ch01节

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1、2019年6月4日,第1页,第1章 MATLAB 2007 简介,徐达文 宁波工程学院电信学院,2019年6月4日星期二,2,主讲教师,徐达文 虚拟号：686674 Email： 研究方向: 多媒体信息安全,网 络,- 数字多媒体作品的广泛应用,（图像、音视频等）,复制,编辑,篡改,（图像、音视频等）,2019年6月4日星期二,3,4,2019年6月4日,第4页,4,华南虎虎照事件,2019年6月4日,第5页,5,西安大水和藏羚羊,2004年美联社夸大西安水灾,藏羚羊：2006年获奖2008年揭穿,2019年6月4日,第6页,6,广场鸽和第一爆,2006年中国国际新闻摄影比赛金奖作品“中国农

2、村城市化改革第一爆”被取消获奖资格,2005年中国国际新闻摄影比赛金奖作品“广场鸽接种禽流感疫苗 ”备受质疑,2019年6月4日,第7页,主要参考书,MATLAB使用详解 董霖，科学出版社，2008,2019年6月4日,第8页,MATLAB实用教程(第二版) 作者： (美)Holly Moore 译者： 高会生 刘童娜 李聪聪 电子工业出版社，2010,主要参考书,2019年6月4日,第9页,MATLAB从入门到精通，胡晓冬 董辰辉，人民邮电出版社，2010 MATLAB使用详解:基础、开发及工程应用，董霖，电子工业出版社 ，2009 MATLAB宝典(第2版) ，陈杰，电子工业出版社 ，20

3、10 MATLAB图像/视频处理应用及实例，杨高波 杜青松， 电子工业出版社 ，2010,主要参考书,2019年6月4日,第10页,考查课 考核指标 日常考勤，实验作业，大作业. 大作业 23人组成一个团队， Demo程序、源码和实验报告（小论文）.,考核方式,2019年6月4日,第11页,了解Matlab,Matlab语言是由美国的Clever Moler博士于1980年开发的 设计者的初衷是为解决“线性代数”课程的矩阵运算问题 取名MATLAB即Matrix Laboratory 矩阵实验室的意思 MATLAB(美国 MathWorks公司开发) 是目前最好的科学计算类软件。,http:/

4、,2019年6月4日,第12页,科学工程计算与MATLAB,科学研究和工程实践中的计算问题 简单问题：计算器或直接手工推导 复杂问题：计算机编程 计算机编程 高级编程语言 Microsoft: Visual C+、Visual Basic Borland: Delphi、C+Builder Sun: Java 科学计算软件工具 MathWorks: MATLAB,2019年6月4日,第13页,科研和工程技术人员的首选 MATLAB,MATLAB具有用法简单、灵活、结构性强、延展性好等优点，逐渐成为科技计算、视图交互系统和程序中的首选语言工具。 功能强大的数值运算功能 强大的图形处理能力 高级但

5、简单的程序环境 丰富的工具箱与模块集 易于扩充,2019年6月4日,第14页,第1章 MATLAB 2007 简介,教学目标 教学重点 教学内容,2019年6月4日,第15页,教学目标,了解 MATLAB 语言的基本功能和特点 了解 MATLAB 的基本界面 了解 MATLAB 的路径搜索,2019年6月4日,第16页,教学重点,了解 MATLAB 语言的基本功能 了解 MATLAB 语言的基本特点 熟悉 MATLAB 的基本界面 了解 MATLAB 的路径搜索,2019年6月4日,第17页,教学内容,MATLAB 的特点 MATLAB 的功能 MATLAB 的主界面 MATLAB 的工具栏

