MATLAB数字信号与图像处理范例实战速查宝典PDF电子书下载

第一部分 MATLAB基础知识及基本应用 2

第1章 MATLAB入门 2

1.1 常用信息 2

1.1.1 help函数：在线帮助（显示在命令窗口） 2

1.1.2 helpwin函数：在线帮助（独立窗口显示） 6

1.1.3 lookfor函数：显示与该关键字有关的命令和函数 7

1.2 管理工作区命令 8

1.2.1 who函数：显示当前变量 8

1.2.2 whos函数：显示当前变量的具体信息 9

1.2.3 clear函数：从内存中清除变量和函数 10

1.3 管理命令和函数 11

1.3.1 what函数：显示当前目录下的MATLAB文件 11

1.3.2 which函数：找出函数和文件的位置 12

1.3.3 type函数：显示M文件内容 13

1.4 操作系统命令 14

1.4.1 dir函数：显示当前或指定目录下的文件 14

1.4.2 pwd函数：显示当前工作目录 15

1.4.3 delete函数：删除文件 16

1.4.4 web函数：打开页面浏览器加载文件的函数 17

1.5 数据类型 18

1.5.1 double函数：双精度数值类型的定义 18

1.5.2 sym函数：符号型函数的定义 19

1.5.3 inline函数：内联函数对象的构造 20

1.5.4 char函数：定义字符数组或字符串 21

1.5.5 uint8函数：无符号8位整数 22

1.6 小结 23

第2章 矩阵及其基本运算 24

2.1 矩阵的表示 24

2.1.1 sym函数：定义符号矩阵或把数值矩阵转化为相应的符号矩阵 24

2.1.2 syms函数：定义多个符号变量 26

2.1.3 cat函数：创建多维数组 27

2.1.4 zeros函数：零矩阵的生成 28

2.1.5 eye函数：单位矩阵的生成 29

2.1.6 ones函数：生成全1阵 30

2.1.7 rand函数：生成均匀分布随机矩阵 31

2.1.8 randn函数：生成正态分布随机矩阵 33

2.1.9 randperm函数：产生随机序列 34

2.1.10 linspace函数：生成线性等分向量 35

2.1.11 logspace函数：产生对数等分向量 36

2.1.12 blkdiag函数：产生以输入元素为对角线元素的矩阵 37

2.1.13 compan函数：生成友矩阵 38

2.1.14 hankel函数：生成Hankel方阵 39

2.1.15 hilb函数：生成Hilbert（希尔伯特）矩阵 41

2.1.16 invhilb函数：生成逆Hilbert矩阵 42

2.1.17 magic函数：生成Magic（魔方）矩阵 43

2.1.18 pascal函数：生成Pascal矩阵 44

2.1.19 toeplitz函数：生成托普利兹矩阵 45

2.1.20 wilkinson函数：生成Wilkinson特征值测试阵 47

2.2 矩阵的运算 48

2.2.1 dot函数：向量的点积 48

2.2.2 cross函数：向量叉乘 50

2.2.3 conv函数：矩阵的卷积和多项式乘法 51

2.2.4 deconv函数：反褶积（解卷）和多项式除法运算 53

2.2.5 kron函数：张量积 54

2.2.6 intersect函数：求两个集合的交集 55

2.2.7 ismember函数：检测集合中的元素 57

2.2.8 setdiff函数：求两集合的差 58

2.2.9 setxor函数：求两个集合交集的非 60

2.2.10 union函数：求两集合的并集 62

2.2.11 unique函数：取集合的单值元素 63

2.2.12 expm函数：方阵指数函数 65

2.2.13 logm函数：求矩阵的对数 66

2.2.14 funm函数：方阵的函数运算 67

2.2.15 sqrtm函数：求矩阵的方根 69

2.2.16 polyvalm函数：求矩阵的多项式 70

2.2.17 det函数：求方阵的行列式 71

2.2.18 inv函数：求矩阵的逆 71

2.2.19 pinv函数：求矩阵的伪逆矩阵 73

2.2.20 trace函数：矩阵的迹 74

2.2.21 norm函数：求向量或矩阵的范数 75

2.2.22 cond函数：求矩阵的条件数 77

2.2.23 eondest函数：1-范数的条件数估计 78

