA TLAB最常用的画二维图形的命令是plot，看两个简单的例子： >> y=[0 0.58 0.70 0.95 0.83 0.25]; >> plot(y) 生成的图形见图5-1，是以序号6, ,2,1 为横坐标、数组y的数值为纵坐标画出的折线。 >> x=linspace(0,2*pi,30); % 生成一组线性等距的数值 >> y=sin(x); >> plot(x,y) 生成的图形见图5-2，是] 2,0[ 上30个点连成的光滑的正弦曲线。 图5-1 图5-2 5.1.2 多重线 在同一个画面上可以画许多条曲线，只需多给出几个数组，例如 >> x=0:pi/15:2*pi; >> y1=sin(x)； >> y2=cos(x)； >> plot(x,y1,x,y2) 则可以画出图5-3。多重线的另一种画法是利用hold命令。在已经画好的图形上，若设置hold on，MA TLA将把新的plot命令产生的图形画在原来的图形上。而命令hold off 将结束这个过程。例如： >> x=linspace(0,2*pi,30); y=sin(x); plot(x,y) 先画好图5-2，然后用下述命令增加cos(x)的图形，也可得到图5-3。 >> hold on >> z=cos(x); plot(x,z)
Matlab图形绘制经典案例 1、 三维曲线 >> t=0:pi/50:10*pi; >> plot3(sin(2*t),cos(2*t),t) >> axis square >> grid on
2、一窗口多图形>> t=-2*pi:0.01:2*pi; >> subplot(3,2,1)
>> plot(t,sin(t)) >> subplot(3,2,2) >> plot(t,cos(t)) >> subplot(3,2,3) >> plot(t,tan(t)) >> axis([-pi pi -100 100]) >> subplot(3,2,4) >> plot(t,cot(t)) >> axis([-pi pi -100 100]) >> subplot(3,2,5) >> plot(t,atan(t)) >> subplot(3,2,6) >> plot(t,acot(t))
3、图形样式、标注、题字(也可以利用菜单直接Insert) >> x=0:pi/20:2*pi;
>> plot(x,sin(x),'b-.') >> hold on >> plot(x,cos(x),'r--') >> hold on >> plot(x,sin(x)-1,'g:') >> hold on >> plot(x,cos(x)-1) >> xlabel('x'); >> xlabel('x轴'); >> ylabel('y轴'); >> title('图形样式、标注等'); >> text(pi,sin(pi),'x=\pi'); >> legend('sin(x)','cos(x)','sin(x)-1','cos(x)-1'); >> [x1,y1]=ginput(1) %利用鼠标定位查找线上某点的值x1 = 2.0893 y1 = -0.5000 >> gtext('x=2.5') %鼠标定位放置所需的值在线上
图像读入 ●从图形文件中读入图像 imread Syntax: A = imread(filename, fmt) filename：指定的灰度或彩色图像文件的完整路径和文件名。 fmt:指定图形文件的格式所对应的标准扩展名。如果imread没有找到filename所制定的文件,会尝试查找一个名为filename.fmt的文件。 A：包含图像矩阵的矩阵。对于灰度图像,它是一个M行N列的矩阵。如果文件包含 RGB真彩图像,则是m*n*3的矩阵。 ●对于索引图像，格式[X, map] = imread(filename, fmt) X：图像数据矩阵。 MAP：颜色索引表 图像的显示 ●imshow函数：显示工作区或图像文件中的图像 ●Syntax： imshow(I) %I是要现实的灰度图像矩阵 imshow(I,[low high]，param1, val1, param2, val2,...) %I是要现实的灰度图像矩阵，指定要显示的灰度范围，后面的参数指定显示图像的特定参数 imshow(RGB) imshow(BW) imshow(X,map) %map颜色索引表 imshow(filename) himage = imshow(...) ●操作：读取并显示图像 I=imread('C:\Users\fanjinfei\Desktop\baby.bmp');%读取图像数据 imshow(I);%显示原图像 图像增强 一．