6、MATLAB 的窗口 MATLAB 的路径搜索,2019年6月4日,第18页,MATLAB 的特点（1/3）,MATLAB 作为一种高级科学计算软件，是进行算法开发、数据可视化、数据分析以及数值计算的交互式应用开发环境。世界上许许多多的科研工作者都在使用 MATLAB 产品来加快他们的科研进程，缩短数据分析和算法开发的时间，研发出更加先进的产品和技术。相对于传统的 C、C+ 或者 FORTRAN 语言，MATLAB 提供了高效快速解决各种科学计算问题的方法。目前，MATLAB 产品已经被广泛认可为科学计算领域内的标准软件工具之一。,2019年6月4日,第19页,MATLAB 的特点（2/3）,

7、MATLAB 可以被广泛的应用于不同的领域，例如信号与图像处理、控制系统设计与仿真、通讯系统设计与仿真、测量测试与数据采集、金融数理分析以及生物科学等。在MATLAB中内嵌了丰富的数学、统计和工程计算函数，使用这些函数进行问题的分析解答，无论是问题的提出还是结果的表达都采用工程师习惯的数学描述方法，这一特点使 MATLAB 成为了数学分析、算法开发及应用程序开发的良好环境。MATLAB 的特点为：,2019年6月4日,第20页,MATLAB 的特点（3/3）,高级科学计算语言； 代码、数据文件的集成管理环境； 算法设计开发的交互式工具； 用于线性代数、统计、傅立叶分析、滤波器设计、优化和数值计

8、算的基本数学函数； 2-D 和 3-D 数据可视化； 创建自定义工程师图形界面的工具； 与第三方算法开发工具C/C+、FORTRAN、Java、COM、Microsoft Excel集成开发基于 MATLAB 的算法；,2019年6月4日,第21页,MATLAB 的功能（1/9）,MATLAB 将高性能的数值计算和可视化功能集成在一起，并提供了大量的内置函数，从而被广泛地应用于科学计算、控制系统和信息处理等领域的分析、仿真和设计工作，而且利用 MATLAB 产品的开放式结构，可以很容易地对 MATLAB 的功能进行扩充，从而在不断深化问题的认识的同时，不断完善 MATLAB 产品以提高产品自身

9、的竞争能力。其功能为：,2019年6月4日,第22页,MATLAB 的功能（2/9）,数学计算 MATLAB 提供的数学算法凝聚了世界上诸多科学家的辛勤劳动，保证了数学计算精确的结果。MATLAB 数学计算的内容有： 线性代数和矩阵分析与变换 数据处理与基本统计 快速傅里叶变换（FFT），相关与协方差分析 稀疏矩阵运算 三角及其它初等函数 Bessel、beta及其它特殊函数 线性方程及微分方程求解 多维数组的支持,2019年6月4日,第23页,MATLAB 的功能（3/9）,开发工具 MATLAB Editor 该工具提供了标准的编辑、调试 M 语言算法的基本环境，例如可以在该工具中定义断点

10、并且进行单步调试。 M-Lint Code Checker 该工具用于分析 M 语言代码并且向开发人员提出改善代码性能和维护性的建议。 MATLAB Profiler 该工具可以计算每行 M 语言代码执行消耗的时间； Directory Reports 该工具扫描当前目录下所有的 M 语言，并且报告文件的代码效率、文件的相关性以及代码覆盖度等信息,2019年6月4日,第24页,MATLAB 的功能（4/9）,数据的可视化 MATLAB 提供了功能丰富的数据可视化功能函数，其中包括： 二维、三维绘图，包括离散数据绘图、直线图、封闭折线图（polygon）、网格图、等值线图、极坐标图、直方图等丰富

11、多样的数据可视化手段； 交互的文本注释编辑能力； 提供文件 I/O ，用于显示绘制图形，支持多种图像文件格式例如：EPS，TIFF，JPEG， PNG，BMP，HDF，AVI，PCX等； 支持动画和声音； 多种光源设置、照相机和透视控制； 对图形界面元素提供了交互式可编程的控制方法句柄图形； 能够打印或者导出数据图形文件到其它的应用程序中，例如 Word 和 PowerPoint，共享开发的结果。 MATLAB 绘制的图形如：,2019年6月4日,第25页,MATLAB 的功能（5/9）,交互式编辑创建图形 MATLAB 提供了交互式工具用于设计、修改图形窗口，在 MATLAB 的图形窗口中工

