手勢識別技術(shù)畢業(yè)設(shè)計

1、摘要社會的進步和科技的進展令人們急需一種靠得住、簡便、快捷的手勢識別技術(shù)。近些年來手勢識別由于其具有非接觸的識別方式、快速的識別進程和穩(wěn)固的識別系統(tǒng)等優(yōu)勢受到了人們普遍的關(guān)注。本文基于MATLAB，設(shè)計并實現(xiàn)了一種基于MATLAB的手勢識別系統(tǒng)。第一，文章介紹了研究手勢識別技術(shù)的意義和目的。第二，由于手勢圖像的尺寸、角度、清楚度等問題對手勢識別有超級大的阻礙，因此咱們先對其進行圖像預(yù)處置。本文提供的預(yù)處置方式超級豐碩。最后，重點講述了本文應(yīng)用的手勢識別算法。而且在MATLAB上對手勢識別算法進行仿真。對仿真結(jié)果進行了詳細地分析。關(guān)鍵詞；MATLAB；手勢識別；圖像預(yù)處置ABSTRACTThep

2、rogressofthesocietyandthedevelopmentofscienceandtechnologymakepeopleurgentlyneedareliable,convenientandfastgesturerecognitiontechnology.Gesturerecognitioninrecentyearsbecauseofitsidentificationwithnon-contactway,fastrecognitionprocessandthestabilityoftheadvantagesofrecognitionsystemhasreceivedthewid

3、espreadattention.BasedonMATLAB,thispaperdesignsandrealizesakindofgesturerecognitionsystembasedonMATLAB.First,thispaperintroducestheresearchmeaningandpurposeofgesturerecognitiontechnology.Secondly,asaresultofgestureimageproblemsuchasdimension,Angle,anddefinitionofgesturerecognitionhasgreatinfluence,s

4、oweareonthefirstimagepreprocessing.Thisarticleprovidespretreatmentmethodisveryrich.Finally,focusesontheapplicationofgesturerecognitionalgorithminthispaper.AndgesturerecognitionalgorithmonMATLABsimulation.Thesimulationresultsareanalyzedindetail.Keywords；MATLAB；Handgesturerecognition；Imageprerocessing

5、目錄TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark6 o Current Document 引言1課題的背景和意義1國內(nèi)外研究現(xiàn)狀1 HYPERLINK l bookmark8 o Current Document 手勢識別研究綜述4手勢的概念4手勢識別的意義4手勢識別的要緊內(nèi)容4手勢識別的方式5 HYPERLINK l bookmark10 o Current Document 手勢圖像的格式及大體操作6手勢圖像格式6數(shù)字圖像的表示6數(shù)字圖像的灰度圖6TIFF與BMP圖像格式7通用的圖像操作9圖像的剪切9圖像的縮放9圖像的亮度調(diào)整10 HYPERLINK l bookm

6、ark12 o Current Document 4手勢圖像的預(yù)處置11當把觀看到的手勢圖像轉(zhuǎn)換成可用運算機處置的數(shù)字圖像時，圖像在生成、傳輸或變換進程中會受到各類因素的干擾和阻礙，圖像的畫質(zhì)將會因噪聲而在不同程度上顯現(xiàn)歧變，本文對輸入圖像進行了滑膩、銳化、二值化等預(yù)處置。預(yù)處置的目的是去除圖像中的噪聲，增強圖像中的有效信息，并對輸入方式或其他情愿造成的退化現(xiàn)象進行恢復(fù)，圖像預(yù)處置進程是對圖像的一個過濾進程，要排除干擾保留需要處置的部份，并過濾掉不需要的部份。由于成像設(shè)備在讀入手勢圖像時會擴大取景范圍，其中含很多無效的像素點，這會阻礙以后的處置，增加計算量，因此第一完成的是盡可能準確從讀入圖像

7、中掏出包括被測物體的圖像部份，那個進程的要緊難度在于判定圖像是不是屬于需要保留的部份，且必需保證其準確性，不然將會對下一步圖像分析和判定造成嚴峻的阻礙。11TOC o 1-5 h z圖像滑膩11局部平均法11中值濾波法12中值濾波也是一種局部平均滑膩技術(shù)，它對脈沖干擾和椒鹽的抑制成效好，在抑制隨機噪聲的同時能使邊沿減少模糊。中值濾波法是一種非線形的圖像滑膩方式，它對一個滑動窗口的諸像素灰度排序，用其中值代替窗口中心像素原先的灰度值（假設(shè)窗口中有偶數(shù)個像幸，那么取兩個中間值的平均）。中值濾波的成效與局部平均的成效相較較，中值濾波有以下優(yōu)勢:一、降低噪聲的成效比較明顯;二、在灰度值轉(zhuǎn)變較小的情形下

8、能夠取得專門好的滑TOC o 1-5 h z膩處置;三、降低了圖像邊界部份的模糊程度。12頻域滑膩技術(shù)12圖像的滑膩除能夠在空域中進行外，也能夠在頻域中進行。頻域中的平滑是一維信一號低通濾波器概念在二維圖像中的直接推行。圖像通過二維傅立葉變換后，噪聲頻譜一樣位于空間頻率較高的區(qū)域，而圖像本身的頻率分量那么處于空間頻率較低的區(qū)域內(nèi)，因此能夠通太低通濾波器的方式，使高頻分量受到抑制，從而實現(xiàn)圖像的滑膩。濾波器的數(shù)學(xué)表達式為:12圖像二值化12依照圖像處置的目標要求，需要把多灰度級的圖像變成只有兩個灰度級的圖像，即對圖像進行二值化。設(shè)圖像f(x,y)的灰度值范圍在a,b,二值化闡值設(shè)為T(av=Tv

9、=b),那么二值化處置的一樣式為:12p-參數(shù)法13當預(yù)先明白對象物在圖像中所占的面積比率時，將灰度直方圖中面積比率為P%的點作為閉值，這種方式稱為P一參數(shù)法(p-tilemethod)。但在實際中，己知對象所占的面積比率的狀況超級少見，通常都是依照必然的規(guī)律推算出來例如在書畫作品中，文字部份所占的面積比率一樣情形下是能夠估量出來這時用這種方式來處置時比較有效的。13模式法13當灰度直方圖具有雙峰性的時候，對象物和背景的灰度一樣別離在兩個山峰的周圍，因此，可去山谷的中心點為閉值，這種方式稱為模式法(modemethod)。可是，實際情形中，灰度直方圖不是很滑膩的，會存在一些因小的凹凸而產(chǎn)生的局