2.2.24 rcond函数：矩阵可逆的条件数估值 79

2.2.25 condeig函数：特征值的条件数 80

2.2.26 rank函数：矩阵的秩 81

2.2.27 diag函数：矩阵对角线元素的抽取 82

2.2.28 tril函数：下三角阵的抽取 84

2.2.29 triu函数：上三角阵的抽取 85

2.2.30 reshape函数：矩阵变维 86

2.2.31 rot90函数：矩阵旋转语法说明 87

2.2.32 fliplr函数：矩阵的左右翻转 88

2.2.33 flipud函数：矩阵的上下翻转 89

2.2.34 flipdim函数：按指定维数翻转矩阵 90

2.2.35 repmat函数：复制和平铺矩阵 92

2.2.36 rat函数：用有理数形式表示矩阵 93

2.3 矩阵的分解 94

2.3.1 chol函数：Cholesky分解 94

2.3.2 1u函数：LU分解 95

2.3.3 qr函数：QR分解 97

2.3.4 qrdelete函数：从QR分解中删除列 99

2.3.5 qrinsert函数：从QR分解中添加列 100

2.3.6 schur函数：Schur分解 102

2.3.7 rsf2csf函数：实Schur向复Schur转化 103

2.3.8 eig函数：特征值分解 105

2.3.9 svd函数：奇异值分解 106

2.3.10 gsvd函数：广义奇异值分解 108

2.3.11 qz函数：特征值问题的QZ分解 110

2.3.12 hess函数：海森伯格形式的分解 113

2.4 线性方程组的求解 114

2.4.1 null函数：求线性齐次方程组的通解 114

2.4.2 symmlq函数：线性方程组的LQ解法 115

2.4.3 bicg函数：用双共轭梯度法解方程组 117

2.4.4 bicgstab函数：用稳定双共轭梯度方法解方程组 119

2.4.5 cgs函数：用复共轭梯度平方法解方程组 121

2.4.6 lsqr函数：共轭梯度的LSQR方法 123

2.4.7 qmres函数：广义最小残差法 125

2.4.8 minres函数：用最小残差法解方程组 127

2.4.9 pcg函数：预处理共轭梯度方法 129

2.4.10 qmr函数：用准最小残差法解方程组 131

2.5 小结 133

第3章 数值计算函数 134

3.1 基本数学函数 134

3.1.1 sin和sinh：正弦函数与双曲正弦函数 134

3.1.2 asin、asinh函数：反正弦函数与反双曲正弦函数 135

3.1.3 cos、cosh函数：余弦函数与双曲余弦函数 137

3.1.4 acos、acosh函数：反余弦函数与反双曲余弦函数 138

3.1.5 tan和tanh函数：正切函数与双曲正切函数 139

3.1.6 atan、atanh函数：反正切函数与反双曲正切函数 140

3.1.7 cot、coth函数：余切函数与双曲余切函数 142

3.1.8 acot、acoth函数：反余切函数与反双曲余切函数 143

3.1.9 sec、sech函数：正割函数与双曲正割函数 144

3.1.10 asec、asech函数：反正割函数与反双曲正割函数 145

3.1.11 csc、csch函数：反正割函数与反双曲正割函数 146

3.1.12 acsc、acsch函数：反余割函数与反双曲余割函数 148

3.1.13 atan2函数：四象限的反正切函数 149

3.1.14 abs函数：数值的绝对值与复数的幅值 150

3.1.15 exp函数：求以e为底的指数函数 151

3.1.16 expm函数：求矩阵以e为底的指数函数 152

3.1.17 log函数：求自然对数 154

3.1.18 log10函数：求常用对数 154

3.1.19 sort函数：排序函数 156

3.1.20 fix函数：向零方向取整 158

3.1.21 roud函数：朝最近的方向取整 159

3.1.22 floor函数：朝负无穷大方向取整 160

3.1.23 rem函数：求余数 161

3.1.24 ceil函数：朝正无穷大方向取整 162

3.1.25 real函数：复数的实数部分 163

3.1.26 imag函数：复数的虚数部分 164

3.1.27 angle函数：求复数的相角 165

