【正文】 手, Moler給這個接口程序取名為 MATLAB,該名為矩陣(matrix)和實驗室(labotatory), MATLAB在多所大學里作為教學輔助軟件使用,并作為面向大眾的免費軟件廣為流傳.　 1983年春天,Cleve Moler到Standford大學講學, MATLAB深深地吸引了工程師John Little敏銳地覺察到 ,他和Cleve Moler,Steve Bangert一起, MATLAB語言同時具備了數(shù)值計算和數(shù)據(jù)圖示化的功能.　 1984年,Cleve Moler和John Little成立了Math Works公司,正式把 MATLAB推向市場,并繼續(xù)進行 MATLAB的研究和開發(fā).　在當今30多個數(shù)學類科技應(yīng)用軟件中,就軟件數(shù)學處理的原始內(nèi)核而言,如 MATLAB,Xmath,Gauss等,這類軟件長于數(shù)值計算,對處理大批數(shù)據(jù)效率高。另一類是數(shù)學分析型軟件,Mathematica,Maple等,這類軟件以符號計算見長,能給出解析解和任意精確解,在其卓越數(shù)值計算和圖示能力的基礎(chǔ)上,又率先在專業(yè)水平上開拓了其符號計算,文字處理,可視化建模和實時控制能力,開發(fā)了適合多學科,多部門要求的新一代科技應(yīng)用軟件 , MATLAB以經(jīng)占據(jù)了數(shù)值軟件市場的主導地位.　在 MATLAB進入市場前，國際上的許多軟件包都是直接以FORTRANC語言等編程語言開發(fā)的。這種軟件的缺點是使用面窄，接口簡陋，程序結(jié)構(gòu)不開放以及沒有標準的基庫，很難適應(yīng)各學科的最新發(fā)展，因而很難推廣。 MATLAB的出現(xiàn)，為各國科學家開發(fā)學科軟件提供了新的基礎(chǔ)。在 MATLAB問世不久的80年代中期，原先控制領(lǐng)域里的一些軟件包紛紛被淘汰或在 MATLAB上重建?！r至今日，經(jīng)過MathWorks公司的不斷完善， MATLAB已經(jīng)發(fā)展成為適合多學科，多種工作平臺的功能強大大大型軟件。在國外， MATLAB已經(jīng)經(jīng)受了多年考驗。在歐美等高校， MATLAB已經(jīng)成為線性代數(shù)，自動控制理論，數(shù)理統(tǒng)計，數(shù)字信號處理，時間序列分析，動態(tài)系統(tǒng)仿真等高級課程的基本教學工具；成為攻讀學位的大學生，碩士生，博士生必須掌握的基本技能。在設(shè)計研究單位和工業(yè)部門， MATLAB被廣泛用于科學研究和解決各種具體問題。在國內(nèi)，特別是工程界， MATLAB一定會盛行起來。可以說，無論你從事工程方面的哪個學科，都能在 MATLAB里找到合適的功能。 MATLAB語言的特點一種語言之所以能如此迅速地普及，顯示出如此旺盛的生命力，是由于它有著不同于其他語言的特點，正如同F(xiàn)ORTRAN和C等高級語言使人們擺脫了需要直接對計算機硬件資源進行操作一樣，被稱作為第四代計算機語言的 MATLAB，利用其豐富的函數(shù)資源，使編程人員從繁瑣的程序代碼中解放出來。 MATLAB最突出的特點就是簡潔。 MATLAB用更直觀的，符合人們思維習慣的代碼，代替了C和FORTRAN語言的冗長代碼。 MATLAB給用戶帶來的是最直觀，最簡潔的程序開發(fā)環(huán)境。以下簡單介紹一下 MATLAB的主要特點。（1）語言簡潔緊湊，使用方便靈活，庫函數(shù)極其豐富。 MATLAB程序書寫形式自由，利用起豐富的庫函數(shù)避開繁雜的子程序編程任務(wù)，壓縮了一切不必要的編程工作。由于庫函數(shù)都由本領(lǐng)域的專家編寫，用戶不必擔心函數(shù)的可靠性?？梢哉f，用 MATLAB進行科技開發(fā)是站在專家的肩膀上。