10、部極小值，如此給自動判定造成專門大的不便。比較簡單的方式是，先將灰度直方圖進行滑膩處置，再進行閡值的選擇，或是以選出的灰度為中心考查1k的兩點，用此兩點來判定選出的灰度值的點是不是極大值或極小值點。如此的處置方式會產(chǎn)生一些噪聲，但對判定可不能TOC o 1-5 h z造成大的阻礙。13可變閥值法13在不均勻的照明條件下所取得的灰度圖像，采納確信閉值進行二值化的時候，到不到期望的圖像。在這種情形下，有兩種解決方案，一種是當照明強度可用圖像坐標的函數(shù)來表示是，被觀測圖像g(x,y)可用下式來描述:13 HYPERLINK l bookmark14 o Current Document 5MATLA

11、B介紹14 HYPERLINK l bookmark16 o Current Document MATLAB概述14 HYPERLINK l bookmark18 o Current Document MATLAB的功能16 HYPERLINK l bookmark20 o Current Document MATLAB語言特點16 HYPERLINK l bookmark22 o Current Document MATLAB語言的優(yōu)勢18MATLAB數(shù)組與矩陣20 HYPERLINK l bookmark24 o Current Document MATLAB函數(shù)21 HYPERLINK

12、l bookmark28 o Current Document 6基于MATLAB的手勢識別實現(xiàn)方式23手勢表現(xiàn)特點分析23特點提取23手勢識別23MATLAB中手勢識別的仿真25輸入待識別手勢圖片26判定輸贏27結(jié)論29致謝30 HYPERLINK l bookmark34 o Current Document 參考文獻31 HYPERLINK l bookmark36 o Current Document 附錄A源代碼34 HYPERLINK l bookmark38 o Current Document 附錄B英文原文文獻38 HYPERLINK l bookmark66 o Curre

13、nt Document 附錄B中文翻譯48引言課題的背景和意義人與運算機的交互活動愈來愈成為人們口常生活的一個重要組成部份。專門是最近幾年，隨著運算機技術(shù)的迅猛進展，研究符合人機交流適應(yīng)的新穎人機交互技術(shù)變得異樣活躍，也取得了可喜的進步。這些研究包括手勢識別、臉部表情識別、唇讀、頭部運動跟蹤、凝望跟蹤、人臉識別、和體勢識別等等?？偟膩碇v，人機交互技術(shù)己經(jīng)從以運算機為中心慢慢轉(zhuǎn)移到以人為中心，是多種媒體、多種模式的交互技術(shù)?；贛ATLAB的手勢識別研究正是順應(yīng)了這一潮流。手勢是一種自然、直觀、易于學(xué)習(xí)的人機交互手腕。以人手直接作為運算機的輸入設(shè)備，人機之間的通信將再也不需要中間媒體，用戶能夠簡

14、單地概念一種適當?shù)氖謩輥韺χ車臋C械進行操縱。以人手直接作為輸入手腕與其他輸入方式相較較，具有自然性、簡練性，和豐碩性、直接性的特點，因此用運算機來識別手勢提供了一個更自然的人機接口?？墒怯捎谑謩荼旧砭哂械亩鄻有?、多義性和時刻和空間上的不同性等特點，加上人手是復(fù)雜變形體和視覺本身的不適定性，因此基于MATLAB的手勢識別是一個多學(xué)科交叉的、富有挑戰(zhàn)性的研究課題。為了尋覓沖破口，必需研究人機交流中的手勢用法，從而確信合理的研究范圍。手勢識別的研究能夠應(yīng)用于運算機輔助啞語教學(xué)、電視節(jié)目雙語播放、虛擬人的研究、電影制作中的特技處置、動畫的制作、醫(yī)療研究、游戲娛樂等諸多方面，同時也有助于改善和提高聾啞

15、人的生活學(xué)習(xí)和工作條件，為他們供更好的效勞;另外，手勢的研究涉及到教學(xué)、運算機圖形學(xué)、機械人運動學(xué)、醫(yī)學(xué)等多學(xué)科。因此，手勢識別的研究是一個超級成心義的課題。手勢輸入在人機交互中應(yīng)用的精華不在于用來獨立的用作空間指點，而是作為語言、視線、唇語等交互通道提供空間的或其它約束信息，以排除在單通道輸入時存在的歧義，如此就能夠夠以充分性取代精準性。國內(nèi)外研究現(xiàn)狀在新的人機交互領(lǐng)域，國際上己經(jīng)顯現(xiàn)付諸應(yīng)用的人機交互系統(tǒng)，2003年12月，美國密歇根州的Cybernet系統(tǒng)公司開發(fā)出一套名為手勢風(fēng)暴的系統(tǒng)，是公司針對天氣預(yù)報節(jié)目開發(fā)的，主持人能夠通過簡單的手勢來操縱預(yù)報的進程;美國加州圣何塞的Canest

16、a公司在2004年末推出一種新的設(shè)備，它能夠使個人數(shù)字助理(PDA)具有手勢識別功能。該設(shè)備會通過PDA內(nèi)部透鏡在桌面等平面上投射出鍵盤的影像。與此同時，它還會向該“鍵盤”的上方區(qū)域射出一束紅外光。通過檢測紅外光脈沖從離開發(fā)射器、經(jīng)用戶手指反彈后最終回到PDA內(nèi)傳感器的時刻，該設(shè)備能夠精準感知用戶手指在任一時刻的位置。光脈沖的來回程時刻對應(yīng)于特定的距離，依照這些不同的距離能夠得出手指在鍵盤上位置的三維圖像，如此PDA就能夠夠準確地搜集用戶在虛擬鍵盤上的操作信息;美國佐治亞理工學(xué)院有一項用手勢識別減少汽車事故的研究課題，該校的研究小組開發(fā)了名為“手勢面板”的設(shè)備來取代汽車上通常利用的儀表板操縱設(shè)

17、備，司機只需要在指定區(qū)域做出某個手勢，即可調(diào)整車內(nèi)的溫度或音響的音量，而不需要轉(zhuǎn)移對路面的注意力。在基于視覺手勢識別方面，具有代表性的研究功效包括:1991年富士通實驗室完成了對46個手語符號的識別工作；和將戴上尖具有高亮標記的視覺手套的手勢作為系統(tǒng)的輸入，可識別7種手勢；Starner等在對美國手語中帶有詞性的40個辭匯隨機組成的短句子識別率達到；和從視頻錄像中提取特點，采納HMM技術(shù)識別262個孤立詞，正確率為;另外，Vogler與Metaxas將兩種方式結(jié)合用于美國手語識別，交互采納一個位置跟蹤器及三個相互垂直的攝像機作為手語輸入設(shè)備，完成了53個孤立詞的識別，識別率為%。利用數(shù)據(jù)手套等

