【文章內容簡介】 算的最高水平.　 到70年代后期,身為美國New Mexico大學計算機系系主任的Cleve Moler,在給學生講授線性代數課程時,想教學生使用EISPACK和LINPACK程序庫,但他發(fā)現(xiàn)學生用FORTRAN編寫接口程序很費時間,于是他開始自己動手, 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 ,他和Cleve Moler,Steve Bangert一起,.　 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多個數學類科技應用軟件中,就軟件數學處理的原始內核而言,如MATLAB,Xmath,Gauss等,這類軟件長于數值計算,對處理大批數據效率高。另一類是數學分析型軟件,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,在其卓越數值計算和圖示能力的基礎上,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,MATLAB以經占據了數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，程序結構不開放以及沒有標準的基庫，很難適應各學科的最新發(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。在MATLAB問世不久的80年代中期，原先控制領域里的一些軟件包紛紛被淘汰或在MATLAB上重建?！r至今日，經過MathWorks公司的不斷完善，MATLAB已經發(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已經經受了多年考驗。在歐美等高校，MATLAB已經成為線性代數，自動控制理論，數理統(tǒng)計，數字信號處理，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，特別是工程界，MATLAB一定會盛行起來?？梢哉f，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，庫函數極其豐富。MATLAB程序書寫形式自由，利用起豐富的庫函數避開繁雜的子程序編程任務，壓縮了一切不必要的編程工作。由于庫函數都由本領域的專家編寫，用戶不必擔心函數的可靠性?？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既具有結構化的控制語句（如for循環(huán)，while循環(huán)，break語句和if語句），又有面向對象編程的特性。（4）程序限制不嚴格，程序設計自由度大。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，數據的可視化非常簡單。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。核心部分中有數百個核心內部函數。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域內學術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的基礎程序，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。除內部函數以外，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成新的工具箱。 MATLAB在圖像處理中的應用圖像處理工具包是由一系列支持圖像處理操作的函數組成的。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 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 imwrite() ，還有圖像顯示函數 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、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，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、對比度調整、自適應濾波等對圖像進行的處理。（5） 圖像的數學形態(tài)學處理。針對二值圖像，MATLAB 提供了數學形態(tài)學運算函數；腐蝕(Erode)、膨脹(Dilate)算子，以及在此基礎上的開 (Open)、閉(Close)算子、厚化 (Thicken) 、薄化 (Thin) 算子等豐富的數學形態(tài)學運算。以上所提到的 MATLAB在圖像中的應用都是由相應的MATLAB函數來實現(xiàn)的，使用時，只需按照函數的調用語法正確輸入參數即可。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 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。4 圖像增強圖像增強是一類基本的圖像處理技術，其目的是對圖像進行加工，以得到對具體應用來說視覺效果更好、更有用的圖像。這里的好和有用要因具體的應用目的和要求而異，并且所需的具體增強技術也可不同。目前常用的增強技術根據其處理所進行的空間不同，可分為基于圖像域的方法和基于變化域的方法。第一類，直接在圖像所在的空間進行處理，也就是在像素組成的空間里直接對像素進行操作；第二類，在圖像的變化域對圖像進行間接處理。空域增強方法可表示為：g(x,y)=EH[f(x,y)]其中f（x，y）和g（x，y）分別為增強前后的圖像，EH代表增強操作。 空域變換增強 增強對比度增強對比度實際是增強原圖像的各部分的反差。實際中往往是通過原圖中某兩個灰度值之間的動態(tài)范圍來實現(xiàn)的（如圖41）。圖41 增強對比度 在圖4．1．1中可以看出，通過變換可以使原圖的較高的和較低的灰度值的動態(tài)范圍減小了，而原圖在二者之間的動態(tài)范圍增加了，從而其范圍的對比度增加了。MATLAB代碼所示：X1=imread(39。39。)。figure,imshow(X1)f0=0。g0=0。f1=70。g1=30。f2=180。g2=230。f3=255。g3=255。r1=(g1g0)/(f1f0)。b1=g0r1*f0。r2=(g2g1)/(f2f1)。b2=g1r2*f1。r3=(g3g2)/(f3f2)。b3=g2r3*f2。[m,n]=size(X1)。X2=double(X1)。for i=1:m for j=1:n f=X2(i,j)。 g(i,j)=0。 if(f=0)amp。(f=f1) g(i,j)=r1*f+b1。 elseif (f=f1)amp。(f=f2) g(i,j)=r2*f+b2。 elseif (f=f2)amp。(f=f3)