图像的全局描述 直方图（Histogram）：是一种对数据分布情况的图形表示，是一种二维统计图表，它的两个坐标分别是统计样本和该样本对应的某个属性的度量。 图像直方图（Image Histogram）：是表示数字图像中亮度分布的直方图，用来描述图象灰度值，标绘了图像中每个亮度值的像素数。 灰度直方图：是灰度级的函数，它表示图像中具有某种灰度级的像素的个数，反映了图 像中某种灰度出现的频率。描述了一幅图像的灰度级统计信息。是一个二维图，横坐标为图像中各个像素点的灰度级别，纵坐标表示具有各个灰度级别的像素在图像中出现的次数或概率。 归一化直方图：直接反应不同灰度级出现的比率。纵坐标表示具有各个灰度级别的像
Matlab绘图 强大的绘图功能是Matlab的特点之一，Matlab提供了一系列的绘图函数，用户不需要过多的考虑绘图的细节，只需要给出一些基本参数就能得到所需图形，这类函数称为高层绘图函数。此外，Matlab 还提供了直接对图形句柄进行操作的低层绘图操作。这类操作将图形的每个图形元素（如坐标轴、曲线、文字等）看做一个独立的对象，系统给每个对象分配一个句柄，可以通过句柄对该图形元素进行操作，而不影响其他部分。 本章介绍绘制二维和三维图形的高层绘图函数以及其他图形控制函数的使用方法，在此基础上，再介绍可以操作和控制各种图形对象的低层绘图操作。 一、二维绘图 二维图形是将平面坐标上的数据点连接起来的平面图形。可以采用不同的坐标系，如直角坐标、对数坐标、极坐标等。二维图形的绘制是其他绘图操作的基础。 （一）绘制二维曲线的基本函数 在Matlab中，最基本而且应用最为广泛的绘图函数为plot，利用它可以在二维平面上绘制出不同的曲线。 1．plot函数的基本用法
plot函数用于绘制二维平面上的线性坐标曲线图，要提供一组x 坐标和对应的y坐标，可以绘制分别以x和y为横、纵坐标的二维曲线。plot函数的应用格式 plot(x,y) 其中x,y为长度相同的向量，存储x坐标和y坐标。 例51 在[0 , 2pi]区间，绘制曲线 程序如下：在命令窗口中输入以下命令 >> x=0:pi/100:2*pi; >> y=2*exp(-0.5*x).*sin(2*pi*x); >> plot(x,y) 程序执行后，打开一个图形窗口，在其中绘制出如下曲线 注意：指数函数和正弦函数之间要用点乘运算，因为二者是向量。 例52 绘制曲线 这是以参数形式给出的曲线方程，只要给定参数向量，再分别求出x,y向量即可输出曲线： >> t=-pi:pi/100:pi; >> x=t.*cos(3*t); >> y=t.*sin(t).*sin(t); >> plot(x,y) 程序执行后，打开一个图形窗口，在其中绘制出如下曲线 以上提到plot函数的自变量x,y为长度相同的向量，这是最常见、最基本的用法。实际应用中还有一些变化。
一、通用函数： colorbar显示彩色条 语法：colorbar \ colorbar('vert') \ colorbar('horiz') \ colorbar(h) \ h=colorbar(...) \ colorbar(...,'peer',axes_handle) getimage 从坐标轴取得图像数据 语法：A=getimage(h) \ [x,y,A]=getimage(h) \ [...,A,flag]=getimage(h) \ [...]=getimage imshow 显示图像 语法：imshow(I,n) \ imshow(I,[low high]) \ imshow(BW) \ imshow(X,map) \ imshow(RGB)\ imshow(...,display_option) \ imshow(x,y,A,...) \ imshow filename \ h=imshow(...) montage 在矩形框中同时显示多幅图像 语法：montage(I) \ montage(BW) \ montage(X,map) \ montage(RGB) \ h=montage(...) immovie 创建多帧索引图的电影动画 语法：mov=immovie(X,map) \ mov=immovie(RGB) subimage 在一副图中显示多个图像 语法：subimage(X,map) \ subimage(I) \ subimage(BW) \ subimage(RGB) \ subimage(x,y,...) \ subimage(...) truesize 调整图像显示尺寸 