18、典型傳感設(shè)備的方式中，CMU的ChristopherLee和Xu在1995年完成了一個操縱機械人的手勢操縱系統(tǒng)；用PowerGloves作為手語輸入設(shè)備，識別由95個孤立詞組成的詞聚集，正確率為80%。面對如此多的新型用戶接口，有分析家指出：簡便性和直觀性是其是不是成功的關(guān)鍵標準在我國，哈爾濱工業(yè)大學(xué)的吳江琴、高文等給出了ANN與HMM的混合方式作為手語的訓(xùn)練識別方式，以增加識別方式的分類特性和減少模型的估量參數(shù)的個數(shù)，將ANN-HMM混合方式應(yīng)用于有18個傳感器的CyberGlove型號數(shù)據(jù)手套的中國手語識別系統(tǒng)中，孤立詞識別率為90%，簡單語句級識別率為92%。接下來高文等又選取Cyber

19、glove型號數(shù)據(jù)手套作為手語輸入設(shè)備，并采納了DGMM(ynamicGaussianMixtureMode)為系統(tǒng)的識別技術(shù)，即利用一個隨時刻轉(zhuǎn)變的具有M個分量的混合GaussianN一元混合密度來模型化手語信號，可識別中國手語字典中274個詞條，識別率為%。與基于HMM的識別系統(tǒng)比較，這種模型的識別精度與HMM模型的識別精度相當，其訓(xùn)練和識別速度比HMM的訓(xùn)練與識別速度有明顯的改善。他們?yōu)榱诉M一步提高識別速度，識別模塊當選取了多層識別器，可識別中國手語字典中的274個詞條，識別率為%。與基于單個DGMM的識別系統(tǒng)比較，這種模型的識別精度與單個DGMM模型的識別精度大體相同，但其識別速度比單

20、個DGMM的識別速度有明顯的提高。2000年在國際上他們第一次實現(xiàn)了5000詞以上的持續(xù)中國手語識別系統(tǒng)。另外，清華大學(xué)祝遠新、徐光裕等給出了一種基于視覺的動態(tài)孤立手勢識別技術(shù)，借助于圖像運動的變階參數(shù)模型和魯棒回歸分析，提出一種基于運動分割的圖像運動估量方式，基于圖像運動參數(shù)，構(gòu)造了兩種表現(xiàn)轉(zhuǎn)變模型別離作為手勢的表現(xiàn)特點，利用最大最小優(yōu)化算法來創(chuàng)建手勢參考模板，并利用基于模板的分類技術(shù)進行識別，對12種手勢的識別率超過90%;在進一步研究中，他們又給出了有關(guān)持續(xù)動態(tài)手勢的識別，融合手勢運動信息和皮膚顏色信息，進行復(fù)雜背景下的手勢分割，通過結(jié)合手勢的時序信息、運動表現(xiàn)及形狀表現(xiàn)，提出動態(tài)手勢的

21、時空表現(xiàn)模型，并提出基于顏色、運行和形狀等多模式信息的分層融合策略抽取時空表觀模型的參數(shù)。最后，提出動態(tài)時空規(guī)整算法用于手勢識別，對12種手勢，平均識別率高達97%。臺灣大學(xué)的Liang等人利用單個VPL數(shù)據(jù)手套作為手語輸入設(shè)備，可識別臺灣手語講義中的250個大體詞條，識別率為%。手勢識別研究綜述手勢的概念由于手勢(gesture)本身具有多樣性和多義性，具有在時刻空間上的不同性加上不同文化背景的阻礙對手勢的概念是不同的。那個地址把手勢概念為:手勢是人手或手和臂結(jié)合所產(chǎn)生的各類姿勢和動作，它包括靜態(tài)手勢(指姿態(tài)，單個手形)和動態(tài)手勢(指動作，由一系列姿態(tài)組成)。靜態(tài)手勢對應(yīng)模型參數(shù)空間里的一個

22、點，而動態(tài)手勢對應(yīng)著模型參數(shù)空間里的一條軌跡，需要利用隨時刻轉(zhuǎn)變的空間特點來表述。手勢和姿勢(posture)的要緊區(qū)別在于姿勢更為強調(diào)手和軀體的形態(tài)和狀態(tài)而手勢更為強調(diào)手的運動。手勢識別的意義目前，手勢識別技術(shù)的應(yīng)用在當前是比較熱點的研究課題，已經(jīng)有了相當豐碩的手勢識別理論研究，并有很多的應(yīng)用實踐。由于人們的研究目的需求不同，在具體的處置方面就產(chǎn)生了不同的處置技術(shù)。將運算機手勢識別技術(shù)應(yīng)用于圖書館虛擬現(xiàn)實導(dǎo)航系統(tǒng)當中，利用戶能夠身臨其境的以自然的方式，在虛擬的場景中取得真實的感受成為一種可能。用手勢進行人機交互十分自然、高效。以人手直接作為輸入手腕與其它輸入方式相較較，具有自然性、簡練性和豐

23、碩性、直接性的特點。因此，用運算機來識別手勢提供了一個更自然的人機接口。利用運算機手勢識別技術(shù)去識別用戶輸入的手勢動作，并依照其識別的結(jié)果去驅(qū)動圖書館虛擬現(xiàn)實導(dǎo)航系統(tǒng)，用戶將擺脫諸多外部硬件設(shè)備的限制，解放軀體，自由的在空間中以簡單的手勢動作驅(qū)動應(yīng)用。因此，研究手勢識別技術(shù)的實現(xiàn)，并利用運算機手勢去操作圖書館虛擬現(xiàn)實導(dǎo)航系統(tǒng)具有現(xiàn)實意義。手勢識別的要緊內(nèi)容針對手勢輸入技術(shù)和方式的研究，采納基于運算機視覺的手勢輸入方法，識別自然手勢，令人機交互加倍靈活、方便。一一分析手勢識別各環(huán)節(jié)的技術(shù)，對手勢圖像進行處置、分割、特點提取、匹配，選取適合技術(shù)，設(shè)計圖書館虛擬現(xiàn)實導(dǎo)航系統(tǒng)方案。圖手勢識別流程圖結(jié)合

24、以上各項研究功效，應(yīng)用VC+開發(fā)工具，構(gòu)建圖書館虛擬現(xiàn)實導(dǎo)航系統(tǒng)。實驗以上研究的各項關(guān)鍵技術(shù)，并進行評測和驗證。手勢識別的方式在基于形狀特點的識別算法中，咱們在邊界圖像的基礎(chǔ)上依照手勢區(qū)域的形狀特點對手勢圖像進行粗分類，依照手勢圖像中手指的方向及數(shù)量把手勢圖像分成向上、向右、向劣等類別，然后別離在邊界圖像和二值圖像的中提取手勢圖像面積、周長、重心距等特點，組成s維特點向量，最后采納類似度進行模板匹配，實現(xiàn)對字母手勢的細分類;在基于傅立葉描述子的識別算法中。第一采納八鄰域搜索法對二值化的手勢圖像進行邊緣檢測，取得連通的手勢外輪廓，然后計算邊界點序列的傅立葉系數(shù)取得傅立葉描述子，并將傅立葉描述子進

