Giới Thiệu và Hướng Dẫn MATLAB

Giới Thiệu và Hướng Dẫn MATLAB

Trong bài viết này, chúng tôi đưa ra một sự giới thiệu về MATLAB. Bài viết này là một phần của loạt bài hướng dẫn chúng tôi đang phát triển cho MATLAB


MATLAB có nghĩa là gì?
MATLAB đứng cho MATrix LABoratory. Do đó, như tên gọi ngụ ý, đây là nơi bạn thao tác với ma trận. Sử dụng MATLAB, một hình ảnh (hoặc bất kỳ dữ liệu nào khác như âm thanh, vv.) có thể được chuyển đổi thành một ma trận và sau đó có thể thực hiện các phép toán khác nhau để có được các kết quả và giá trị mong muốn. Xử lý ảnh là một lĩnh vực khá rộng để xử lý. Chúng ta có thể nhận diện màu sắc, độ sáng, cạnh, kết cấu hoặc mẫu trong một hình ảnh. Trong bài hướng dẫn này, chúng ta sẽ hạn chế bản thân mình chỉ để phát hiện màu sắc (sử dụng giá trị RGB).

Môi Trường MATLAB

Đối với những người vừa cài đặt xong MATLAB trên hệ thống của họ và không biết bắt đầu từ đâu, đừng lo lắng! Hướng dẫn này sẽ giúp bạn quen với những khái niệm cơ bản và sau đó chuyển sang những nội dung phức tạp hơn.

Vì vậy, một cửa sổ MATLAB 2009 điển hình trông như hình dưới đây.

Như được đánh dấu trong hình, có 4 cửa sổ chính:

1. Command window: Đây là cửa sổ chính nơi bạn viết các lệnh và xem kết quả. Nói cách khác, đây là nơi tương tác chính của bạn với phần mềm.
2. Command History: Như tên gọi, nó hiển thị danh sách các lệnh được sử dụng gần đây theo thứ tự thời gian. Do đó, bạn có thể nhấp đúp vào một lệnh để thực hiện lại nó.
3. Current directory: Đây là thư mục mặc định để lưu trữ các tệp của bạn. Tất cả các tệp bạn tạo (như m-files, như sau) được lưu ở đây và có thể truy cập chúng trực tiếp từ đây. Bạn có thể thay đổi nó bằng cách thay đổi địa chỉ ở đây.
4. Workspace: Nó hiển thị danh sách các biến bạn đã định nghĩa trong phiên làm việc hiện tại của MATLAB.

Thanh menu và thanh công cụ: Thanh công cụ có các nút cho các thao tác thông thường như cắt, sao chép, dán, hoàn tác, và làm lại. Nút quan trọng nhất ở đây là nút HELP. Nó mở cửa sổ trợ giúp MATLAB, nơi bạn có thể tìm hiểu về bất kỳ lệnh/hàm MATLAB nào.

Trong trình trợ giúp, bạn có thể tìm hiểu về bất kỳ lệnh/hàm MATLAB nào và xem các ví dụ thực tế. Bạn cũng có thể tìm demo liên quan đến Xử lý ảnh trong Image Processing Toolbox và Image Acquisition Toolbox.

Bây giờ khi chúng ta đã biết về các tính năng cơ bản của MATLAB, hãy bắt đầu gõ một số lệnh trong cửa sổ lệnh, ví dụ: a=5 và nhấn Enter.

Có thể thấy MATLAB tạo một biến có tên 'a', lưu giá trị 5 vào nó và hiển thị nó trong cửa sổ lệnh. Biến được lưu trữ dưới dạng ma trận trong MATLAB. Do đó, 'a' là một ma trận 1x1 trong ví dụ trên. Tương tự, bạn có thể tạo các ma trận một chiều, hai chiều, vv.