语法：truesize(fig,[mrows mcols]) \ truesize(fig) warp 将图像显示到纹理映射表面 语法：warp(X,map) \ warp(I ,n) \ warp(z,...) warp(x,y,z,...) \ h=warp(...) zoom 缩放图像 语法：zoom on \ zoom off \ zoom out \ zoom reset \ zoom \ zoom xon \ zoom yon\ zoom(factor) \ zoom(fig,option) 二、图像文件I/O函数命令 imfinfo 返回图形图像文件信息 语法：info=imfinfo(filename,fmt) \ info=imfinfo(filename) imread 从图像文件中读取（载入）图像 语法：A=imread(filename,fmt) \ [X,map]=imread(filename,fmt) \
第二讲 MatLab图形绘制功能 教学目的：熟练掌握二维曲线作图；了解隐函数绘图；掌握三维曲线和三维曲面作图的方法和技巧；了解MATLAB图形修饰处理方法；学会一些简单动画制作手段． 教学重点：二维曲线的作图, 极坐标和参数作图; 三维曲线和曲面作图. 教学难点：点运算在作图中的应用; 曲线和曲面作图的差别; 隐函数作图.通过解说，演示以及举例子克服难点难关． 一、二维平面图形 表1基本绘图函数
hold on 命令用于在已画好的图形上添加新的图形. plot是绘制一维曲线的基本函数，但在使用此函数之前，我们需先定义曲线上每一点的x及y 坐标.下例可画出一条正弦曲线： x=0:0.001:10; % 0到10的1000个点的x坐标 y=sin(x); % 对应的y坐标 plot(x,y); % 绘图 Y=sin(10*x);plot(x,y,'r:',x,Y,'b') % 同时画两个函数
若要改变颜色，在坐标对后面加上相关字串即可： x=0:0.01:10; plot(x,sin(x),'r') 若要同时改变颜色及图线型态（Line style），也是在坐标对后面加上相关字串即可：plot(x,sin(x),'r*') 用axis([xmin,xmax,ymin,ymax])函数来调整图轴的范围：
axis([0,6,-1.5,1]) MATLAB 也可对图形加上各种注解与处理： xlabel('x 轴'); % x 轴注解 ylabel('y 轴'); % y 轴注解 title('余弦函数'); % 图形标题 legend('y = cos(x)'); % 图形注解 gtext('y = cos(x)'); % 图形注解 ,用鼠标定位注解位置 grid on; % 显示格线 fplot 的指令可以用来自动的画一个已定义的函数分布图，而无须产生绘图所需要的一组数据作为变数.其语法为fplot('fun',[xmin xmax ymin ymax])，其中 fun 为一已定义的函数名称，例如 sin , cos 等等；而 xmin , xmax , ymin , ymax 则是设定绘图横轴及纵轴的下限及上限. 以下的例子是将一函数 f(x)=sin(x)/x 在-20
基于M A T L A B图像处理报告一、设计题目 图片叠加。 二、设计要求 将一幅礼花图片和一幅夜景图片做叠加运算，使达到烟花夜景的美图效果。 三、设计方案 、设计思路 利用matlab强大的图像处理功能，通过编写程序，实现对两幅图片的像素进行线性运算，利用灰度变换的算法使图片达到预期的效果。 、软件介绍 MATLAB是matrix&laboratory两个词的组合，意为矩阵工厂（矩阵实验室）。是由美国mathworks公司发布的主要面对科学计算、可视化以及交互式程序设计的高科技计算环境。它将数值分析、矩阵计算、科学数据可视化以及非线性动态系统的建模和仿真等诸多强大功能集成在一个易于使用的视窗环境中，为科学研究、工程设计以及必须进行有效数值计算的众多科学领域提供了一种全面的解决方案，并在很大程度上摆脱了传统非交互式程序设计语言（如C、Fortran）的编辑模式，代表了当今国际科学计算软件的先进水平。 MATLAB和Mathematica、Maple并称为三大数学软件。它在数学类科技应用软件中在数值计算方面首屈一指。MATLAB可以进行矩阵运算、绘制函数和数据、实现算法、创建用户界面、连接其他编程语言的程序等，主要应用于工程计算、控制设计、信号处理与通讯、图像处理、信号检测、金融建模设计与分析等领域。 MATLAB的基本数据单位是矩阵，它的指令表达式与数学、工程中常用的形式十分相似，故用MATLAB来解算问题要比用C，FORTRAN等语言完成相同的事情简捷得多，并且MATLAB 也吸收了像Maple等软件的优点，使MATLAB成为一个强大的数学软件。在新的版本中也加入了对C，FORTRAN，C++，JAVA的支持。可以直接调用，用户也可以将自己编写的实用程序导入到MATLAB函数库中方便自己以后调用，此外许多的MATLAB爱好者都编写了一些经典的程序，用户直接进行下载就可以用。