25、行歸一化，構(gòu)建手勢圖像的特點向量，最后通過計算輸入手勢的特點向量與樣本庫中每一圖像的特點向量的歐式距離，判定輸入圖像與樣本圖像間的匹配程度，咱們把待識輸入圖像歸為距離最小的那一類。實驗對中國手語中字母手勢進行識別，取得了較好的成效。本文采納的識別流程如圖：輸入圖片二)圖片預(yù)處理二特征提取二手勢識別手勢圖像的格式及大體操作為了使運算性能夠?qū)Ω黝惉F(xiàn)象進行分類識別，要用運算性能夠運算的符號來表示所研究的對象。通常輸入對象的信息有三種類型:（1）二維圖像如文字、指紋、地圖、照片這種對象。（2）一維波形如腦電圖、心電圖、機械振動波形等。（3）物理參量和邏輯值前者如在疾病診斷中病人的體溫及各類化驗數(shù)據(jù)等;

26、后者如對某參量正常與否的判定或?qū)Σ“Y有無的描述，如疼與不疼，可用邏輯值0和1來表示。在引入模糊邏輯的系統(tǒng)中，這些值還能夠包括模糊邏輯值，比如專門大、大、比較大等。在手勢識別中，處置的對象是手勢的照片，咱們提取數(shù)據(jù)的目標確實是將手勢的圖像用一個特點向量來表示出來。在本文中所處置的圖片要緊有TIFF與BMP兩種格式，TIFF格式相對來講要復(fù)雜一些，能夠存儲的圖像也要豐碩得多，它能夠存儲多張圖片，還能夠存儲多種緊縮格式的圖片，而BMP格式的圖片簡單、通用，一樣在應(yīng)用程序中能夠方便的顯示。因此咱們的工作除熟悉多種格式的圖像文件之外，還包括實現(xiàn)多種格式圖像文件之間的彼此轉(zhuǎn)換，并最終提掏出表示圖像的特點向

27、量。手勢圖像格式數(shù)字圖像的表示數(shù)字圖像的表示方式能夠分為兩類:位圖方式和矢量方式。位圖方式該方式將一副圖像劃分為一張柵格，格中每一部份（像素）或色彩單獨記錄，位圖中的一個數(shù)據(jù)點的位置決定了該數(shù)據(jù)點所代表的像素，即數(shù)據(jù)點與圖像對應(yīng)，“位圖”由此而來，位圖適用于色彩、陰影或形狀轉(zhuǎn)變負責(zé)的圖像，如照片、繪畫或數(shù)字化視頻等。矢量方式這種方式用一系列線段或其他造型描述一副圖像，它適合與線型圖等簡魚的國戒成圖像。數(shù)字圖像的灰度圖灰度又稱為“Graysacle，它代表像素的亮度值。在一副黑白照片中，不是簡單的非黑即白，而是慢慢過渡的，他們可區(qū)分為不同的亮度品級即灰度級?；叶葎澐衷郊殻侥軠蚀_的再現(xiàn)圖像。目前

28、普遍采納的是256灰度級，即每一個像素的灰度用一個字節(jié)（a位）表示，其中0表示全黑，256表示全白。TIFF與BMP圖像格式TIFF圖像文件要緊由三種數(shù)據(jù)組合而成：表頭、標識信息區(qū)和圖像數(shù)據(jù)區(qū)。表頭信息指出了標識信息區(qū)在文件中的地址，而標識信息區(qū)由一組標志信息組成，它們表示出了TIFF圖像所有的屬性而且指明了圖像數(shù)據(jù)區(qū)的地址，圖像數(shù)據(jù)區(qū)將圖像的像素數(shù)據(jù)以自上而下，自左到右的順序依次寄存。它們的關(guān)系如下圖：TIFF表頭數(shù)據(jù)標識信息區(qū)圖像數(shù)據(jù)區(qū)圖關(guān)系圖假設(shè)標識信息區(qū)結(jié)尾的標志參數(shù)不為0，那么該參數(shù)就表示下一個標識信息區(qū)的地址，在TIFF圖像中，每一個標識信息區(qū)和一個圖像數(shù)據(jù)區(qū)就表示一幅圖像，因此假

29、設(shè)文件中含有多個標識信息區(qū)就說明該文件中存儲了多幅圖像BMP圖像文件也分為三部份:表頭、調(diào)色板和圖像數(shù)據(jù)。表頭長度固定為54個字節(jié)，里面包括了圖像所有屬性的數(shù)據(jù)包括寬度、高度、顏色信息等。調(diào)色板數(shù)據(jù)中每一種顏色以四個字節(jié)來表示，它們別離是Blue分量、Green分量、Red分量和一個保留值。在BMP圖像文件中，圖像的數(shù)據(jù)以自下而上，自左到右的順序寄存，而且必需保證每行的數(shù)據(jù)必需是4個字節(jié)的整數(shù)倍。BMP圖像文件中各部份內(nèi)容超級緊湊，因此省去了標志相應(yīng)地址的信息。TIFF圖像和BMP圖像在調(diào)色板數(shù)據(jù)方面存在著不同，這在實現(xiàn)兩種格式圖像的轉(zhuǎn)換時超級重要。在BMP圖像中除全彩色RGB圖像之外，所有不

30、超過256色的圖像必需帶有調(diào)色板信息，即便是單色圖像也不例外;而在T環(huán)F圖像中有三種情形能夠不帶有調(diào)色板信息，一是24位真彩色圖像，二是單色圖像，三是256色灰度圖像。表描述了兩種格式圖像在調(diào)色板數(shù)據(jù)方面的不同。表TIFF格式與BMP格式的圖像調(diào)色板比較TIFF格式圖像BMP格式圖像單色圖像（2色）無有16色圖像有有256色彩色圖像有有256色灰度圖像無有24位全彩色圖像無無為了實現(xiàn)兩種格式圖像之間的順利轉(zhuǎn)換，專門是從TIFF圖像到BMP圖像，需要填充相應(yīng)的調(diào)色板信息。通過觀看咱們能夠發(fā)覺要填充的調(diào)色板信息存在某種規(guī)律，關(guān)于單色圖像，它所對應(yīng)的調(diào)色板信息包括兩種顏色，這兩種顏色的RGB表示別離

31、為白（255,255，255）和黑（0，0，0）它將黑與白之間的灰度顏色分成了256個品級假定白（255，255，255）對應(yīng)的品級為255,黑（0，0，0）對應(yīng)的品級為0，那么關(guān)于0到255之間的任一個灰度品級k,能夠用相應(yīng)的RGB顏色（k,k，k）來表示。如此咱們就能夠順利地將TIFF圖像文件轉(zhuǎn)換成BMP文件，而反過來操作那么比較簡單，只需要在處置單色圖像和256色灰度圖像時去除相應(yīng)的調(diào)色板信息即可。由于兩種圖像格式的不同，提取數(shù)據(jù)和存儲圖像數(shù)據(jù)的操作是不同的，但在提掏出了圖像的數(shù)據(jù)以后，所進行的任何圖像處置操作就與圖像原有的格式再也不相關(guān)，因此咱們在處置圖像時設(shè)計了三個圖像類：CTifT

