基于MATLAB軟件系統(tǒng)進(jìn)行圖像的數(shù)據(jù)分析(共20頁(yè))

1、武漢理工大學(xué)Matlab課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)學(xué)生(xu sheng)姓名： 專(zhuān)業(yè)(zhuny)班級(jí)：_ 指導(dǎo)(zhdo)教師： _ 工作單位： _ 題 目: 利用MATLAB仿真軟件系統(tǒng)進(jìn)行圖像的數(shù)據(jù)分析初始條件：1.MATLAB軟件2.數(shù)字信號(hào)處理與圖像處理基礎(chǔ)知識(shí)要求完成的主要任務(wù): 讀取圖像并求出圖像的最大值、最小值、均值、中值、和、標(biāo)準(zhǔn)差、兩圖像的協(xié)方差、相關(guān)系數(shù)等時(shí)間安排：指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日系主任（或責(zé)任教師）簽名： 年 月 日 目 錄 TOC o 1-2 h z u HYPERLINK l _Toc409018475 Abstract PAGEREF _Toc409

2、018475 h 3 HYPERLINK l _Toc409018476 1.Matlab簡(jiǎn)介(jin ji)及其在圖像處理與分析的應(yīng)用 PAGEREF _Toc409018476 h 4 HYPERLINK l _Toc409018477 2.數(shù)據(jù)(shj)采集 PAGEREF _Toc409018477 h 4 HYPERLINK l _Toc409018478 2.1 MATLAB的讀取方法(fngf) PAGEREF _Toc409018478 h 4 HYPERLINK l _Toc409018479 3圖像數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)處理 PAGEREF _Toc409018479 h 8 HYPER

3、LINK l _Toc409018480 3.1 圖像數(shù)據(jù)處理原理 PAGEREF _Toc409018480 h 8 HYPERLINK l _Toc409018481 3.2各像素點(diǎn)中最大值的獲取 PAGEREF _Toc409018481 h 8 HYPERLINK l _Toc409018482 3.3各像素點(diǎn)中最小值 PAGEREF _Toc409018482 h 9 HYPERLINK l _Toc409018483 3.4各像素點(diǎn)值的均值 PAGEREF _Toc409018483 h 10 HYPERLINK l _Toc409018484 3.5各像素點(diǎn)值的中值 PAGERE

4、F _Toc409018484 h 12 HYPERLINK l _Toc409018485 3.6各像素點(diǎn)值的和 PAGEREF _Toc409018485 h 12 HYPERLINK l _Toc409018486 3.7各像素點(diǎn)值的標(biāo)準(zhǔn)差 PAGEREF _Toc409018486 h 13 HYPERLINK l _Toc409018487 3.8兩圖中各像素點(diǎn)值的協(xié)方差 PAGEREF _Toc409018487 h 14 HYPERLINK l _Toc409018488 3.9兩圖的相對(duì)系數(shù) PAGEREF _Toc409018488 h 15 HYPERLINK l _Toc

5、409018489 4.心得體會(huì) PAGEREF _Toc409018489 h 16 HYPERLINK l _Toc409018490 參考文獻(xiàn) PAGEREF _Toc409018490 h 17 HYPERLINK l _Toc409018491 附錄 PAGEREF _Toc409018491 h 18 HYPERLINK l _Toc409018492 本科生課程設(shè)計(jì)成績(jī)?cè)u(píng)定表 PAGEREF _Toc409018492 h 19摘 要MATLAB軟件(run jin)是矩陣(j zhn)實(shí)驗(yàn)室的簡(jiǎn)稱(chēng)，是美國(guó)MathWorks公司出品的商業(yè)數(shù)學(xué)(shxu)軟件，可用于算法開(kāi)發(fā)、數(shù)據(jù)