数字图像处理 实验指导书
目录 实验一MATLAB数字图像处理初步实验二图像的代数运算 实验三图像增强-空间滤波 实验四图像分割 3
实验一 MATLAB数字图像处理初步 一、实验目的与要求 1．熟悉及掌握在MATLAB中能够处理哪些格式图像。 2．熟练掌握在MATLAB中如何读取图像。 3．掌握如何利用MATLAB来获取图像的大小、颜色、高度、宽度等等相关信息。 4．掌握如何在MATLAB中按照指定要求存储一幅图像的方法。 5．图像间如何转化。 二、实验原理及知识点 1、数字图像的表示和类别 一幅图像可以被定义为一个二维函数f(x,y),其中x和y是空间(平面)坐标，f 在任何坐标处(x,y)处的振幅称为图像在该点的亮度。灰度是用来表示黑白图像亮度的一个术语，而彩色图像是由单个二维图像组合形成的。例如，在RGB彩色系统中，一幅彩色图像是由三幅独立的分量图像(红、绿、蓝)组成的。因此，许多为黑白图像处理开发的技术适用于彩色图像处理，方法是分别处理三副独立的分量图像即可。 图像关于x和y坐标以及振幅连续。要将这样的一幅图像转化为数字形式，就要求数字化坐标和振幅。将坐标值数字化成为取样；将振幅数字化成为量化。采样和量化的过程如图1所示。因此，当f的x、y分量和振幅都是有限且离散的量时，称该图像为数字图像。 作为MATLAB基本数据类型的数值数组本身十分适于表达图像，矩阵的元素和图像的像素之间有着十分自然的对应关系。 图1 图像的采样和量化 根据图像数据矩阵解释方法的不同，MA TLAB把其处理为4类： ?亮度图像(Intensity images)
用matlab绘制的漂亮图形 1.不同坐标系下的图形对比 theta=0:pi/20:4*pi; phi= theta.^2- theta; [t,p]=meshgrid(theta,phi); r=t.*p; subplot(1,2,1);mesh(t,p,r); ylabel('x');xlabel('y');zlabel('z'); [x,y,z]=sph2cart(t,p,r); subplot(1,2,2);mesh(x,y,z); ylabel('x');xlabel('y');zlabel('z'); 2.球曲面的法线 [x,y,z]=sphere; Surfnorm(x,y,z)
3. x=rand(100,1)*16-8; y=rand(100,1)*16-8; r=sqrt(x.^2+y.^2)+eps; z=sin(r)./r; xlin=linspace(min(x),max(x),33); ylin=linspace(min(y),max(y),33); [X,Y]= meshgrid(xlin,ylin); Z=griddata(x,y,z,X,Y); mesh(X,Y,Z); axis tight;hold on; ylabel('x');xlabel('y');zlabel('z'); plot3(x,y,z,’r’,’MarkerSize’,15)
x=rand(1000,1)*16-8; y=rand(1000,1)*16-8; r=sqrt(x.^2+y.^2)+eps; z=sin(r)./r; xlin=linspace(min(x),max(x),99); ylin=linspace(min(y),max(y),99); [X,Y]= meshgrid(xlin,ylin); Z=griddata(x,y,z,X,Y); mesh(X,Y,Z); axis tight;hold on; ylabel('x');xlabel('y');zlabel('z'); plot3(x,y,z,'r','MarkerSize',30);
MatLab图形绘制功能MatLab图形绘制功能例子解读 一、二维平面图形 基本绘图函数 命令含义 plot 建立向量或矩阵各队队向量的图形 loglog x、y轴都取对数标度建立图形 semilogx x轴用于对数标度，y轴线性标度绘制图形semilogy y轴用于对数标度，x轴线性标度绘制图形title 给图形加标题 xlabel 给x轴加标记 ylabel 给y轴加标记 text 在图形指定的位置上加文本字符串 gtext 在鼠标的位置上加文本字符串 grid 打开网格线 plot绘图函数的叁数 字元颜色字元图线型态 y 黄色 . 点 k 黑色 o 圆 w 白色 x x b 蓝色 + + g 绿色 * * r 红色 - 实线
