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第1篇 MATLAB入门篇 2

第1章 MATLAB概述 2

1.1 MATLAB的发展历程 2

1.2 MATLAB的优势与特点 2

1.3 MATLAB系统的构成 4

1.4 MATLAB桌面操作环境 5

1.4.1 启动和退出 5

1.4.2 主菜单及功能 6

1.4.3 命令窗口 9

1.4.4 工作空间 11

1.4.5 M文件编辑／调试器 13

1.4.6 Figure窗口 14

1.4.7 文件管理 16

1.4.8 使用帮助 16

1.5 MATLAB的工具箱 17

1.6 小结 18

第2章 MATLAB基本运算 19

2.1 MATLAB数据类型 19

2.2 数组及其运算 21

2.2.1 数组的创建 21

2.2.2 数组的运算 22

2.3 矩阵及其运算 24

2.3.1 矩阵的创建 24

2.3.2 矩阵的运算 25

2.4 复数及其运算 27

2.4.1 复数的表示 27

2.4.2 复数的绘图 28

2.4.3 复数的操作函数 29

2.5 符号运算 30

2.5.1 符号运算概述 30

2.5.2 常用的符号运算 32

2.6 关系运算和逻辑运算 34

2.7 小结 34

第3章 MATLAB程序设计 35

3.1 程序设计概述 35

3.2 程序设计的基本原则 36

3.3 M文件 37

3.4 程序流程控制 39

3.5 函数及调用 42

3.5.1 函数类型 42

3.5.2 函数参数传递 45

3.6 函数句柄 49

3.7 程序调试 51

3.7.1 常见程序错误 51

3.7.2 调试方法 53

3.7.2 调试工具 54

3.7.3 M文件分析工具 57

3.7.4 Profiler分析工具 58

3.8 程序设计技巧 59

3.8.1 嵌套计算 60

3.8.2 循环计算 61

3.8.3 使用异常处理机制 61

3.8.4 使用全局变量 63

3.8.5 通过varargin传递参数 65

3.9 小结 66

第4章 MATLAB图形绘制 67

4.1 MATLAB中绘图的基本步骤 67

4.2 在工作空间直接绘图 67

4.3 利用绘图函数绘图 68

4.3.1 二维图形 69

4.3.2 三维图形 69

4.4 特殊图形绘制 71

4.4.1 直方图 72

4.4.2 柱状图 73

4.4.3 面积图 74

4.4.4 饼图 75

4.4.5 火柴杆图 76

4.4.6 阶梯图 77

4.4.7 等高线图 78

4.4.8 向量图 79

4.4.9 圆柱体图 81

4.4.10 球面图 82

4.5 图形修饰 83

4.6 小结 85

第5章 MATLAB图像处理基础 86

5.1 MATLAB图像文件的格式 86

5.2 图像类型 86

5.2.1 索引图像 87

5.2.2 灰度图像 88

5.2.3 RGB图像 89

5.2.4 二值图像 90

5.2.5 图像类型转换 91

5.2.6 图像序列 92

5.3 MATLAB中的颜色模型 92

5.3.1 颜色模型的分类 93

5.3.2 颜色模型的转换 94

5.4 图像处理基本函数 95

5.4.1 图像读入和显示 96

5.4.2 图像写回 97

5.4.3 获取图像信息 98

5.5 标准图像显示技术 99

5.5.1 imshow函数 100

5.5.2 显示灰度图像 100

5.5.3 显示二值图像 101

5.5.4 显示索引图像 102

5.5.5 显示真彩图像 102

5.5.6 显示图形文件中的图像 102

5.6 特殊图像显示技术 103

5.6.1 添加颜色条 103

5.6.2 显示多帧图像阵列 103

5.6.3 图像上的区域缩放 103

5.6.4 纹理映射 104

5.6.5 同时显示多幅图像 104

5.7 小结 104

第2篇 图像处理提高篇第6章 图像的运算 106

6.1 图像的代数运算 106

6.1.1 图像的加运算 106