12、程师可以完成： 拖放数据集到窗体； 修改图形窗体中任意对象的属性； 放大、旋转、平移、修改摄像机或者光线的位置、角度等； 增加注释和数据标注； 将图形窗口文件转变为 M 代码。,2019年6月4日,第26页,MATLAB 的功能（6/9）,集成的算法开发编程语言和环境 MATLAB 提供了一种简便易用的算法开发语言 M 语言，直接利用 MATLAB 提供的基本数学、图形能力，开发工程师自定义的算法。几乎所有的 MATLAB 工具箱函数都是利用 M 语言开发的。 可视化的程序编辑器/调试器； 语法风格类似 C 语言，容易掌握； JIT 加速器加快程序运行速度； 多维向量及工程师自定义结构，以及数

13、组、结构、单元数组等多种数据结构； 支持面向对象编程（OOP）； 流程控制（for，while，if，switch）； 字符变换； ASCII 及二进制文件输入输出； 灵活的开发性能够与 C，C+，FORTRAN，Java，COM 组件以及 Excel 集成使用； 支持使用底层 I/O 手段获取数据，操作数据文件； MATLAB 数据文件MAT 文件支持跨平台应用。,2019年6月4日,第27页,MATLAB 的功能（7/9）,图形用户界面开发环境GUIDE 应用程序向导简化开发步骤； 下拉及弹出式菜单； 支持多种界面元素：按钮（PUSH BUTTON），单选按钮（RADIO BUTTON），

14、复选框（CHECK BOXES）， 滑块（SLIDERS）、文本编辑框（EDIT BOX）和 ActiveX 控件； 鼠标事件（Mouse Event）和响应函数（drawback）； 利用响应函数响应工程师的操作。,2019年6月4日,第28页,MATLAB 的功能（8/9）,开放性、可扩展性强 M-语言函数文件是可见的 MATLAB 程序，所以工程师可以查看源代码。开放的系统设计使工程师能够检查算法的正确性，修改已存在的函数，或者加入自己的新函数，包括： 使用 C 或者 FORTRAN MEX 文件集成已有的 /FORTRAN 算法； 在 C 或 FORTRAN 程序中调用 MATLAB

15、函数； 在 MATLAB 中使用 Java 语言编程； 提供 COM 服务和 COM 控制支持； 输入输出各种 MATLAB 及其它标准格式的数据文件； 对计算机串口进行输入输出操作； 加载通用 DLL 文件； 创建图文并貌的技术文档，包括 MATLAB 图形、命令，并可通过 Word、HTML 输出；,2019年6月4日,第29页,MATLAB 的功能（9/9）,专业应用工具箱 MATLAB的工具箱加强了对工程及科学中特殊应用的支持。工具箱也和 MATLAB 一样是完全工程师化的，可扩展性强。将某个或某几个工具箱与 MATLAB 联合使用，可以得到一个功能强大的计算组合包，满足工程师的特殊要

16、求。于是，MATLAB 产品被广泛应用于下列领域： 测量测试 数学建模与分析 信号处理 财经金融建模与分析 图像处理与地理信息 MATLAB 应用程序发布,2019年6月4日,第30页,MATLAB 的优点,易于学习、使用方便 支持多种操作系统 丰富的内部函数 强大的图形和符号功能 可以自动选择算法 与其他软件和语言有良好的对接性,2019年6月4日,第31页,MATLAB 的主界面,工作区窗口,命令历史窗口,命令窗口,工具栏,菜单栏,2019年6月4日,第32页,MATLAB 的工具栏,新建,打开,剪切,复制,粘贴,撤销,恢复,Simulink：打开 Simulink，Simulink 是一个用来对动态系统进行建模、仿真和分析的软件包，它支持连续、离散及两者混合的线性和非线性系统，也支持具有多种采样频率的系统。,Guide：快速启动 Guide，Guide 全称为 Graphi