c 亮青色 : 点线 m 锰紫色 -. 点虚线 -- 虚线 hold on 命令用于在已画好的图形上添加新的图形 plot是绘制一维曲线的基本函数，但在使用此函数之前，我们需先定义曲线上每一点的x及y座标。下例可画出一条正弦曲线: x=0:0.001:10; % 0到10的1000个点的x座标 y=sin(x); % 对应的y座标 plot(x,y); % 绘图 Y=sin(10*x); plot(x,y,'r:',x,Y,'b') % 同时画两个函数 , 若要改变颜色，在座标对後面加上相关字串即可: x=0:0.01:10; plot(x,sin(x),'r') 若要同时改变颜色及图线型态(Line style)，也是在坐标对後面加上相关字串 即可: plot(x,sin(x),'r*') 用axis([xmin,xmax,ymin,ymax])函数来调整图轴的范围 axis([0,6,-1.5,1]) MATLAB也可对图形加上各种注解与处理: xlabel('x轴'); % x轴注解 ylabel('y轴'); % y轴注解 title('余弦函数'); % 图形标题 legend('y = cos(x)'); % 图形注解 gtext('y = cos(x)'); % 图形注解 ,用鼠标定位注解位置 grid on; % 显示 格线
MatLab & 数学建模 第二讲 MatLab图形绘制功能 一、二维平面图形 基本绘图函数 hold on 命令用于在已画好的图形上添加新的图形 plot是绘制一维曲线的基本函数，但在使用此函数之前，我们需先定义曲线上每一点的x及y座标。下例可画出一条正弦曲线： x=0:0.001:10; % 0到10的1000个点的x座标
y=sin(x); % 对应的y座标 plot(x,y); % 绘图 Y=sin(10*x); plot(x,y,'r:',x,Y,'b') % 同时画两个函数 ?若要改变颜色，在座标对後面加上相关字串即可：x=0:0.01:10;
plot(x,sin(x),'r') 若要同时改变颜色及图线型态（Line style），也是在坐标对後面加上相关字串即可： plot(x,sin(x),'r*') 用axis([xmin,xmax,ymin,ymax])函数来调整图轴的范围 axis([0,6,-1.5,1])
MATLAB也可对图形加上各种注解与处理： xlabel('x轴'); % x轴注解 ylabel('y轴'); % y轴注解 title('余弦函数'); % 图形标题 legend('y = cos(x)'); % 图形注解 gtext('y = cos(x)'); % 图形注解 ,用鼠标定位注解位置 grid on; % 显示格线 fplot的指令可以用来自动的画一个已定义的函数分布图，而无须产生绘图所须 要的一组数据做为变数。其语法为fplot('fun',[xmin xmax ymin ymax])，其中fun 为一已定义的函数名称，例如sin, cos等等；而xmin, xmax, ymin, ymax则是设定绘图横轴及纵轴的下限及上限。 以下的例子是将一函数 f(x)=sin(x)/x 在-20
图像读入 ●从图形文件中读入图像imread Syntax: A = imread(, fmt) ：指定的灰度或彩色图像文件的完整路径和文件名。 fmt:指定图形文件的格式所对应的标准扩展名。如果imread没有找到所制定的文件,会尝试查找一个名为的文件。 A：包含图像矩阵的矩阵。对于灰度图像,它是一个M行N列的矩阵。如果文件包含RGB 真彩图像,则是m*n*3的矩阵。 ●对于索引图像，格式[X, map] = imread(, fmt) X：图像数据矩阵。 MAP：颜色索引表 图像的显示 ●imshow函数：显示工作区或图像文件中的图像 ●Syntax： imshow(I) %I是要现实的灰度图像矩阵 imshow(I,[low high]，param1, val1, param2, val2,...) %I是要现实的灰度图像矩阵，指定要显示的灰度范围，后面的参数指定显示图像的特定参数 imshow(RGB) imshow(BW) imshow(X,map) %map颜色索引表 imshow() himage = imshow(...)