6.1.2 图像的减运算 107

6.1.3 图像的乘运算 108

6.1.4 图像的除运算 108

6.1.5 图像的一般线性运算 109

6.2 图像的逻辑运算 110

6.3 图像的块和邻域处理 111

6.3.1 滑动邻域操作 111

6.3.2 分离块操作 112

6.3.3 使用列处理加快速度 114

6.4 图像的几何运算 116

6.4.1 图像的插值 116

6.4.2 图像的缩放 117

6.4.3 图像的旋转 117

6.4.4 图像的裁剪 119

6.4.5 图像的一般线性变换 120

6.5 小结 121

第7章 图像的变换 122

7.1 傅里叶变换 122

7.1.1 傅里叶变换的定义 122

7.1.2 傅里叶变换的快速实现 124

7.1.3 傅里叶变换的应用 126

7.2 离散余弦变换（DCT） 128

7.2.1 二维离散余弦变换的定义 128

7.2.2 DCT变换矩阵 129

7.2.3 DCT的实现和图像压缩 129

7.3 Radon变换 131

7.3.1 Radon变换的定义 131

7.3.2 使用Radon变换检测直线 133

7.3.3 逆Radon变换 134

7.4 小结 135

第8章 图像的增强 136

8.1 灰度变换增强 136

8.1.1 图像直方图的含义 136

8.1.2 直方图均衡化 137

8.1.3 灰度值调整到指定范围 138

8.1.4 有限对比自适应直方图均衡化 140

8.1.5 使用去相关进行色度拉伸 141

8.2 线性滤波器设计 142

8.2.1 卷积 142

8.2.2 相关 143

8.2.3 imfilter函数用于滤波 144

8.2.4 使用预定义的滤波器对图像滤波 148

8.3 空间域滤波增强 149

8.3.1 图像加入噪声 149

8.3.2 中值滤波器 150

8.3.3 自适应滤波器 151

8.4 频域滤波增强 152

8.4.1 频率变换方法 152

8.4.2 频率抽样法 153

8.4.3 窗函数法 154

8.4.4 创建所需的频率响应矩阵 156

8.4.5 计算滤波器的频率响应 157

8.5 小结 157

第9章 图像的分析 158

9.1 像素值和图像统计量 158

9.1.1 获取像素值 158

9.1.2 创建图像强度曲线 159

9.1.3 显示图像数据的等值线图 161

9.1.4 图像的统计信息 162

9.1.5 图像的局部属性 163

9.2 图像的边界分析 166

9.2.1 边缘检测 166

9.2.2 边界跟踪 168

9.2.3 使用hough变换检测图像中的直线 171

9.3 四叉树分解 172

9.4 图像的纹理分析 174

9.4.1 纹理分析的函数 174

9.4.2 使用灰度共生矩阵 176

9.5 小结 178

第10章 图像的复原 179

10.1 图像的退化 179

10.1.1 图像退化的原因 179

10.1.2 图像退化的数学模型 179

10.1.3 图像的噪声 181

10.2 图像复原的模型和方法分类 182

10.2.1 图像的复原模型 183

10.2.2 无约束复原方法 183

10.2.3 有约束复原方法 184

10.2.4 复原方法的评估 184

10.3 图像的复原方法 184

10.3.1 维纳滤波 185

10.3.2 规则化滤波 186

10.3.3 Lucy-Richardson滤波 188

10.3.4 盲反卷积 189

10.4 点扩散函数和光学转换函数的互相转化 190

10.5 小结 191

第11章 图像的形态学操作 192

11.1 膨胀和腐蚀 192

11.1.1 理解膨胀和腐蚀 192

11.1.2 处理图像边界的像素 193

11.1.3 理解结构元素 193

11.1.4 图像膨胀 197

11.1.5 图像腐蚀 199

11.1.6 膨胀和腐蚀组合 201

11.1.7 以膨胀和腐蚀为基础的其他操作 203

11.2 数学形态学重建 207

11.2.1 理解标记图像和掩膜图像 207