3.1.28 coni函数：复数的共轭值 166

3.1.29 complex函数：用实数与虚数部分创建复数 167

3.1.30 mod函数：求模数（带符号的除法余数） 168

3.2 插值 169

3.2.1 meshgrid函数：生成用于画三维图形的矩阵数据 169

3.2.2 interpl函数：一维数据插值函数 171

3.2.3 interp2函数：二维数据内插值 172

3.2.4 interp3函数：三维数据插值 174

3.2.5 spline函数：三次样条数据插值 176

3.2.6 interpft函数：用快速Fourier算法做一维插值 177

3.3 数据分析函数 178

3.3.1 max函数：求最大值函数 179

3.3.2 min函数：求最小值函数 180

3.3.3 mean函数：平均值计算 182

3.3.4 median函数：中位数计算 183

3.3.5 sum函数：求和函数 184

3.3.6 prod函数：连乘计算 186

3.3.7 cumsum函数：累积总和值 187

3.3.8 cumprod函数：累积连乘 188

3.4 数值微积分 189

3.4.1 quad函数：一元函数的数值积分 190

3.4.2 trapz函数：用梯形法进行数值积分 191

3.4.3 rat函数：有理数近似求取 192

3.4.4 dblquad函数：矩形区域上二重积分的计算 193

3.4.5 diff函数：微分函数 194

3.4.6 int函数：积分函数 196

3.4.7 roots函数：求多项式的根 197

3.4.8 poly函数：通过根求原多项式 198

3.4.9 dsolve函数：求解常微分方程式 199

3.4.10 fzero函数：求一元函数的零点 200

3.5 小结 201

第4章 符号运算函数 202

4.1 算术符号运算 202

4.1.1 size函数：符号矩阵的维数 202

4.1.2 compose函数：复合函数运算 203

4.1.3 colspace函数：返回列空间的基 205

4.1.4 real函数：求符号复数的实数部分 207

4.1.5 image函数：求符号复数的虚数部分 208

4.1.6 symsum函数：符号表达式求和 209

4.1.7 collect函数：合并同类项 211

4.1.8 expand函数：符号表达式展开 212

4.1.9 factor函数：符号因式分解 213

4.1.10 simple函数：求符号表达式的最简形式 214

4.1.11 simplify函数：符号表达式的化简 216

4.1.12 numden函数：符号表达式的分子与分母 217

4.1.13 double函数：将符号矩阵转化为浮点型数值 218

4.1.14 solve函数：代数方程的符号解析解 220

4.1.15 finverse函数：函数的反函数 222

4.1.16 poly函数：求特征多项式 223

4.1.17 poly2sym函数：将多项式系数向量转化为带符号变量的多项式 224

4.1.18 findsyrn函数：从一符号表达式中或矩阵中找出符号变量 226

4.1.19 horner函数：嵌套形式的多项式表达式 227

4.2 符号函数求微积分 228

4.2.1 limit函数：求极限 228

4.2.2 diff函数：符号函数导数求解 230

4.2.3 int函数：符号函数的积分 231

4.2.4 dsolve函数：常微分方程的符号解 233

4.3 积分变换函数 235

4.3.1 fourier函数：Fourier积分变换 236

4.3.2 ifourier函数：逆Fourier积分变换 237

4.3.3 laplace函数：Laplace变换 239

4.3.4 ilaplace函数：逆Laplace变换 240

4.3.5 ztrans函数：求z-变换 242

4.3.6 iztrans函数：逆z-变换 243

4.4 小结 244

第5章 概率论函数 245

5.1 随机数的产生 245

5.1.1 binornd函数：产生二项分布的随机数据 245

5.1.2 normrnd函数：正态分布的随机数据的产生 247

5.1.3 random函数：通用函数求各分布的随机数据 249

5.2 随机变量的描述 250

5.2.1 pdf函数：通用函数计算概率密度函数值 251