●操作：读取并显示图像 I=imread('C:\Users\fanjinfei\Desktop\baby.bmp');%读取图像数据 imshow(I);%显示原图像 图像增强 一．图像的全局描述 直方图（Histogram）：是一种对数据分布情况的图形表示，是一种二维统计图表，它的两个坐标分别是统计样本和该样本对应的某个属性的度量。 图像直方图（Image Histogram）：是表示数字图像中亮度分布的直方图，用来描述图象灰度值，标绘了图像中每个亮度值的像素数。 灰度直方图：是灰度级的函数，它表示图像中具有某种灰度级的像素的个数，反映了图像中某种灰度出现的频率。描述了一幅图像的灰度级统计信息。是一个二维图，横坐标为图像中各个像素点的灰度级别，纵坐标表示具有各个灰度级别的像素在图像中出现的次数或概率。 归一化直方图：直接反应不同灰度级出现的比率。纵坐标表示具有各个灰度级别的像素在图像中出现的概率。 图像的灰度直方图：是一个离散函数，表示图像每一灰度级与该灰度级出现概率的对应关系。 图像的灰度直方图运算： imhist()函数，其横坐标表示像素的灰度级别，纵坐标为像素点的个数。 ●Imhist函数=Display histogram of image data显示灰度直方图的函数 ●Syntax： ①imhist(I) % I为要计算的灰度直方图图像 ②imhist(I, n) % n指定的灰度级的数目，表示所有灰度级均匀分布在n个小区间内。 ③imhist(X, map) ④[counts,x] = imhist(...) %counts直方图数据向量。counts(i)第i个灰度区间中的像素数目。x是保存了对应的灰度小区间的向量。 注意：若调用时不接受这个函数的返回值，则直接显示直方图；在得这些返回数据之后，也可以使用stem(x,counts)手绘直方图。 ●例1：显示某一图像的灰度直方图
实验2 Matlab 绘图操作 实验目的： 掌握绘制二维图形的常用函数； 掌握绘制三维图形的常用函数； 掌握绘制图形的辅助操作。 实验内容： 设sin .cos x y x x ?? =+??+? ?23051，在x=0~2π区间取101点，绘制函数的曲线。 已知： y x =2 1，cos()y x =22，y y y =?312，完成下列操作： 在同一坐标系下用不同的颜色和线性绘制三条曲线； 以子图形式绘制三条曲线； 分别用条形图、阶梯图、杆图和填充图绘制三条曲线。 3. 已知：ln(x x e y x x ?+≤??=??+>??2 0102 ，在x -≤≤55区间绘制函数曲线。 4. 绘制极坐标曲线sin()a b n ρθ=+，并分析参数a 、b 、n 对曲线形状的影响。 5．在xy 平面内选择区域[][],,-?-8888 ，绘制函数z = 6. 用plot 函数绘制下面分段函数的曲线。 ,(),,x x f x x x x ?++>? ==??+-> x=(0:2*pi/100:2*pi);
>> y=+3*sin(x)/(1+x.^2))*cos(x); >> plot(x,y) 2.已知： y x =2 1，cos()y x =22，y y y =?312，完成下列操作： （1）在同一坐标系下用不同的颜色和线性绘制三条曲线； >> x= linspace(0, 2*pi, 101); >> y1=x.*x; >> y2=cos(2x); >> y3=y1.*y2; plot(x,y1,'r:',x,y2,'b',x,y3, 'ko') （2）以子图形式绘制三条曲线； >> subplot(2,2,1),plot(x,y1) subplot(2,2,2),plot(x,y2) subplot(2,2,3),plot(x,y3)