11.2.2 像素连通性 208

11.2.3 填充操作 210

11.2.4 寻找最大值和最小值 211

11.3 距离变换 217

11.4 对象的标记和测量 220

11.4.1 连通区域的标记 221

11.4.2 选择二值图像中的对象 222

11.4.3 计算二值图像中前景的面积 223

11.4.4 计算二值图像的欧拉数 224

11.5 查表操作 224

11.5.1 创建一个查询表 224

11.5.2 使用查询表 225

11.6 小结 225

第12章 彩色图像处理 226

12.1 减少彩色图像中的色彩数 226

12.1.1 使用色彩近似 226

12.1.2 使用imapprox函数 230

12.1.3 抖动 231

12.2 色彩空间转换 231

12.3 小结 236

第3篇 综合实战篇 238

第13章 MATLAB图像重构实战 238

第14章 MATLAB图像增强实战 243

14.1 对比度增强 243

14.2 纠正不均匀的照明 250

14.3 多分辨率彩色图像增强 254

14.4 小结 259

第15章 MATLAB图像配准实战 260

第16章 MATLAB图像去模糊实战 264

第17章 MATLAB图像分割实战 272

17.1 基于L＊a＊b＊空间的色彩分割 272

17.2 利用图像分割来检测细胞 279

17.3 检测交通视频中的汽车目标 282

17.4 在多分辨率图像中检测植被 285

17.5 分水岭分割算法 289

17.6 使用纹理滤波器分割图像 295

17.7 小结 298

第18章 MATLAB图像特征提取实战 299

18.1 计算运动中单摆的长度 299

18.2 粒度测定 302

18.3 确定圆形目标 305

18.4 测量角度 307

18.5 灰度图像的属性测量 310

18.6 磁带滚动轴半径的测量 313

18.7 小结 316

附录 MATLAB图像处理工具箱函数详解 317

第2章 MATLAB基本运算 19

例2-1 元胞数组创建与显示实例。 20

例2-2 数组创建实例。 22

例2-3 数组运算。 23

例2-4 矩阵创建实例。 24

例2-5 特殊矩阵生成函数使用实例。 25

例2-6 矩阵基本运算实例。 26

例2-7 矩阵函数运算实例。 26

例2-8 矩阵分解运算函数使用实例。 26

例2-9 复数构造实例。 27

例2-10 复数矩阵构造实例。 28

例2-11 复数函数绘图实例。 29

例2-12 符号表达式创建实例。 31

例2-13 微积分的符号运算实例。 33

例2-14 常微分方程符号运算实例。 33

第3章 MATLAB程序设计 35

例3-1 M文件创建实例。 38

例3-2 return语句使用实例。 41

例3-3 匿名函数创建实例。 43

例3-4 显示函数输入和输出参数的数目实例。 46

例3-5 可变数目的参数传递实例。 47

例3-6 函数内部的输入参数修改实例。 48

例3-7 函数参数传递实例。 48

例3-8 全局变量使用实例。 49

例3-9 函数句柄创建和调用实例。 50

例3-10 处理函数句柄的函数使用实例。 50

例3-11 嵌套计算与直接求值的比较实例。 60

例3-12 嵌套计算与非嵌套计算的比较实例。 60

例3-13 异常处理机制使用实例。 62

例3-14 nargin函数应用实例。 63

例3-15 全局变量使用实例。 64

例3-16 通过varargin传递参数的实例。 65

第4章 MATLAB图形绘制 67

例4-1 工作空间直接作图法使用实例。 68

例4-2 二维图形绘制实例。 69

例4-3 三维曲线绘制函数使用实例。 70

例4-4 三维网格曲面图绘制实例。 70

例4-5 阴影曲面绘制函数surf使用实例。 71

例4-6 直方图绘制函数hist使用实例。 72

例4-7 玫瑰图绘制函数rose使用实例。 72

例4-8 柱状图绘制函数bar使用实例。 73

例4-9 三维柱状图函数使用实例。 73

例4-10 面积图绘制函数area使用实例。 74