5.2.2 binopdf函数：二项分布的密度函数 252

5.2.3 normpdf函数：正态分布的概率值 253

5.2.4 chi2pdf函数：求卡方分布的概率密度函数 254

5.2.5 ncx2pdf函数：求非中心卡方分布的密度函数 255

5.2.6 lognpdf函数：对数正态分布 257

5.2.7 fpdf函数：F分布 257

5.2.8 ncfpdf函数：求非中心F分布函数 259

5.2.9 tpdf函数：求T分布 260

5.2.10 nctpdf函数：求非中心T分布概率密度函数值 262

5.2.11 gampdf函数：求Γ分布函数 262

5.2.12 nbinpdf函数：求负二项分布 264

5.2.13 exppdf函数：指数分布函数 265

5.2.14 raylpdf函数：瑞利分布 266

5.2.15 weibpdf函数：求韦伯分布 267

5.2.16 poisspdf函数：泊松分布的概率值 269

5.2.17 unifpdf函数：连续概率密度值 269

5.2.18 unidpdf函数：离散概率密度值 271

5.2.19 betapdf函数：β分布概率密度函数值 272

5.2.20 geopdf函数：几何分布概率密度函数值 273

5.3 随机变量的累积概率 274

5.3.1 cdf函数：通用函数计算累积概率值 275

5.3.2 binocdf函数：二项分布的累积概率值 276

5.3.3 normcdf函数：正态分布的累积概率值 276

5.4 随机变量的数字特征 278

5.4.1 sort函数：排序函数 278

5.4.2 sortrows函数：按行方式排序 280

5.4.3 var函数：求样本方差 282

5.4.4 std函数：求标准差 283

5.4.5 nanstd函数：忽略NaN计算的标准差 285

5.4.6 geomean函数：计算几何平均数 286

5.4.7 mean函数：求算术平均值和样本均值 287

5.4.8 nanmean函数：忽略NaN元素计算算术平均值 289

5.4.9 median函数：计算中位数 290

5.4.10 nanmedian函数：忽略NaN计算中位数 291

5.4.11 harmmean函数：求调和平均数 292

5.4.12 range函数：求最大值与最小值之差 293

5.4.13 skewness函数：样本的偏斜度 294

5.4.14 unifstat函数：均匀分布的期望和方差 296

5.4.15 normstat函数：正态分布的期望和方差 297

5.4.16 binostat函数：二项分布的均值和方差 298

5.4.17 cov函数：求协方差函数 299

5.4.18 corrcoef函数：相关系数 301

5.5 小结 302

第二部分 信号处理与通信的MATLAB函数 306

第6章 数字信号处理工具函数 306

6.1 三角信号产生 306

6.1.1 ones函数：生成一个单位矩阵 306

6.1.2 zeros函数：生成一个零矩阵 307

6.1.3 eye函数：生成一个对角矩阵 308

6.1.4 diric函数：生成一个狄里克力信号 309

6.1.5 sawtooth函数：产生周期为2π锯齿波 310

6.1.6 sinc函数：产生sinc函数波形 312

6.2 离散时间信号的时频分析 313

6.2.1 mean函数：求均值 313

6.2.2 std函数：求标准差 314

6.2.3 xcorr函数：求自相关 315

6.2.4 conv函数：求卷积 317

6.2.5 FFT函数：傅里叶变换 320

6.2.6 IFFT函数：反傅里叶变换 322

6.2.7 residue函数：求B(s)/A(s)的部分 分式展开式 324

6.2.8 Hilber函数：希尔伯特变换 325

6.3 数字滤波器 327

6.3.1 buttap函数：巴特沃斯滤波器 328

6.3.2 cheblap函数：切比雪夫Ⅰ型滤波器 330

6.3.3 cheb2ap函数：切比雪夫Ⅱ型滤波器 331

6.3.4 besselap函数：贝塞尔滤波器 332

6.3.5 impinvar函数：激冲不变法将模拟滤波器转化为数字滤波器 334

6.3.6 bilinear函数：双线性Z变换法将模拟滤波器转化为数字滤波器 335