（2）運算符豐富。由于 MATLAB是用C語言編寫的， MATLAB提供了和C語言幾乎一樣多的運算符，靈活使用 MATLAB的運算符將使程序變得極為簡短。 （3） MATLAB既具有結(jié)構(gòu)化的控制語句（如for循環(huán)，while循環(huán)，break語句和if語句），又有面向?qū)ο缶幊痰奶匦浴＃?）程序限制不嚴格，程序設(shè)計自由度大。例如，在 MATLAB里，用戶無需對矩陣預定義就可使用。（5）程序的可移植性很好，基本上不做修改就可以在各種型號的計算機和操作系統(tǒng)上運行。（6） MATLAB的圖形功能強大。在FORTRAN和C語言里，繪圖都很不容易，但在 MATLAB里，數(shù)據(jù)的可視化非常簡單。 MATLAB還具有較強的編輯圖形界面的能力。（7） MATLAB的缺點是，它和其他高級程序相比，程序的執(zhí)行速度較慢。由于 MATLAB的程序不用編譯等預處理，也不生成可執(zhí)行文件，程序為解釋執(zhí)行，所以速度較慢。（8）功能強大的工具箱是 MATLAB的另一特色。 MATLAB包含兩個部分：核心部分和各種可選的工具箱。核心部分中有數(shù)百個核心內(nèi)部函數(shù)。其工具箱又分為兩類：功能性工具箱和學科性工具箱。功能性工具箱主要用來擴充其符號計算功能，圖示建模仿真功能，文字處理功能以及與硬件實時交互功能。功能性工具箱用于多種學科。而學科性工具箱是專業(yè)性比較強的，如control，toolbox, signl processing toolbox,mumnication toolbox等。這些工具箱都是由該領(lǐng)域內(nèi)學術(shù)水平很高的專家編寫的，所以用戶無需編寫自己學科范圍內(nèi)的基礎(chǔ)程序，而直接進行高、精、尖的研究。（9）源程序的開放性。開放性也許是 MATLAB最受人們歡迎的特點。除內(nèi)部函數(shù)以外，所有 MATLAB的核心文件和工具箱文件都是可讀可改的源文件，用戶可通過對源文件的修改以及加入自己的文件構(gòu)成新的工具箱。 MATLAB在圖像處理中的應(yīng)用圖像處理工具包是由一系列支持圖像處理操作的函數(shù)組成的。所支持的圖像處理操作有:圖像的幾何操作、鄰域和區(qū)域操作、圖像變換、圖像恢復與增強、線性濾波和濾波器設(shè)計、變換(DCT變換等) 、圖像分析和統(tǒng)計、二值圖像操作等。下面就 MATLAB 在圖像處理中各方面的應(yīng)用分別進行介紹。 （1） 圖像文件格式的讀寫和顯示。 MATLAB 提供了圖像文件讀入函數(shù) imread()，用來讀取如:bmp、tif、tiffpcx 、jpg 、gpeg 、hdf、xwd等格式圖像文；圖像寫出函數(shù) imwrite() ，還有圖像顯示函數(shù) image()、imshow()等等。 （2） 圖像處理的基本運算。 MATLAB 提供了圖像的和、差等線性運算 ，以及卷積、相關(guān)、濾波等非線性算。例如，conv2(I，J)實現(xiàn)了I，J兩幅圖像的卷積。（3） 圖像變換。 MATLAB 提供了一維和二維離散傅立葉變換(DFT) 、快速傅立葉變換(FFT) 、離散余弦變換 (DCT) 及其反變換函數(shù)，以及連續(xù)小波變換(CWT)、離散小波變換(DWT)及其反變換。（4） 圖像的分析和增強。針對圖像的統(tǒng)計計算 MATLAB 提供了校正、直方圖均衡、中值濾波、對比度調(diào)整、自適應(yīng)濾波等對圖像進行的處理。（5） 圖像的數(shù)學形態(tài)學處理。針對二值圖像， MATLAB 提供了數(shù)學形態(tài)學運算函數(shù)；腐蝕(Erode)、膨脹(Dilate)算子，以及在此基礎(chǔ)上的開 (Open)、閉(Close)算子、厚化 (Thicken) 、薄化 (Thin) 算子等豐富的數(shù)學形態(tài)學運算。