32、mage、CbmpImage,Clmage,其中CTifImage專門用于TIFF格式圖像的處置，CBmpImage專門用于BMF格式圖像的處置，這兩個類都繼承于類Cimage，在CImage中包括了圖像數(shù)據(jù)提取與存儲的接口、圖像處置的一些通用操作如剪切、縮放、旋轉(zhuǎn)、二值化等等。如此所有特定格式圖像數(shù)據(jù)提取與存儲的細節(jié)將封裝在相應(yīng)的派生類中，關(guān)于利用圖像類（Cimage）的用戶來講，只需要明白基類的接口就能夠夠了。通過這種設(shè)計，咱們還能夠在不阻礙已有的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的情形下實現(xiàn)其它格式圖像的處置，因此具有專門好的擴展性。通過以上多種格式圖像的處置，咱們將取得圖像數(shù)據(jù)的矩陣表示，假定圖像的寬度為W,圖

33、像的高度為H,那么取得的矩陣能夠用以下的二維數(shù)組來表示：PixelArrayx,y其中OvxvW八OvyvH由于在現(xiàn)實中取得的手勢圖像的色彩不一，有全彩色的，也有黑白的（即256色灰度圖像，如身份證照片）0256色灰度圖像能夠?qū)ｉT好的保留手勢圖像的特點，為了便于咱們進行圖像處置與分析，因此咱們將輸入的手勢圖像統(tǒng)一轉(zhuǎn)換為256色灰度圖像。如此，獲取的像素矩陣中任一像素的取值范圍為(0255)在以下的步驟中，咱們處置的對象確實是那個二維的像素數(shù)組。通用的圖像操作手勢識別中的經(jīng)常使用圖像操作包括圖像的剪切、圖像的縮放、圖像的旋轉(zhuǎn)和圖像的亮度調(diào)整。咱們以PixelArrayx,y來表示原有圖像的二維像

34、素矩陣，原有圖像的高度用H來表示，原有圖像的寬度用W來表示，用PixelArrayNewx,y來表示結(jié)果圖像的二維像素矩陣，結(jié)果圖像的高度為HNew,寬度為Wnew。圖像的剪切圖像的剪切操作的函數(shù)原型為voidCimage：Clipimage(CReet&reet)，需要輸入的參數(shù)為要剪切的圖像的具體的位置，即要剪切圖像左上角的位置和右下角的位置。假定要剪切圖像左上角位置為(left,top)，右下角的位置為(right,bottom)那么咱們只需要調(diào)整圖像的寬度為(right-left)，調(diào)整圖像的高度為(bottom-top)，從圖像的二維數(shù)組中提取左上角到右下角之間的數(shù)據(jù)。剪切后圖像的數(shù)

35、據(jù)能夠表示為:PixelArrayx,y其中l(wèi)eftvxvright八topyvbottom圖像的縮放圖像的縮放操作的函數(shù)原型為voidCimageCollapseOrExpandlmage(doubledbRatioX,doubledbRatioY)e輸入的參數(shù)為圖像水平方向需要縮放的尺度和圖像垂直方向需要縮放的尺度。假定水平方向縮放的比例為a，垂直方向縮放的比例為b,那么，縮放后圖像的高度為bH縮放后圖像的寬度為aW，關(guān)于原有圖像的任一點PixelArray(x,y)，在縮放后對應(yīng)的像素為:PixeIArrayi,jaxviva(x+l)“by=T時W當f(x,y)vT時g(x,y)是二值

36、圖像，通常咱們用1來表示對象物(黑色區(qū)域)，用0來表示背景區(qū)域(白色區(qū)域)。對閉值T的選擇有多種方式，它決定著二值圖像的質(zhì)量。依照閉值T的選擇方式，圖像二值化可分為以下幾種。p-參數(shù)法當預(yù)先明白對象物在圖像中所占的面積比率時，將灰度直方圖中面積比率為P%的點作為閉值，這種方式稱為P一參數(shù)法(p-tilemethod)。但在實際中，己知對象所占的面積比率的狀況超級少見，通常都是依照必然的規(guī)律推算出來例如在書畫作品中，文字部份所占的面積比率一樣情形下是能夠估量出來這時用這種方式來處置時比較有效的。模式法當灰度直方圖具有雙峰性的時候，對象物和背景的灰度一樣別離在兩個山峰的周圍，因此，可去山谷的中心點

37、為閉值，這種方式稱為模式法(modemethod)?？墒?，實際情形中，灰度直方圖不是很滑膩的，會存在一些因小的凹凸而產(chǎn)生的局部極小值，如此給自動判定造成專門大的不便。比較簡單的方式是，先將灰度直方圖進行滑膩處置，再進行閡值的選擇，或是以選出的灰度為中心考查1k的兩點，用此兩點來判定選出的灰度值的點是不是極大值或極小值點。如此的處置方式會產(chǎn)生一些噪聲，但對判定可不能造成大的阻礙?？勺冮y值法在不均勻的照明條件下所取得的灰度圖像，采納確信閉值進行二值化的時候，到不到期望的圖像。在這種情形下，有兩種解決方案，一種是當照明強度可用圖像坐標的函數(shù)來表示是，被觀測圖像g(x,y)可用下式來描述：g(x,y)

38、=c(x,y)f(x,y)其中，f(x,y)是在均勻照明條件下的圖像，c(x,y)是表示照明不均勻的程度系數(shù)。另一種方案是把圖像分成假設(shè)干個子區(qū)域，在各個子區(qū)域中計算其灰度直方圖。若是在子區(qū)域中同時存在背景和對象物，那么其灰度直方圖呈雙峰，這時可用模式法等進行二值化處置這種情形下，每一個子區(qū)域一樣都不相同，這種二值化方式稱為可變閉值法(variablethresholdselectionmethod)。MATLAB介紹MATLAB概述MATLAB，MatrixLaboratory的縮寫，是由Mathworks公司開發(fā)的一套用于科學(xué)工程計算的可視化高性能語言，具有壯大的矩陣運算能力。它集數(shù)值分析

