第四章 MATLAB简介
MATLAB 是矩阵实验室（ Matrix Laboratory）的简称，是美国 MathWorks公司出品的商业数学软件，用于算法开发、数据可视化、 数据分析以及数值计算的高级技术计算语言和交互式环境，主要包括 MATLAB和 Simulink两大部分。
4.1基本功能
MATLAB 和 Mathematica 、Maple 并称为三大数学软件。它 在数学类科技应用软件中在数值计算方面首屈一指。 MATLAB 可 以进行矩阵运算、绘制函数和数据、实现算法、创建用户界面、 连 接其他编程语言的程序等，主要应用于工程计算、控制设计、 信号处理与通讯、图像处理、信号检测、金融建模设计与分析等 领域。
MATLAB 的基本数据单位是矩阵，它的指令表达式与数学、 工程中常用的形式十分相似，故用 MATLAB 来解算问题要比用 C，FORTRAN 等语言完成相同的事情简捷得多，并且 mathwork 也吸收了像 Maple 等软件的优点 ,使 MATLAB 成为一个强大的数 学软件。在新的版本中也加入了对 C，FORTRAN，C++ ，JAVA 的支持。可以直接调用,用户也可以将自己编写的实用程序导入到 MATLAB 函数库中方便自己以后调用，此外许多的 MATLAB 爱好者
都编写了一些经典的程序，用户可以直接进行下载就可以用。 4.2应用领域
MATLAB 产品族可以用来进行以下各种工作： ● 数值分析 ● 数值和符号计算 ● 工程与科学绘图 ● 控制系统的设计与仿真 ● 数字图像处理技术 ● 数字信号处理技术 ● 通讯系统设计与仿真 ● 财务与金融工程
MATLAB 的应用范围非常广，包括信号和图像处理、通讯、控 制系统设计、测试和测量、财务建模和分析以及计算生物学等众多应 用领域。附加的工具箱（单独提供的专用 MATLAB 函数集）扩展了 MATLAB 环境，以解决这些应用领域内特定类型的问题。
第五章 编程和调试
5.1 edge函数
在 MATLAB 图像处理工具箱中提供了专门的边缘检测 edge 函 数，由 edge函数可以实现各算子对边缘的检测，其调用格式如下：
BW=edge(I,’method’) BW=edge(I,’method’,thresh) Bw=edge(I,’method’,thresh,direction) [BW,thresh]=edge(I,’method’,…)
其中，I是输入图像。edge函数对灰度图像 I进行边缘检测，返 回与 I同样大的二值图像 BW；其中 1 表示边缘，表示非边缘。I可 以是 uint8型、uint16型或 double型；BW是 uint8型。
method是表示选用的方法（算子）类型，可以选择的 method有 Sobel、Prewitt、Roberts、Log、Canny等。
可选的参数有 thresh(阈值)、sigma(方差)和 direction(方向)。
5.2 边缘检测的编程实现
利用 edge函数，分别采用 Sobel、Roberts、Prewitt、Log、Canny 5 种不同的边缘检测算子编程实现对图 5.1 所示的原始图像进行边缘 提取。
图5.1 原始灰度图像
程序代码如下：
%MATLAB调用 edge函数实现各算子进行边缘检测程序 I=imread('tire.tif');%读入灰度图像并显示 figure(1),imshow(I);
BW1=edge(I,'sobel',0.1);%用 sobel算子进行边缘检测，判断阈值为 0.1 figure(2),imshow(BW1)
BW2=edge(I,'roberts',0.1);%用 roberts算子进行边缘检测，判断阈值为 0.1 figure(3),imshow(BW2)
BW3=edge(I,'prewitt',0.1);%用 prewitt算子进行边缘检测，判断阈值为 0.1 figure(4),imshow(BW3)
BW4=edge(I,'log',0.01);%用 log算子进行边缘检测，判断阈值为 0.01 figure(5),imshow(BW4)
BW5=edge(I,'canny',0.1);%用 canny算子进行边缘检测，判断阈值为 0.1 figure(6),imshow(BW5)
检测效果如图 5.2 所示，从图中可以看出，在采用一阶微分进行 边缘检测时，除了微分算子对边缘检测结果有影响外，阈值选择也对 检测有重要影响。比较几种边缘检测结果，可以看到Canny算子提取 边缘较完整，其边缘连续性较好，效果优于其它算子。其次是Prewitt 算子，其边缘比较完整。再次就是Sobel算子。
(a)原始灰度图像 (b)Sobel算子检测效果 (c)Roberts算子检测效果
(d)Prewitt算了检测效果 (e)Log算子检测效果 (f)Canny算子检测效果
图5.2 采用各种边缘检测算子得到的边缘图像效果