6.3.7 ellip函数：设计椭圆形滤波器 336

6.3.8 fir1函数：线性相位FIRDF的标准窗函数 337

6.3.9 fir2函数：基于窗函数的有限冲激响应 339

6.4 小结 341

第7章 通信系统处理方面的MATLAB函数速查 342

7.1 信源编译码的方法 342

7.1.1 compand函数：U律或A律压扩计算函数 342

7.1.2 quantiz函数：产生量化索引和量化输出值的函数 344

7.1.3 lloyds函数：采用训练序列和Lloyd算法优化标量算法 346

7.1.4 dpcmenco函数：差分脉冲调制编码函数 347

7.1.5 dpcmdeco函数：差分脉冲调制解码函数 348

7.1.6 dpcmopt函数：差分脉冲调制优化函数 349

7.2 差错控制编／译码方法 351

7.2.1 encode函数：纠错编码函数 351

7.2.2 dencode函数：纠错译码函数 353

7.2.3 convenc函数：卷积纠错编码函数 354

7.2.4 poly2trellis函数：卷积码多项式转化函数 355

7.2.5 vitdec函数：译卷积码函数 356

7.3 模拟调制与解调 357

7.3.1 amod函数：带通模拟调制函数 357

7.3.2 ademod函数：带通模拟解调函数 359

7.3.3 amodce函数：基带模拟调制函数 361

7.3.4 ademodce函数：基带模拟解调函数 362

7.4 数字调制与解调 364

7.4.1 dmod函数：数字调制函数 364

7.4.2 ddemod函数：数字解调函数 365

7.4.3 dmodce函数：基带数字调制函数 368

7.4.4 ddemodce函数：数字基带解调函数 369

7.4.5 awgn函数：AWGN信道函数 370

7.5 小结 372

第三部分 数字图像处理方面的MATLAB函数 374

第8章 MATLAB图像处理基础 374

8.1 图像文件输入／输出 374

8.1.1 imread函数：读入图像文件 374

8.1.2 imwrite函数：完成图像的输出和保存操作 376

8.1.3 imfinfo函数：查看图像文件信息 378

8.1.4 save函数：将内存空间中的变量存储到以mat为扩展名的文件中 380

8.1.5 load函数：将以mat为扩展名的文件调入内存 381

8.2 图像显示 382

8.2.1 eolorbar函数：显示颜色条 383

8.2.2 getimage函数：从坐标轴上获取图像数据 384

8.2.3 image函数：建立并显示图像 386

8.2.4 subimage函数：在一个图形窗口中显示多个图像 387

8.2.5 imagesc函数：调整数据并显示成图像 388

8.2.6 imshow函数：图像显示 390

8.2.7 montage函数：同时显示多帧图像 392

8.2.8 immovie函数：从多帧索引图像中制作电影 393

8.2.9 truesize函数：调整图像显示大小 394

8.2.10 warp函数：显示图像为纹理映射表面 395

8.2.11 zoom函数：缩放图像 397

8.3 图像的类型转换 398

8.3.1 gray2ind函数：将灰度图像或二值图像转换为索引图像 399

8.3.2 ind2gray函数：将索引图像转换为灰度图像 400

8.3.3 rgb2gray函数：将RGB图像转换为灰度图像 402

8.3.4 rgb2ind函数：将RGB图像转换为索引图像 403

8.3.5 ind2rgb函数：将索引图像转换为RGB图像 404

8.3.6 im2bw函数：通过阈值化方法将图像转换为二值图像 406

8.3.7 grayslice函数：通过阈值化方法将灰度图像转换为索引图像 407

8.3.8 isbw函数：判断图像是否为二值图像 408

8.3.9 isrgb函数：判断图像是否为真彩RGB图像 409

8.3.10 isind函数：判断图像是否为索引图像 410

8.3.11 mat2gray函数：将矩阵转换为灰度图像 411

8.4 图像的邻域与块操作 413

8.4.1 bestblk函数：选择块处理的块大小 413

8.4.2 blkproc函数：对图像实行不同的块处理 414

8.4.3 im2col函数：重排图像块为矩阵列 415

