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MATLAB及其信号处理基础

1．实验⽬的

（1）掌握MATLAB基本语法

（2）掌握使⽤MATLAB进⾏图像、⾳频⽂件的基本使⽤与分析⽅法

2．实验内容

（1）MATLAB基本语法；

（2）MATLAB信号处理基础；

3．实验原理

（1）MATLAB基本语法

MATLAB的变量名以字母打头，后最多可跟19个字母或数字，不能使⽤内部函数或命令名作为变量名；MATLAB中的变量名区分⼤⼩写。

MATLAB的基本单位是矩阵。

常⽤命令：

dir：列出当前⽬录下的所有⽂件

clc：清除命令窗

clear all：清除环境（从内存中清除所有变量）

who：将内存中的当前变量以简单形式列出

close all：关闭所有的Figure窗⼝

（2）MATLAB信号处理基础

离散傅⾥叶、离散余弦和离散⼩波变换是图像、⾳频信号常⽤基础操作，时域信号转换到不同变换域以后，会导致不同程度的能量集中，信息隐藏利⽤这个原理在变换域选择适当位置系数进⾏修改，嵌⼊信息，并确保图像、⾳频信号经处理后感官质量⽆明显变化。

4．实验记录

（1）MATLAB基本语法

1、变量赋值

1）表达式赋值

图1.1.1 表达式赋值

2）矩阵赋值

数值通常按⾏输⼊，⾏之间⽤分号隔开。

图1.1.2 矩阵赋值

3）通过引⽤特定的位置可以单独改变某个矩阵元素

图1.1.3 通过特定的位置单独改变某个矩阵元素

4）引⽤已定义的矩阵，重新定义⼀个新矩阵

S为3）步骤定义的矩阵

图1.1.4 引⽤已定义的矩阵，重新定义⼀个新矩阵

2.整数操作

1）fix(x)：截尾取整

图1.2.1 将3.12的⼩数部分去除只保留整数部分3

2）floor(x)：不超过x的最⼤整数（⾼斯取整）

图1.2.2 通过⾼斯取整将3.12、-3.12取没有超过他们的整数3）ceil(x)：⼤于x的最⼩整数

图1.2.3 取3.12、-3.12⽐它们⼤的最⼩整数

3.随机序列常⽤命令

1）rand：均匀分布随机矩阵

rand ⽆变量输⼊时只产⽣⼀个随机数

y=rand(n) ⽣成n*n随机矩阵，其元素在（0，1）内

y=rand(m,n) ⽣成m*n随机矩阵，其元素在（0，1）内

图1.3.1 ⽣成⼀个3*4的随机矩阵

2）randn：正态分布随机矩阵

randn ⽆变量输⼊时只产⽣⼀个正态分布随机数

y=randn(n) ⽣成n*n正态分布随机矩阵

信号处理

y=randn(m,n) ⽣成m*n正态分布随机矩阵

图1.3.2 产⽣⼀个均值为0.6，⽅差为0.1的4阶矩阵

3）randsrc：产⽣均匀分布数组

randsrc ⽆变量输⼊时只产⽣⼀个随机数1或者-1

y=randsrc(n) ⽣成n*n随机数组，其元素为1或者-1

y=randsrc(m,n) ⽣成m*n随机数组，其元素为1或者-1

图1.3.3 产⽣⼀个2*3的随机矩阵

4.矩阵常⽤操作命令

MATLAB的基本单位是矩阵，掌握矩阵的输⼊、各种数值运算以及矩阵函数是学好MATLAB的关键。

1）矩阵的输⼊

*直接输⼊创建矩阵

以"["和"]"作为⾸尾，同⾏的元素⽤"，"或空格隔开，不同⾏的元素⽤"；"或按Enter键来分隔；矩阵的元素可以是数字也可以是表达式，如果是数值计算，表达式中不可包含未知变量。

图1.4.1-1 创建矩阵

*⽤矩阵函数来⽣成矩阵

MATLAB提供了⼤量的函数来创建特殊矩阵，表1.1给出MATLAB常⽤的矩阵函数。

图1.4.1-2 ⽣成3*3矩阵全为1

图1.4.1-3 ⽣成2*5矩阵全为0

图1.4.1-4 ⽣成3阶的魔⽅矩阵

2）操作符"："的说明

函数名称函数功能zero(m,n)m ⾏n 列零矩阵eye(n)n 阶⽅矩阵ones(m,n)m ⾏n 列元素为1的矩阵rand(

m,n)m ⾏n 列随机矩阵randn(m,n)m ⾏n 列正态随机矩阵

magic(n)

n 阶魔⽅矩阵

j:k

表⽰步长为1的等差数列构成的数组：[j,j+1,j+2,……,k]

3）对矩阵元素的操作

设A是⼀个矩阵，则在MATLAB中⽤如下符号表⽰它的元素：

4）矩阵的运算

5）数组

在MATLAB中数组是⼀⾏或者⼀列的矩阵，对矩阵输⼊、修改和保存都适⽤于数组，同时MATLA还提供了⼀些创建数组的特殊指令。 *特殊数组的创建

linspace(a,b,n) 给出区间[a,b]的n个等分点数据

图1.4.5-1 区间[0,1]的6个等分点数据

*数组运算

数组运算除作为1*n的矩阵应遵循矩阵的运算规则外，MATLAB中还为数组提供了⼀些特殊的运算：乘法为：.*、乘幂为：.^。数组运算强调元素对元素的运算。

j:i:k 表⽰步长为i 的等差数列构成的数组：[j,j+i,j+2*I,…,k]

A(i:j)

表⽰A(i)，A(i+1),…,A(j)。

A(i,j)表⽰矩阵A 的第i ⾏第j 列元素

A(:,j)表⽰矩阵A 的第j 列。A(i,:)表⽰矩阵A 的第i ⾏。A(:,:)表⽰A 的所有元素构造2维矩阵

A(:)表⽰以矩阵A 的所有元素按列构成的⼀个列矩阵

A(i)表⽰矩阵A(:)的第i 个元素

[ ]

表⽰空矩阵

A+B ：矩阵加法A-B ：矩阵减法A*B ：矩阵乘法A'：A 的转置k*A ：数k 乘以A det(A)：

A 的⾏列式

rank(A)：

A 的秩

本文发布于:2024-09-22 17:31:20，感谢您对本站的认可！

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