6、可視化、數(shù)據(jù)分析以及數(shù)值計(jì)算的高級(jí)技術(shù)計(jì)算語(yǔ)言和交互式環(huán)境，廣泛用于數(shù)字信號(hào)分析，系統(tǒng)識(shí)別，時(shí)序分析與建模，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、動(dòng)態(tài)仿真等方面有著廣泛的應(yīng)用。而且隨著信息時(shí)代和數(shù)字世界的到來(lái)，數(shù)字信號(hào)處理也已成為當(dāng)今一門(mén)極其重要的學(xué)科和技術(shù)領(lǐng)域。目前數(shù)字信號(hào)處理在通信、語(yǔ)音、圖像、自動(dòng)控制、雷達(dá)、軍事、航空航天、醫(yī)療和家用電器等眾多領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。本次課程設(shè)計(jì)利用MATLAB軟件進(jìn)行圖像的數(shù)據(jù)分析，包括讀取圖像并求出圖像的最大值、最小值、均值、中值、和、標(biāo)準(zhǔn)差、兩圖像的協(xié)方差、相關(guān)系數(shù)等。關(guān)鍵詞：MATLAB，數(shù)字信號(hào)處理，圖像數(shù)據(jù)分析AbstractMATLAB software MATLAB

7、is Matrix lab (Matrix Laboratory) abbreviation,is the product of our company MathWorks business mathematics software for algorithm development, data visualization, data analysis and numerical calculation of the senior technical calculation language and interactive environment, widely used in digital

8、 signal analysis,system identification, timing analysis and modeling, neural network, dynamic simulation, etc in a wide range of applications.With the information age and the advent of the digital world, digital signal processing has become an extremely important disciplines and technical fields. Cu

9、rrent digital signal processing in communications, voice, image, automatic control, radar, military, aerospace, medical and household appliances and many other fields has been widely used.The course is designed to use MATLAB software to do image data analysis, including reading image and getting the

10、 images of the maximum, minimum, mean, median, and, standard deviation, two images of the covariance, correlation coefficient, etc.Key words: MATLAB，digital signal processing，image data analysis1.Matlab簡(jiǎn)介(jin ji)及其在圖像處理(t xin ch l)與分析的應(yīng)用(yngyng)MATLAB是美國(guó) HYPERLINK /view/1855191.htm t _blank MathWork

11、s公司出品的商業(yè) HYPERLINK /view/1658637.htm t _blank 數(shù)學(xué)軟件，用于 HYPERLINK /view/7420.htm t _blank 算法開(kāi)發(fā)、數(shù)據(jù)可視化、數(shù)據(jù)分析以及 HYPERLINK /view/920695.htm t _blank 數(shù)值計(jì)算的高級(jí)技術(shù)計(jì)算語(yǔ)言和交互式環(huán)境，主要包括MATLAB和Simulink兩大部分。MATLAB是matrix&laboratory兩個(gè)詞的組合，意為矩陣工廠（矩陣實(shí)驗(yàn)室）。是由美國(guó) HYPERLINK /view/1855191.htm t _blank mathworks公司發(fā)布的主要面對(duì)科學(xué)計(jì)算、可視化以

12、及交互式 HYPERLINK /view/8332.htm t _blank 程序設(shè)計(jì)的高科技計(jì)算環(huán)境。它將 HYPERLINK /view/295760.htm t _blank 數(shù)值分析、 HYPERLINK /view/2627393.htm t _blank 矩陣計(jì)算、科學(xué)數(shù)據(jù)可視化以及非 HYPERLINK /view/300474.htm t _blank 線性動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的 HYPERLINK /view/44500.htm t _blank 建模和仿真等諸多強(qiáng)大功能集成在一個(gè)易于使用的視窗環(huán)境中，為科學(xué)研究、工程設(shè)計(jì)以及必須進(jìn)行有效 HYPERLINK /view/920695.h

13、tm t _blank 數(shù)值計(jì)算的眾多科學(xué) HYPERLINK /view/257682.htm t _blank 領(lǐng)域提供了一種全面的解決方案，并在很大程度上擺脫了傳統(tǒng)非交互式 HYPERLINK /view/128511.htm t _blank 程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言（如C、Fortran）的編輯模式，代表了當(dāng)今國(guó)際科學(xué)計(jì)算軟件的先進(jìn)水平。MATLAB和 HYPERLINK /view/30608.htm t _blank Mathematica、 HYPERLINK /view/127864.htm t _blank Maple并稱(chēng)為三大 HYPERLINK /view/1284.htm t _