例4-11 饼图绘制函数pie使用实例。 75

例4-12 绘制饼图应用实例。 75

例4-13 火柴杆图绘制函数stem使用实例。 76

例4-14 stem3函数绘图应用实例。 76

例4-15 阶梯图绘制函数stairs使用实例。 77

例4-16 等高线图绘制函数contour使用实例。 78

例4-17 三维等高线绘制应用实例。 78

例4-18 罗盘图绘制函数compass使用实例。 79

例4-19 羽毛图绘制函数feather使用实例。 80

例4-20 向量场图绘制函数quiver使用实例。 81

例4-21 圆柱体绘制函数cylinder使用实例。 82

例4-22 球面绘制函数sphere使用实例。 82

例4-23 绘图命令使用实例。 84

第5章 MATLAB图像处理基础 86

例5-1 索引图像及颜色表说明实例。 88

例5-2 灰度图像显示。 88

例5-3 RGB图像显示。 90

例5-4 gray2ind函数应用实例。 92

例5-5 rgb2hsv函数应用实例。 95

例5-6 图像读入及显示应用实例。 96

例5-7 图像写回命令应用实例。 97

例5-8 图像信息查询函数应用实例一。 99

例5-9 图像信息查询函数应用实例二。 99

例5-10 显示灰度图像的函数应用实例。 101

例5-11 二值图像显示应用实例。 101

第6章 图像的运算 106

例6-1 图像的加运算。 106

例6-2 图像的减运算。 107

例6-3 图像的乘运算。 108

例6-4 图像的除运算。 109

例6-5 图像的一般线性运算。 109

例6-6 图像的逻辑运算。 110

例6-7 滑动邻域操作。 112

例6-8 分离块操作。 114

例6-9 列处理操作。 115

例6-10 图像的插值。 116

例6-11 图像的缩放。 117

例6-12 图像的旋转。 118

例6-13 图像的交互式裁剪。 119

例6-14 图像的参数式裁剪。 119

例6-15 图像的一般线性变换。 120

第7章 图像的变换 122

例7-1 二维傅里叶变换函数的使用。 125

例7-2 高斯低通滤波器的频率响应。 126

例7-3 傅里叶变换应用于快速卷积。 127

例7-4 确定图像特征的位置。 127

例7-5 离散余弦变换和逆变换。 129

例7-6 DCT用于图像压缩示例。 130

例7-7 两个方向的Radon变换。 132

例7-8 在一幅图像中显示不同方向的Radon变换。 133

例7-9 使用Radon变换来检测直线。 133

例7-10 逆Radon变换重建图像。 135

第8章 图像的增强 136

例8-1 直方图的显示。 136

例8-2 直方图均衡化。 137

例8-3 调整灰度范围。 138

例8-4 imadjust函数用于展现图像的细节。 139

例8-5 用stretchlim函数确定映射的灰度。 139

例8-6 gamma校正。 140

例8-7 有限对比自适应直方图均衡化。 141

例8-8 简单的去相关拉伸操作。 141

例8-9 均值滤波。 145

例8-10 不同的填充选项对比。 147

例8-11 对真彩色图像滤波。 147

例8-12 不同的滤波器对图像进行滤波。 148

例8-13 在图像中加入不同的噪声。 150

例8-14 中值滤波和均值滤波对比。 151

例8-15 wiener2函数自适应滤波。 152

例8-16 一维滤波器转化为二维滤波器。 153

例8-17 用频率抽样法设计二维带通滤波器。 153

例8-18 fwind1函数产生二维滤波器。 154

例8-19 fwind2函数产生二维滤波器。 155

例8-20 理想低通圆形滤波器。 156

例8-21 利用freqz2函数计算频率响应。 157

第9章 图像的分析 158

例9-1 返回指定点坐标的像素值。 158

例9-2 交互式获取像素值。 159

例9-3 返回指定坐标的图像强度曲线。 160

例9-4 交互式获取图像像素强度曲线。 160

例9-5 真彩色图像的像素强度曲线。 161

例9-6 显示等值线。 162