1、图像的变换 ①fft2：fft2函数用于数字图像的二维傅立叶变换，如：i=imread('104_8.tif'); j=fft2(i); ②ifft2:：ifft2函数用于数字图像的二维傅立叶反变换，如： i=imread('104_8.tif'); j=fft2(i); k=ifft2(j); 2、模拟噪声生成函数和预定义滤波器 ①imnoise：用于对图像生成模拟噪声，如： i=imread('104_8.tif'); j=imnoise(i,'gaussian',0,0.02);%模拟高斯噪声 ②fspecial：用于产生预定义滤波器，如： h=fspecial('sobel');%sobel水平边缘增强滤波器 h=fspecial('gaussian');%高斯低通滤波器 h=fspecial('laplacian');%拉普拉斯滤波器 h=fspecial('log');%高斯拉普拉斯（LoG）滤波器 h=fspecial('average');%均值滤波器 2、图像的增强 ①直方图：imhist函数用于数字图像的直方图显示，如： i=imread('104_8.tif'); imhist(i); ②直方图均化：histeq函数用于数字图像的直方图均化，如： i=imread('104_8.tif'); j=histeq(i); ③对比度调整：imadjust函数用于数字图像的对比度调整，如：i=imread('104_8.tif'); j=imadjust(i,[0.3,0.7],[]); ④对数变换：log函数用于数字图像的对数变换，如： i=imread('104_8.tif'); j=double(i);
实验二matlab图形绘制 一、实验目的 1、学习MATLAB图形绘制的基本方法； 2、熟悉和了解MATLAB图形绘制程序编辑的基本指令； 3、熟悉掌握利用MATLAB图形编辑窗口编辑和修改图形界面，并添加图形的各种标注； 二、实验原理 1．二维数据曲线图 （1）绘制单根二维曲线plot(x,y); （2）绘制多根二维曲线plot(x,y) 当x是向量，y是有一维与x同维的矩阵时，则绘制多根不同颜色的曲线。当x，y是同维矩阵时，则以x，y对应列 元素为横、纵坐标分别绘制曲线，曲线条数等于矩阵的列数。 （3）含有多个输入参数的plot函数plot(x1,y1,x2,y2,…,xn,yn) （4）具有两个纵坐标标度的图形plotyy(x1,y1,x2,y2) 2．图形标注与坐标控制 1）title （图形名称） 2）xlabel（x轴说明） 3）ylabel（y轴说明） 4）text（x，y图形说明） 5）legend（图例1，图例2，…） 6）axis （[xmin xmax ymin ymax zmin zmax]） 3．图形窗口的分割 subplot（m,n,p） 4．三维曲线 plot3（x1,y1,z1,选项1，x2,y2，选项2，…,xn,yn,zn,选项n）
5．三维曲面 mesh(x,y,z,c) 与surf(x,y,z,c)。一般情况下，x ，y ，z 是维数相同的矩阵。X ，y 是网格坐标矩阵，z 是网格点上的高度矩阵，c 用于指定在不同高度下的颜色范围。 三、实验内容及步骤 1．绘制下列曲线： (1) 2 1100 x y += x=0:0.02:10; y=100./(1+x.^2); plot(x,y) title('my first plot'); xlabel('x'); ylabel('y'); grid on 截图：
实验一Matlab 图像处理基本操作和付立叶变换 一、matlab基本操作 1. 显示图像 >> I1=imread('D:\图像\LENA.BMP'); >> imshow(I1); >> I2=imread('D:\图像\***.BMP'); >> imshow(I2); 2、检查内存（数组）中的图像： >> whos 3、保存图像： >> imwrite(I2,'lena_2G.png'); % 将图像由原先的bmp格式另存为png格式 4、多幅图像显示 >> I1=imread('D:\图像\LENA.BMP'); >> figure //出现图形显示窗口>> subplot(1,2,1),imshow(I1);
>> I2=imread('D:\图像\**.BMP'); >> subplot(1,2,2),imshow(I2); 二、傅里叶变换 1．目的： a、理解傅里叶变换的原理 b、掌握傅里叶变换的性质 2．实验步骤： a. 首先构造一幅黑白二值图像，在128×128的黑色背景中心产生一个4×4的白色方块，对其进行傅里叶变换；(Matlab中用fft2实现2D傅里叶变换) b.把低频分量移到图象中心，而把高频分量移到四个角上；（方法有两种： 其一，在FT以前对测试图象逐点加权(-1)^(i+j);其二，利用FFTSHIFT函数）； c.利用图象增强中动态范围压缩的方法增强2DFT；（Y＝C*log（1＋abs （X))）； d.构造一幅黑白二值图像，在128×128的黑色背景中令第32行至36行、第 32列至第36列的值为1（即产生一个4×4的白色方块），对其进行傅里叶