8.4.4 col2im函数：重排矩阵列为图像块 417

8.4.5 colfilt函数：使用列方向函数进行邻域运算 419

8.4.6 nlfilter函数：进行一般的邻域运算 421

8.5 小结 422

第9章 图像变换 423

9.1 图像离散傅里叶变换 423

9.1.1 fft2函数：进行二维快速傅里叶变换 423

9.1.2 ifft2函数：计算二维快速逆FFT 425

9.1.3 fftshift函数：将直流分量移到频谱中心 426

9.2 图像离散余弦变换 427

9.2.1 dct2函数：计算2D离散余弦变换 428

9.2.2 idct2函数：计算2D离散反余弦变换 429

9.2.3 dctmtx函数：计算离散余弦变换矩阵 430

9.3 radon变换 431

9.3.1 radon函数：计算radon变换 432

9.3.2 iradon函数：计算反radon变换 433

9.4 图像的几何变换 435

9.4.1 imresize函数：调整图像大小 436

9.4.2 imrotate函数：旋转图像 437

9.4.3 imcrop函数：图像剪裁 439

9.5 小结 440

第10章 图像增强处理 441

10.1 直接变换增强 441

10.1.1 imadjust函数：调整图像灰度值或颜色映像表 441

10.1.2 histeq函数：直方图均衡图像 443

10.1.3 imnoise函数：给图像增加噪声 445

10.2 滤波增强及频域增强 447

10.2.1 fspecial函数：创建预定义滤波器 448

10.2.2 filter2函数：进行二维线性数字滤波或频域增强滤波 451

10.2.3 medfilt2函数：进行二维中值滤波 453

10.2.4 ordfilt2函数：进行二维顺序统计滤波 454

10.2.5 wiener2函数：进行二维自适应除噪滤波 456

10.2.6 roifilt2函数：特定区域滤波 457

10.3 彩色图像处理 459

10.3.1 brighten函数：增加或降低颜色映像表的亮度 459

10.3.2 cmunique函数：查找颜色映像表中特定的颜色及相应图像 460

10.3.3 colormap函数：设置或获取颜色图 463

10.3.4 rgbplot函数：绘制RGB图像 469

10.3.5 rgb2hsv函数：将RGB颜色模型转换为HSV颜色模型 471

10.3.6 hsv2rgb函数：将HSV颜色模型转换为RGB颜色模型 473

10.3.7 rgb2ntsc函数：将RGB颜色空间图像转换为NTSC颜色空间图像 474

10.3.8 ntsc2rgb函数：将NTSC颜色空间图像转换为RGB颜色空间图像 476

10.3.9 rgb2ycbcr函数：将RGB颜色空间图像转换为YCbCr颜色空间中的图像 478

10.3.10 ycbcr2rgb函数：将YCbCr颜色空间中的图像转换为RGB颜色模型中的图像 480

10.4 小结 481

第11章 图像分割与图像形态学 482

11.1 图像分割 482

11.1.1 edge函数：灰度图像边缘检测 483

11.1.2 qtdecomp函数：执行四叉树分解 484

11.1.3 qtgetblk函数：获得四叉树分解中的块值 487

11.1.4 qtsetblk函数：设置四叉树分解块值 490

11.2 图像形态学处理 493

11.2.1 bwarea函数：计算二值图像中的目标区域的面积 493

11.2.2 bweuler函数：计算二值图像的欧拉数 494

11.2.3 bwfill函数：填充二值图像的背景色 495

11.2.4 bwlabel函数：标识二值图像中的连接成分 498

11.2.5 bwmorph函数：二值图像形态运算 499

11.2.6 bwperim函数：确定二值图像中的目标边界 502

11.2.7 bwselect函数：选择二值图像中的目标对象 503

11.2.8 imdilate函数：对二值图像进行膨胀运算 505

11.2.9 imerode函数：对二值图像进行腐蚀运算 506

11.2.10 strel函数：运用各种形状和大小构造结构元素 507

11.2.11 imopen函数：开运算 511

11.2.12 imclose函数：闭运算 512

11.3 小结 514