例9-7 计算图像的统计信息。 163

例9-8 求图像区域的质心。 165

例9-9 边缘检测。 168

例9-10 利用bwtraceboundary函数跟踪边界。 169

例9-11 利用bwboundaries函数跟踪外部边界。 170

例9-12 利用bwboundaries函数检测外部边界和内部边界。 170

例9-13 利用hough变换检测图像中的直线。 171

例9-14 矩阵四叉树分解。 173

例9-15 图像的四叉树分解。 173

例9-16 计算图像的局部最大差值。 175

例9-17 计算图像的局部标准差。 175

例9-18 计算图像的局部熵。 176

例9-19 计算矩阵的灰度共生矩阵。 177

例9-20 计算灰度共生矩阵的统计量。 178

第10章 图像的复原 179

例10-1 图像的模糊。 180

例10-2 维纳滤波复原图像。 185

例10-3 规则化复原图像。 187

例10-4 Lucy-Richardson方法复原图像。 188

例10-5 盲反卷积恢复图像。 190

例10-6 点扩散函数和光学转换函数的互相转化。 191

第11章 图像的形态学操作 192

例11-1 二值图像的膨胀。 198

例11-2 灰度图像的膨胀。 198

例11-3 灰度图像的膨胀（图像先取反后膨胀）。 199

例11-4 二值图像的腐蚀。 200

例11-5 灰度图像的腐蚀。 200

例11-6 二值图像的开运算。 201

例11-7 利用imopen函数进行开运算。 202

例11-8 二值图像的关运算。 202

例11-9 图像的骨架提取。 203

例11-10 图像的边缘检测。 204

例11-11 击中击不中操作。 205

例11-12 对图像进行top-hat滤波。 206

例11-13 使用top-hat和bottom-hat滤波对图像进行增强。 206

例11-14 对图像进行孔洞填充。 211

例11-15 确定图像的局部极小值。 214

例11-16 计算简单图像的欧氏距离。 218

例11-17 二维情况下使用不同的距离变换函数求取距离 219

例11-18 三维情况下使用不同的距离变换函数求距离。 220

例11-19 对象的选择。 223

例11-20 计算前景面积增加的比例。 223

例11-21 计算二值图像的欧拉数。 224

例11-22 使用查询表操作。 225

第12章 彩色图像处理 226

例12-1 颜色查找表映射。 230

例12-2 使用imapprox函数减少色彩数。 230

例12-3 使用抖动创建图像。 231

例12-4 从NTSC空间转换到RGB空间。 233

例12-5 RGB空间和YCbCr空间之间的相互转化。 234

例12-6 makecform函数使用方法。 236

第13章 MATLAB图像重构实战 238

例13-1 图像的重构。 238

第14章 MATLAB图像增强实战 243

例14-1 利用最大熵原理进行图像对比度增强。 244

例14-2 对比度增强的主程序。 245

例14-3 纠正不均匀的照明。 250

例14-4 对多分辨率彩色图像进行增强。 254

第15章 MATLAB图像配准实战 260

例15-1 图像配准。 260

第16章 MATLAB图像去模糊实战 264

例16-1 图像去模糊。 264

第17章 MATLAB图像分割实战 272

例17-1 基于L＊a＊b＊空间的色彩分割。 272

例17-2 K均值用于图像分割。 276

例17-3 图像分割用于检测细胞。 279

例17-4 检测运动的汽车。 282

例17-5 在多分辨率图像中检测植被。 286

例17-6 标记分水岭分割算法。 290

例17-7 利用纹理滤波器进行图像分割。 295

第18章 MATLAB图像特征提取实战 299

例18-1 计算运动中的摆长。 299

例18-2 粒度测定。 302

例18-3 确定圆形目标。 305

例18-4 测量两条直线的夹角。 307

例18-5 灰度图像的属性计算。 311

例18-6 计算磁带滚动轴的半径。 313