matlab二维图形的绘制(2006-11-20 20:38:35) 转载 ▼ 分类：matlab基础（电子方向） 常用的二维图形命令:
plot：绘制二维图形loglog：用全对数坐标绘图semilogx：用半对数坐标（X）绘图semilogy：用半对数坐标（Y）绘图fill：绘制二维多边填充图形polar：绘极坐标图bar：画条形图stem：画离散序列数据图stairs：画阶梯图errorbar：画误差条形图hist：画直方图fplot：画函数图title：为图形加标题xlabel：在X轴下做文本标记ylabel：在Y轴下做文本标记zlabel：在Z轴下做文本标记text：文本注释grid：对二维三维图形加格栅 绘制单根二维曲线 plot函数，基本调用格式为：
plot(x,y) 其中x和y为长度相同的向量，分别用于存储x坐标和y坐标数据。 例如：在区间内，绘制曲线 y=2e-0.5xcos(4πx)程序如下： x=0:pi/100:2*pi; y=2*exp(-0.5*x).*cos(4*pi*x); plot(x,y)
plot函数最简单的调用格式是只包含一个输入参数： plot(x) 在这种情况下，当x是实向量时，以该向量元素的下标为横坐标，元素值为纵坐标画出一条连续曲线，这实际上是绘制折线图。 p=[22,60,88,95,56,23,9,10,14,81,56,23]; plot(p) 绘制多根二维曲线 1．plot函数的输入参数是矩阵形式
(1) 当x是向量，y是有一维与x同维的矩阵时，则绘制出多根不同颜色的曲线。曲线条数等于y矩阵的另一维数，x被作为这些曲线共同的横坐标。 (2) 当x,y是同维矩阵时，则以x,y对应列元素为横、纵坐标分别绘制曲线，曲线条数等于矩阵的列数。 (3) 对只包含一个输入参数的plot函数，当输入参数是实矩阵时，则按列绘制每列元素值相对其下标的曲线，曲线条数等于输入参数矩阵的列数。 当输入参数是复数矩阵时，则按列分别以元素实部和虚部为横、纵坐标绘制多条曲线。
图像处理函数详解——strel 功能：用于膨胀腐蚀及开闭运算等操作的结构元素对象(本论坛随即对膨胀腐蚀等操作进行讲解)。 用法：SE = strel(shape,parameters) 创建由指定形状shape对应的结构元素。其中shape的种类有 arbitrary' 'pair' 'diamond' 'periodicline' 'disk' 'rectangle' 'line' 'square' 'octagon 参数parameters一般控制SE的大小。 例子： se1 = strel('square',6) % 创建6*6的正方形 se2 = strel('line',10,45) % 创建直线长度10，角度45 se3 = strel('disk',15) % 创建圆盘半径15 se4 = strel('ball',15,5) % 创建椭圆体，半径15，高度5
图像处理函数详解——roipoly 功能：用于选择图像中的多边形区域。 用法：BW = roipoly(I,c,r) BW = roipoly(I) BW = roipoly(x,y,I,xi,yi) [BW,xi,yi] = roipoly(...) [x,y,BW,xi,yi] = roipoly(...) BW = roipoly(I,c,r)表示用向量c、r指定多边形各点的X、Y坐标。BW选中的区域为1，其他部分的值为0. BW = roipoly(I)表示建立交互式的处理界面。 BW = roipoly(x,y,I,xi,yi)表示向量x和y建立非默认的坐标系，然后在指定的坐标系下选择由向量xi，yi指定的多边形区域。 例子：I = imread('eight.tif'); c = [222 272 300 270 221 194]; r = [21 21 75 121 121 75]; BW = roipoly(I,c,r); imshow(I)