以上所提到的 MATLAB在圖像中的應(yīng)用都是由相應(yīng)的 MATLAB函數(shù)來實現(xiàn)的，使用時，只需按照函數(shù)的調(diào)用語法正確輸入?yún)?shù)即可。具體的用法可參考 MATLAB豐富的幫助文檔。圖像邊緣對圖像識別和計算機分析十分有用，在 MATLAB中，函數(shù) edge()用于灰度圖像邊緣的提取，它支持六種不同的邊緣提取方法，即Sobel方法、Prewitt 方法、Robert 方法，Laplacian2Gaussian方法、過零點方法和Canny方法。 3 數(shù)字圖像處理的基礎(chǔ)知識簡介 什么是數(shù)字圖像所謂數(shù)字圖像就是把傳統(tǒng)圖像的畫面分割成如圖21所示的被稱為像素(picture element, 簡稱pixel。有時候也用pel這一簡寫詞)的小的離散點，各像素的灰度值也是用離散值即整數(shù)值來表示的[2]。數(shù)字圖像(digital imagine)和傳統(tǒng)的圖像即模擬圖像(picture)是有差別的。圖21 數(shù)字圖像為了從一般的照片，景物等模擬圖像中得到數(shù)字圖像，需要對傳統(tǒng)的模擬圖像進行采樣與量化兩種操作(二者統(tǒng)稱為數(shù)字化)。(1) 采樣采樣(sampling)就是把在時間上和空間上連續(xù)的圖像變成離散點(采樣點，即像素)的集合的一種操作。圖像基本上是在二維平面上連續(xù)分布的信息形式要把它輸入到計算機中，首先要把二維信號變成一維信號，因此要進行掃描(scanning)。最常用的掃描方法是在二維平面上按一定間隔順序地從上方順序地沿水平方向的直線(掃描線）掃描，從而取出濃淡值(灰度值)的線掃描(Laster掃描)。對于由此得到的一維信號，通過求出每一特定間隔的值，可以得到離散的信號。對于運動圖像除進行水平，垂直兩個方向的掃描以外，還有進行時間軸上的掃描。通過采樣，如設(shè)橫向的像素數(shù)為M，縱向的像素數(shù)為N，則畫面的大小可以表示為“M*N”個像素。(2) 量化經(jīng)過采樣，圖像被分解成在時間上和空間上離散分布的像素，但是像素的值(灰度值)還是連續(xù)值。像素的值，是指白色灰色黑色的濃淡值，有時候也指光的強度(亮度)值或灰度值[3]。把這些連續(xù)的濃淡值或灰度值變?yōu)殡x散的值(整數(shù)值)的操作就是量化。如果把這些連續(xù)變化的值(灰度值)量化為8bit，則灰度值被分成0255的256個級別，分別對應(yīng)于各個灰度值的濃淡程度，叫做灰度等級或灰度標度。 在0255的值對應(yīng)于白黑的時候，有以0為白，255為黑的方法，也有以0為黑，255為白的方法，這取決于圖像的輸入方法以及用什么樣的觀點對圖像進行處理等，這是在編程時應(yīng)特別注意的問題。但在只有黑白二值的二值圖像的情形，一般設(shè)0為白，1為黑。 對連續(xù)的灰度值賦予量化級的，即灰度值方法有：均勻量化(uniform quantization)，線性量化(liner quantization)，對數(shù)量化，MAX量化，錐形量化(tapered quantization)等。(3) 采樣、量化和圖像細節(jié)的關(guān)系上面的數(shù)字化過程，需要確定數(shù)值N和灰度級的級數(shù)K。在數(shù)字圖像處理中，一般都取成2的整數(shù)冪，即: N=2n ()K=2m ()一幅數(shù)字圖像在計算機中所占的二進制存儲位數(shù)b為: b=log(2m)N*M=N*N*m(bit) ()例如，灰度級為256級(m=8)的512512的一幅數(shù)字圖像，需要大約210萬個存儲位。隨著N和m的增加，計算機所需要的存儲量也隨之迅速增加。由于數(shù)字圖像是連續(xù)圖像的