14、blank 數(shù)學(xué)軟件。它在數(shù)學(xué)類(lèi)科技應(yīng)用軟件中在數(shù)值計(jì)算方面首屈一指。MATLAB可以進(jìn)行 HYPERLINK /view/10337.htm t _blank 矩陣運(yùn)算、繪制 HYPERLINK /view/15061.htm t _blank 函數(shù)和數(shù)據(jù)、實(shí)現(xiàn) HYPERLINK /view/7420.htm t _blank 算法、創(chuàng)建用戶界面、連接其他 HYPERLINK /view/552871.htm t _blank 編程語(yǔ)言的程序等，主要應(yīng)用于工程計(jì)算、控制設(shè)計(jì)、 HYPERLINK /view/642820.htm t _blank 信號(hào)處理與通訊、 HYPERLINK /v

15、iew/14662.htm t _blank 圖像處理、 HYPERLINK /view/1345304.htm t _blank 信號(hào)檢測(cè)、 HYPERLINK /view/2659790.htm t _blank 金融建模設(shè)計(jì)與分析等 HYPERLINK /view/257682.htm t _blank 領(lǐng)域。MATLAB的基本數(shù)據(jù)單位是矩陣，它的 HYPERLINK /view/178461.htm t _blank 指令 HYPERLINK /view/420676.htm t _blank 表達(dá)式與 HYPERLINK /view/1284.htm t _blank 數(shù)學(xué)、工程中常

16、用的形式十分相似，故用MATLAB來(lái)解算問(wèn)題要比用C， HYPERLINK /view/36402.htm t _blank FORTRAN等語(yǔ)言完成相同的事情簡(jiǎn)捷得多，并且MATLAB也吸收了像Maple等軟件的優(yōu)點(diǎn)，使MATLAB成為一個(gè)強(qiáng)大的 HYPERLINK /view/1658637.htm t _blank 數(shù)學(xué)軟件。在新的版本中也加入了對(duì) HYPERLINK /view/10075.htm t _blank C， HYPERLINK /view/36402.htm t _blank FORTRAN， HYPERLINK /view/824.htm t _blank C+， HY

17、PERLINK /view/29.htm t _blank JAVA的支持。2.數(shù)據(jù)采集2.1 MATLAB的讀取方法2.1.1編輯M文件Matlab是解釋型語(yǔ)言，就是說(shuō)Matlab命令行中敲入的命令在當(dāng)前Matlab進(jìn)程中被解釋運(yùn)行。但是，每次執(zhí)行一個(gè)任務(wù)時(shí)敲入長(zhǎng)長(zhǎng)的命令序列是很煩人的。有兩種方法可以使Matlab的力量得到擴(kuò)展腳本和函數(shù)。這兩種方法都用像emacs一樣的文本編輯器中編寫(xiě)的m文件（因?yàn)閿U(kuò)展名是.m所以這樣命名，m文件還稱(chēng)點(diǎn)m文件）。m文件的好處在于它可以保存命令，還可以輕易地修改命令而無(wú)需重新敲入整個(gè)命令行。新建m文件(wnjin)的方法為File-New-M-File。2.

18、1.2圖像(t xin)的讀取從互聯(lián)網(wǎng)上下載(xi zi)圖片兩張，先用畫(huà)圖附件把兩張圖片改成相同像素（800*600），并且保存在指定位置（E:pxh1.jpg和E:pxh2.jpg）如圖2-1和2-2所示圖2.1 pxh1圖2.2 jepg2Matlab的函數(shù)庫(kù)中有現(xiàn)成的圖像讀取和顯示(xinsh)函數(shù)imread()和image();程序(chngx)如下:%獲取圖像并分區(qū)(fn q)顯示a1=imread(E:pxh1.jpg);subplot(2,2,1);image(a1);title(pxh1)b1=imread(E:pxh2.jpg);subplot(2,2,2);image(