39、、矩陣運算、信號處置和圖形顯示于一體，組成了一個界面友好的用戶環(huán)境，在那個環(huán)境中，問題與求解都能方便地以數(shù)學(xué)的語言（主若是矩陣形式）或圖形方式表達出來。與大伙兒經(jīng)常使用的Fortran和C等高級語言相較，MTALAB的語法規(guī)那么更簡單，更切近人的思維方式，被稱為“草稿紙式的語言”。MATLAB最初作為矩陣實驗室，要緊向用戶提供一套超級完善的矩陣運算命令。隨著數(shù)值運算的演變，它慢慢進展成為各類系統(tǒng)仿真、數(shù)字信號處置、科學(xué)可視化的通用標準語言。在科學(xué)研究和工程應(yīng)用的進程中，往往需要大量的數(shù)學(xué)計算，傳統(tǒng)的紙筆和運算機已經(jīng)不能從全然上知足海量計算的要求，一些技術(shù)人員嘗試利用Basic，F(xiàn)ortran，

40、C/C+等語言編寫程序來減輕工作量。但編程不單單需要把握所用語言的語法，還需要對相關(guān)算法進行深切分析，這對大多數(shù)科學(xué)工作者而言有必然的難度。與這些語言相較，MATLAB的語法更簡單，更切近人的思維方式。用MATLAB編寫程序，猶如在一張演算紙上排列公式和求解問題一樣高效率，因此被稱為“科學(xué)便箋式”的科學(xué)工程計算語言。Matlab誕生于20世紀70年代，它的編寫者是ClevelMoler博士和他的同事。那時，他們利用Fortran開發(fā)了兩個子程序庫ELSPACK和LINPACK。這兩個程序庫是要求解線性方程的程序庫?？墒?，CleveMoler發(fā)覺學(xué)生利用這兩個程序庫有困難，要緊問題是因為接口程序

41、不行寫，很花費時刻。于是，CleveMoler自己動手，在業(yè)余時刻里編寫了ELSPACK和LINPACK的接口程序。CleveMoler給那個接口程序取名為MATLAB，意為矩陣（Matrix）和實驗室（Laboratory）的組合。以后幾年，MATLAB作為免費軟件在大學(xué)里被普遍利用，深受大學(xué)生的喜愛。1983年早春，CleveModer到Stanford大學(xué)訪問，作為工程師的JohnLittle受到了MATLAB的深深吸引，他靈敏地發(fā)覺到MATLAB在工程領(lǐng)域潛在的應(yīng)用天地。同年，他和CleveModer、SteveBangert一路用C語言合作開發(fā)了第二代專業(yè)版MATLAB。從這一代起，

42、MATLAB的核心利用C語言來編寫，而且在具有數(shù)值計算能力的基礎(chǔ)上，具有了數(shù)據(jù)視圖的功能。1984年，CleveMoler和JohnLittle成立了MathWorks公司，正式把MATLAB推向場，并繼續(xù)進行MATLAB的開發(fā)。MathWorks公司1993年推出MATLAB,1995年推出MATLAB版（For），1997年推出，2000年9月發(fā)布了MATLAB7,2006年3月發(fā)布了MATLAB2006a，2006年9月發(fā)布了MATLAB2006b，2007年3月發(fā)布了最新的MATLABR2007。每一個新版本的推出都使MATLAB有了長足的進步一一界面愈來愈友好，內(nèi)容愈來愈豐碩，功能愈

43、來愈壯大，幫忙系統(tǒng)愈來愈完善。MATLAB擅長數(shù)值計算，能處置大量的數(shù)據(jù)，而且效率比較高。MathWorks公司在此基礎(chǔ)上增強了MATLAB的符號計算、文字處置、可視化建模和實時操縱能力，增強了MATLAB的市場競爭力，使MATLAB成為市場主流的數(shù)值計算軟件。MATLAB產(chǎn)品族是支持從概念設(shè)計、算法開發(fā)、建仿照真到實時實現(xiàn)的理想的集成環(huán)境。不管進行科學(xué)研究仍是產(chǎn)品開發(fā)，MATLAB產(chǎn)品族都是必不可少的工具。在現(xiàn)今30多個數(shù)學(xué)類科技應(yīng)用軟件中，就軟件數(shù)學(xué)處置的原始內(nèi)核而言，可分為兩大類。一類是數(shù)值計算型軟件，如MATLAB、Xmath、Gauss等，這種軟件擅長數(shù)值計算，對處置大量數(shù)據(jù)效率高；

44、另一類是數(shù)學(xué)分析型軟件，如MathematicalMaple等,這種軟件以符號計算見長，能給出解析解和任意精度解，其缺點是處置大量數(shù)據(jù)時效率較低。MathWorks公司順應(yīng)多功能需求之潮流，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、文字處置、可視化建模和實時操縱能力，開發(fā)了適合多學(xué)科、多部門要求的新一代科技應(yīng)用軟件MATLAB。通過量年的國際競爭，MATLAB已經(jīng)占據(jù)了數(shù)值型軟件市場的主導(dǎo)地位。在MATLAB進入市場前，國際上的許多應(yīng)用軟件包都是直接以FORTRAN和C語言等編程語言開發(fā)的。這種軟件的缺點是利用面窄、接口簡陋、程序結(jié)構(gòu)不開放和沒有標準的基庫，很難適

45、應(yīng)各學(xué)科的最新進展，因此很難推行。MATLAB的顯現(xiàn)，為各國科學(xué)家開發(fā)學(xué)科軟件提供了新的基礎(chǔ)。在MATLAB問世不久的20世紀80年代中期，原先操縱領(lǐng)域里的一些軟件包紛紛被淘汰或在MATLAB上重建。MATLAB的功能MATLAB的核心是一個基于矩陣運算的快速說明程序，它交互式地同意用戶輸入的各項命令，輸出計算結(jié)果。MATLAB提供了一個開放式的集成環(huán)境，用戶能夠運行系統(tǒng)提供的大量命令，包括數(shù)值計算、圖形繪制和代碼編制等。具體來講，MATLAB具有以下功能。（1）數(shù)據(jù)可視化功能（2）矩陣運算功能。（3）大量的工具箱。（4）畫圖功能。（5）GUI設(shè)計。（6）Simulink仿真。進入MATLAB

46、以后，會看到一個MATLABCommandWindow，稱為命令窗，它是最要緊的窗口，既是鍵入命令也是顯示計算結(jié)果的地址。另外還有一個編程窗，專門用來編輯應(yīng)用程序。還有一個主窗口，用來記錄已利用過的歷史命令和已打開的目錄，方便利用者查找。若是畫圖還會自動彈出一個畫圖窗,專門用來顯示繪制的圖形。MATLAB一樣有3種進行計算的方式，第1種就猶如利用計算器，直接輸入數(shù)值和運算符，當即從屏幕上取得結(jié)果。第2種先對變量賦值，然后再輸入由變量組成的表達式，也可當即取得結(jié)果。第3種，確實是采納編程的方式來解決較復(fù)雜的，諸如含有判定、循環(huán)、迭代、遞歸等算法的較復(fù)雜的問題。上述方式中，第2和第3包括了數(shù)組和矩