19、b1);title(pxh2)執(zhí)行此程序(chngx)后，輸出圖像2.3圖2.3 圖像(t xin)讀取以上兩張圖片(tpin)滿足像素要求，但圖像為彩圖，不是灰度圖，無(wú)法進(jìn)行接下來(lái)的分析，需將彩圖轉(zhuǎn)換為灰度圖，利用MATLAB中的rgb2gray（）命令實(shí)現(xiàn)RGB圖像到灰度圖像的轉(zhuǎn)化?；叶绒D(zhuǎn)換程序如下：%轉(zhuǎn)灰度模式，并分區(qū)顯示a2=rgb2gray(a1);b2=rgb2gray(b1);subplot(2,2,3);imshow(a2);subplot(2,2,4);imshow(b2);轉(zhuǎn)換后灰度圖如圖2.4所示圖2.4 灰度圖3圖像數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)(tngj)處理3.1 圖像(t xin)數(shù)據(jù)

20、處理原理一幅(y f)圖像可以被看作是空間各點(diǎn)光強(qiáng)度的集合。MATLAB把灰度圖像存儲(chǔ)為一個(gè)數(shù)據(jù)矩陣，該數(shù)據(jù)矩陣中的元素分別代表了圖像中的像素。例如，鍵入命令a2可得出pxh2的灰度矩陣，如圖3.2所示（僅部分矩陣）圖3.2 jpeg2灰度矩陣因此可利用灰度矩陣來(lái)分析圖片的各種參數(shù)以及對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，而且由于在應(yīng)用圖片的方面，對(duì)圖像各項(xiàng)參數(shù)的要求不同，所以要對(duì)圖片進(jìn)行適當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)處理，來(lái)考察圖片的不同參數(shù)。例如均值，標(biāo)準(zhǔn)差，方差就是圖像的一些相關(guān)的參數(shù)，可以用作對(duì)圖片的質(zhì)量來(lái)作評(píng)價(jià)。3.2各像素點(diǎn)中最大值的獲取3.2.1 引用函數(shù)Matlab中max（）函數(shù)用于求最大值。程序如下：max1=ma

21、x(max(a2)max2=max(max(P)3.2.2計(jì)算結(jié)果圖像最大值分析(fnx)結(jié)果如圖3.3圖3.3 最大值分析(fnx)3.3各像素點(diǎn)中最小值3.3.1引用(ynyng)函數(shù)Matlab中min（）函數(shù)用于求最大值。程序如下：min1=min(min(a2)min2=min(min(b2)3.3.2計(jì)算結(jié)果圖3.4 最小值分析3.4各像素點(diǎn)值的均值(jn zh)3.4.1引用(ynyng)函數(shù)MATLAB中提供均值計(jì)算(j sun)函數(shù)mean()和mean2()，函數(shù)的使用方法如下：例如用mean2（H）求出矩陣H所有元素的均值。題目要求計(jì)算圖像各像素點(diǎn)的均值，因而可通過(guò)調(diào)用m

22、ean2()函數(shù)進(jìn)行計(jì)算，在命令行中輸入mean2(A_gray)即可求得灰度圖各像素點(diǎn)的均值。程序如下：%求均值，并在命令窗得出結(jié)果mean1=mean(mean(a2)mean2=mean(mean(b2)3.4.2計(jì)算結(jié)果圖像均值分析結(jié)果如圖3.5圖3.5 均值分析3.5各像素點(diǎn)值的中值(zhn zh)3.5.1引用(ynyng)函數(shù)MATLAB中提供(tgng)的median()函數(shù)可求出中值程序如下：%求中值，并在命令板中顯示結(jié)果mid1=median(a2(:)mid2=median(b2(:)3.5.2計(jì)算結(jié)果圖像中值分析結(jié)果如圖3.63.6 中值分析3.6各像素點(diǎn)值的和3.6.

23、1引用函數(shù)MATLAB中提供的sum（）函數(shù)可求出各像素點(diǎn)的和程序如下：%獲得和，并在命令板中顯示sum1=sum(sum(a2)sum2=sum(sum(b2)3.6.2計(jì)算結(jié)果圖像各像素點(diǎn)值的和分析(fnx)結(jié)果如圖3.7.圖3.7 像素(xin s)的點(diǎn)和分析3.7各像素點(diǎn)值的標(biāo)準(zhǔn)差3.7.1引用(ynyng)函數(shù)MATLAB中提供的std2()函數(shù)可求出標(biāo)準(zhǔn)差程序如下：%獲得標(biāo)準(zhǔn)差，并在命令板中顯示s1=std2(a2(:)s2=std2(b2(:) 3.7.2計(jì)算結(jié)果圖像標(biāo)準(zhǔn)差分析結(jié)果如圖3.8圖3.8 標(biāo)準(zhǔn)差分析(fnx)3.8兩圖中各像素點(diǎn)值的協(xié)方差3.8.1引用(ynyng)函

24、數(shù)MATLAB中提供(tgng)的cov()函數(shù)可求出兩數(shù)組間的協(xié)方差程序如下：%獲得協(xié)方差，并在命令板中顯示co=cov(double(a2),double(b2)3.8.2計(jì)算結(jié)果圖像兩圖像像素點(diǎn)值協(xié)方差分析結(jié)果如圖3.9所示3.8兩圖協(xié)方差分析3.9兩圖的相對(duì)(xingdu)系數(shù)3.9.1引用(ynyng)函數(shù)MATLAB中提供(tgng)的corrcoef函數(shù)可求出兩數(shù)組間的相對(duì)系數(shù)程序如下：%求得相對(duì)系數(shù)，并顯示在命令板上c=corrcoef(double(a2),double(b2)3.9.2計(jì)算結(jié)果圖像兩圖的相對(duì)系數(shù)分析結(jié)果如圖3.11所示3.9 兩圖相對(duì)系數(shù)分析4.心得體會(huì)在這

25、次課程設(shè)計(jì)中我進(jìn)一步熟悉了MATLAB軟件的應(yīng)用(yngyng).對(duì)MATLAB語(yǔ)言的發(fā)展和特點(diǎn)有了更深的了解，掌握了MATLAB的基本語(yǔ)法，了解了MATLAB程序書(shū)寫(xiě)的一般思路及一般步驟，學(xué)會(huì)了用MATLAB進(jìn)行(jnxng)圖像(t xin)分析的方法，如讀取圖像并求出圖像的最大值、最小值、均值、中值、和、標(biāo)準(zhǔn)差、兩圖像的協(xié)方差、相關(guān)系數(shù)等，并且我對(duì)MATLAB信號(hào)處理工具箱內(nèi)的模型函數(shù)有了深刻的體會(huì)和應(yīng)用。 本次課程設(shè)計(jì)，學(xué)習(xí)了圖像的分析處理的各項(xiàng)基本函數(shù)的使用，特別對(duì)Matlab的幫助功能有了很深刻的了解，能夠獨(dú)立的完成函數(shù)的編寫(xiě)及功能的實(shí)現(xiàn)，再也不是什么函數(shù)都需要使用網(wǎng)絡(luò)來(lái)詢(xún)問(wèn)，學(xué)習(xí)了圖像噪聲的使用，讓我對(duì)專(zhuān)業(yè)知識(shí)有了更深的了解，對(duì)我以后的學(xué)習(xí)很有方向性但使我們對(duì)課本上的知識(shí)有了更深一步的掌握，對(duì)仿真軟件有更熟悉的操作，對(duì)分析問(wèn)題、解決問(wèn)題以及自主學(xué)習(xí)、查閱資料的能力有了一定的提高。即提高了自己的設(shè)計(jì)能力也鍛煉了動(dòng)手能力，更多的是讓我看清了自己，明白了凡事需要耐心，實(shí)踐是檢驗(yàn)學(xué)習(xí)的唯一標(biāo)準(zhǔn)。理論知識(shí)的不足在這次課設(shè)中表現(xiàn)的很明顯。這將有助于我今后的學(xué)習(xí)，端正自己的學(xué)習(xí)態(tài)度，從而更加努力的學(xué)習(xí)?？傊ㄟ^(guò)本次課程設(shè)計(jì)不但讓我又學(xué)到了一些知識(shí)，而且也提高了我的綜合能力。參考文獻(xiàn)1.MATLAB從入門(mén)到精通(jngtng)周建興編著