47、陣運算，只要概念了數(shù)組和矩陣變量，就能夠夠猶如一般代數(shù)運算一樣直接用變量進行數(shù)學(xué)運算，十分方便。MATLAB語言特點（1）編程效率高MATLAB是一種面向科學(xué)與工程計算的高級語言，許諾用數(shù)學(xué)形式的語言來編寫程序，比BASIC、FORTRAN和C等語言加倍接近人書寫計算公式的思維方式，用MATLAB編寫程序猶如在演算紙上排列出公式與求解問題一樣。因此,MATLAB語言也能夠通俗地稱為“演算紙”式科學(xué)算法語言，正是由于它編寫簡單，因此編程效率高，易學(xué)易懂。（2）用戶利用方便MATLAB語言是一種說明執(zhí)行的語言，它靈活、方便，調(diào)試手腕豐碩，調(diào)試速度快。人們用任何一種語言編寫程序和調(diào)試程序一樣都要通過

48、4個步驟：編輯、編譯、連接，和執(zhí)行和調(diào)試。各個步驟之間是順序關(guān)系，編程的進程確實是在它們之間做瀑布型的循環(huán)。MATLAB語言與其他語言相較，把編輯、編譯、連接和執(zhí)行融為一體。它能在同一界面上進行靈活操作，快速排除輸入程序中的書寫錯誤、語法錯誤，乃至語義錯誤，從而加速了開發(fā)者編寫、修改和調(diào)試程序的速度，能夠說，在編程和調(diào)試進程中它是一種比VisualBaisc還要簡單的語言。具體地說，在運行MATLAB時，若是直接在命令行輸入MATLAB語句（命令），包括挪用M文件的語句，每輸入一條語句，就會當即對其進行處置，完成編譯、連接和運行的全進程。又如，將MATLAB源程序編輯為M文件時，由于MATLA

49、B磁盤文件也是M文件，因此編輯后的源文件就可直接運行，而不需要進行編譯和連接。在運行M文件時，若是有錯誤，運算機屏幕上就會給出詳細的犯錯信息，使它通過修改后再執(zhí)行，直到正確為止。因此，MATLAB語言不僅是一種語言，廣義上更能夠稱為一種語言開發(fā)系統(tǒng)、語言調(diào)試系統(tǒng)。（3）擴充能力強，交互性好高版本的MATLAB語言擁有豐碩的庫函數(shù)，在進行復(fù)雜的數(shù)學(xué)運算時能夠直接挪用，而且MATLAB的庫函數(shù)同用戶文件在形成上一樣，因此用戶文件也能夠作為MATLAB的庫函數(shù)被挪用。因此，開發(fā)者能夠依照自己的需要方便地成立和擴充新的庫函數(shù)，以便提高MATLAB的利用效率和擴充它的功能。另外，為了充分利用FORTRA

50、N語言中方便地利用MATLAB的數(shù)值計算功能，這些良好的交互性使程序員能夠利用以前編寫過的程序，減少重復(fù)性工作，也使編寫的程序具有可重復(fù)利用的價值。（4）移植性和開放性好MATLAB是用C語言編寫的，而C語言的可移植性專門好。于是，MATLAB能夠很方便地被移植到能運行C語言的操作平臺上。MATLAB適合的工作平臺有Windows系列、UNIX、Linux、VMS和PowerMac。除內(nèi)部函數(shù)外，MATLAB所有的核心文件和工具箱文件都是公布的，都是可讀可寫的源文件，用戶能夠通過對源文件的修改和自己編程組成新的工具箱。（5）語句簡單，內(nèi)涵豐碩MATLAB語言中最大體最重要的成份是函數(shù)，其一樣形

51、式為a,b,c.=fun（d,e,f,.）,即一個函數(shù)由函數(shù)名、輸入變量Qe,f,.”和輸出變量“a,b,c,.J組成。同一個函數(shù)名、不同數(shù)量的輸入變量及不同數(shù)量的輸出變量，代表著不同的含義。這不僅使MATLAB的庫函數(shù)功能更豐碩，而且大大減小了所需要的磁盤空間，使得用MATLAB編寫的M文件簡單、短小而高效。（6）高效方便的矩陣和數(shù)組運算MATLAB語言像BASIC、FORTRAN和C語言一樣規(guī)定了矩陣的算術(shù)運算符、關(guān)系運算符、邏輯運算符、條件運算符及賦值運算符，而且這些運算符大部份能夠原封不動地照搬到數(shù)組間的運算中，有些運算符只要增加“.”就可用于數(shù)組間的運算。另外，它不需要概念數(shù)組的維數(shù)

52、，只需要給出矩陣的函數(shù)、特殊矩陣專門的庫函數(shù)，使之在求解諸如信號處置、建模、系統(tǒng)識別、操縱、優(yōu)化等領(lǐng)域的問題時，顯得加倍簡捷、高效，這是其他高級語言所不能比擬的。在此基礎(chǔ)上，高版本的MATLAB已慢慢擴展到科學(xué)及工程計算的其他領(lǐng)域。因此，不久的以后，它必然能名不虛傳地成為“全能演算紙”式的科學(xué)算法語言。（7）方便的畫圖功能MATLAB的畫圖功能是十份方便的，它有一系列畫圖函數(shù)，如線性坐標、對數(shù)坐標、半對數(shù)坐標及極坐標。利歷時均只需要挪用不同的畫圖函數(shù)，在圖上標出圖題、XY軸標注，格（柵）繪制也只需要挪用相應(yīng)的命令，簡單易行。另外，在挪用畫圖函數(shù)時能夠通過調(diào)整自變量給出不變顏色的點、線、復(fù)線或多

53、重線。這種為科學(xué)研究著想的設(shè)計是其他通用的編程語言所不及的。MATLAB語言的優(yōu)勢（1）友好的工作平臺和編程環(huán)境MATLAB由一系列工具組成。這些工具方便用戶利用MATLAB的函數(shù)和文件，其中許多工具采納的是圖形用戶界面。包括MATLAB桌面和命令窗口、歷史命令窗口、編輯器和調(diào)試器、途徑搜索和用于用戶閱讀幫忙、工作空間、文件的閱讀器。隨著MATLAB的商業(yè)化和軟件本身的不斷升級，MATLAB的用戶界面也愈來愈精致，加倍接近Windows的標準界面，人機交互性更強，操作更簡單。而且新版本的MATLAB提供了完整的聯(lián)機查詢、幫忙系統(tǒng)，極大的方便了用戶的利用。簡單的編程環(huán)境提供了比較完備的調(diào)試系統(tǒng)，

54、程序沒必要通過編譯就能夠夠直接運行，而且能夠及時地報告顯現(xiàn)的錯誤及進行犯錯緣故分析。（2）簡單易用的程序語言Matlab一個高級的矩陣/陣列語言，它包括操縱語句、函數(shù)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、輸入和輸出和面向?qū)ο缶幊烫攸c。用戶能夠在命令窗口中將輸入語句與執(zhí)行命令同步，也能夠先編寫好一個較大的復(fù)雜的應(yīng)用程序（M文件）后再一路運行。新版本的MATLAB語言是基于最為流行的C+語言基礎(chǔ)上的，因此語法特點與C+語言極為相似，而且加倍簡單，加倍符合科技人員對數(shù)學(xué)表達式的書寫格式。使之更利于非運算機專業(yè)的科技人員利用。而且這種語言可移植性好、可拓展性極強，這也是MATLAB能夠深切到科學(xué)研究及工程計算各個領(lǐng)域的重要緣故

55、。（3）壯大的科學(xué)運算機數(shù)據(jù)處置能力MATLAB是一個包括大量計算算法的集合。其擁有600多個工程中要用到的數(shù)學(xué)運算函數(shù)，能夠方便的實現(xiàn)用戶所需的各類計算功能。函數(shù)中所利用的算法都是科研和工程計算中的最新研究功效，而前通過了各類優(yōu)化和容錯處置。在通常情形下，能夠用它來代替底層編程語言，如C和C+。在計算要求相同的情形下，利用MATLAB的編程工作量會大大減少。MATLAB的這些函數(shù)集包括從最簡單最大體的函數(shù)到諸如矩陣，特點向量、快速傅立葉變換的復(fù)雜函數(shù)。函數(shù)所能解決的問題其大致包括矩陣運算和線性方程組的求解、微分方程及偏微分方程的組的求解、符號運算、傅立葉變換和數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析、工程中的優(yōu)化問題

56、、稀疏矩陣運算、復(fù)數(shù)的各類運算、三角函數(shù)和其他初等數(shù)學(xué)運算、多維數(shù)組操作和建模動態(tài)仿真等。（4）超卓的圖形處置功能圖形處置功能MATLAB自產(chǎn)生之日起就具有方便的數(shù)據(jù)可視化功能，以將向量和矩陣用圖形表現(xiàn)出來，而且能夠?qū)D形進行標注和打印。高層次的作圖包括二維和三維的可視化、圖象處置、動畫和表達式作圖?？捎糜诳茖W(xué)計算和工程畫圖。新版本的MATLAB對整個圖形處置功能作了專門大的改良和完善，使它不僅在一樣數(shù)據(jù)可視化軟件都具有的功能（例如二維曲線和三維曲面的繪制和處置等）方面加倍完善，而且關(guān)于一些其他軟件所沒有的功能（例如圖形的光照處置、色度處置和四維數(shù)據(jù)的表現(xiàn)等），MATLAB一樣表現(xiàn)了超卓的處置

57、能力。同時對一些特殊的可視化要求，例如圖形對話等，MATLAB也有相應(yīng)的功能函數(shù)，保證了用戶不同層次的要求。另外新版本的MATLAB還著重在圖形用戶界面（GUI）的制作上作了專門大的改善，對這方面有特殊要求的用戶也能夠取得知足。（5）應(yīng)用普遍的模塊集合工具箱MATLAB對許多專門的領(lǐng)域都開發(fā)了功能壯大的模塊集和工具箱。一樣來講，它們都是由特定領(lǐng)域的專家開發(fā)的，用戶能夠直接利用工具箱學(xué)習(xí)、應(yīng)用和評估不同的方式而不需要自己編寫代碼。目前，MATLAB已經(jīng)把工具箱延伸到了科學(xué)研究和工程應(yīng)用的諸多領(lǐng)域，諸如數(shù)據(jù)搜集、數(shù)據(jù)庫接口、概率統(tǒng)計、樣條擬合、優(yōu)化算法、偏微分方程求解、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、小波分析、信號處置

58、、圖像處置、系統(tǒng)辨識、操縱系統(tǒng)設(shè)計、LMI操縱、魯棒操縱、模型預(yù)測、模糊邏輯、金融分析、地圖工具、非線性操縱設(shè)計、實時快速原型及半物理仿真、嵌入式系統(tǒng)開發(fā)、定點仿真、DSP與通信、電力系統(tǒng)仿真等，都在工具箱（Toolbox）家族中有了自己的一席之地。（6）有效的程序接口和發(fā)布平臺新版本的MATLAB能夠利用MATLAB編譯器和C/C+數(shù)學(xué)庫和圖形庫，將自己的MATLAB程序自動轉(zhuǎn)換為獨立于MATLAB運行的C和C+代碼。許諾用戶編寫能夠和MATLAB進行交互的C或C+語言程序。另外，MATLAB網(wǎng)頁效勞程序還允許在Web應(yīng)用中利用自己的MATLAB數(shù)學(xué)和圖形程序。MATLAB的一個重要特色確實

59、是具有一套程序擴展系統(tǒng)和一組稱之為工具箱的特殊應(yīng)用子程序。工具箱是MATLAB函數(shù)的子程序庫，每一個工具箱都是為某一類學(xué)科專業(yè)和應(yīng)用而定制的，要緊包括信號處置、操縱系統(tǒng)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、模糊邏輯、小波分析和系統(tǒng)仿真等方面的應(yīng)用。MATLAB數(shù)組與矩陣MATLAB特擅長數(shù)組（array）及矩陣（matrix）運算，而這二者大體運算的性質(zhì)完全不同，數(shù)組強調(diào)元素對元素的運算，而矩陣那么采納線性代數(shù)的運算方式。數(shù)組多由一維元素組成，而矩陣中多維元素組成。經(jīng)常使用如此的語句來成立一維數(shù)組：x=起始值：步長：終止值，例如x=0:l那么能夠生成從0開始，每次遞增，一直到1的11個數(shù)組成的一維數(shù)組x。一樣也能夠用l

60、inspace（起始值，終止值，等分數(shù)）命令，例如運行x=linspace（0,l，50），那么能夠生成從0到1,等分成50等份的51個數(shù)組成的一維數(shù)組X。假設(shè)不給出等分數(shù)，那么自動進行100等分處置。MATLAB函數(shù)MATLAB之因此運算功能壯大，重要緣故之一確實是它含有豐碩的內(nèi)建函數(shù)，例如數(shù)學(xué)函數(shù)中的三角函數(shù)、復(fù)函數(shù)、多項式函數(shù)、數(shù)據(jù)分析函數(shù)的求平均值、最大最小值、排序等，和邏輯/選擇函數(shù)如ifelse等，還有效來模擬隨機發(fā)生事件的隨機函數(shù)。盡管MATLAB提供了數(shù)百種內(nèi)建函數(shù)，但也不是一應(yīng)俱全，為了解決那個問題，MATLAB提供了十分方便的自概念函數(shù)(自建函數(shù))的壯大功能。(1)常見數(shù)學(xué)