>> a=[1 3 5 7 9]

a =

   1     3     5     7     9

>> b=[1 2 3;4 5 6;7 8 9]

b =

   1     2     3

   4     5     6

   7     8     9

>> a=[1 3 5 7 9] a = 1 3 5 7 9 >> b=[1 2 3;4 5 6;7 8 9] b = 1 2 3 4 5 6 7 8 9

Các chỉ số của ma trận trong MATLAB bắt đầu từ 1 (khác với C/C++ và Java nơi chúng bắt đầu từ 0). Bạn có thể tham chiếu đến một phần tử cụ thể của ma trận bằng cách đưa ra các chỉ số trong dấu ngoặc đơn

>> b(2,1)

ans = 4.>> b(2,1) ans = 4

Giờ với các biến trong tay, bạn có thể thực hiện nhiều phép toán toán học trực tiếp trên chúng.

>> a=[1 2 3];

>> b=[6 7 8];

>> a+b

ans =

   7     9    11

Biến ans là biến mặc định của MATLAB. Bạn cũng có thể lưu kết quả vào biến khác.

>> c=a+b

c =

   7     9    11

Như vậy, bạn đã bắt đầu làm quen với môi trường MATLAB cơ bản.

Các Hàm và Lệnh Chung trong MATLAB

1. clc: Dùng để làm sạch cửa sổ lệnh, tạo ra một "màn hình sạch sẽ".
2. clear: Dùng để loại bỏ tất cả các biến khỏi không gian làm việc. Điều này giải phóng bộ nhớ hệ thống.
3. Hàm lượng giác:
   • Đối với góc tính bằng radians:

>> sin(1>> sin(1)

ans = 0.8415

• Đối với góc tính bằng độ:

4. >> sind(30)
5. ans = 0.5000
   • Hàm cung ngược:
6. >> asin(1)
7. ans = 1.5708
8. >> asind(0.5)
9. ans = 30.0000
   • Tương tự, có các hàm như cos(), cosd(), acos(), tan() và các hàm khác.
10. Toán tử hai chấm (:):
    • Toán tử này là một trong những toán tử hữu ích nhất trong MATLAB. Nó có thể tạo ra các vector, mảng con, và chỉ định cho các vòng lặp. Nói một cách đơn giản, có thể nói rằng dấu hai chấm (:) có nghĩa là "trong suốt phạm vi".
    • j:k tương đương với [j, j+1, …, k]
    • j:i:k tương đương với [j, j+i, j+2i, …, k]
    • A(:,j) là cột thứ j của ma trận A
    • A(:,j:k) là A(:,j), A(:,j+1),…,A(:,k)
    • A(:) là tất cả các phần tử của A, được coi là một cột duy nhất.

Ví dụ:

>> a = [1 2 3; 4 5 6; 7 8 9]

a =

   1     2     3

   4     5     6

   7     8     9

>> a(:,2:3)

ans =

   2     3

   5     6

   8     9

Những hàm và lệnh này là một phần quan trọng của MATLAB, giúp làm việc hiệu quả với dữ liệu và thực hiện các phép toán cơ bản.

Toán tử so sánh

Kí hiệu	Ý nghĩa
==	Bằng
~=	Không bằng
<	Nhỏ hơn
<=	Nhỏ hơn hoặc bằng
>	Lớn hơn
>=	Lớn hơn hoặc bằng

Các chức năng và lệnh thường dùng

% Câu Lệnh Điều Kiện

a = 10;

if a < 10

    b = a / 2;

else

    b = a * 2;

end

% Lệnh Lặp (vòng lặp for)

c = [1 2 3 4 5];

b = 0;

for i = 1:5

    b = b + c(i);

end

% Lệnh Lặp (vòng lặp while)

c = 2009;

i = 1;

while c > 1

    b(i) = mod(c, 10);

    c = c / 10;

    i = i + 1;

end

% Hàm Zeros

z = zeros(2, 4);

% Hàm Ones

o = ones(2, 4);

% Hàm Size

sz = size(z);

% Hàm Length

x = ones(1, 8);

len_x = length(x);

% Tích Vô Hướng

A = [1 2 3];

B = [4 5 6];

dot_product = dot(A, B);

% Căn Bậc Hai

sqrt_result = sqrt(x);

% Giá Trị Tối Thiểu và Tối Đa

min_value = min(x);

max_value = max(x);

% Hàm Sắp Xếp

A = [3 1 4 1 5 9 2 6];

sorted_A_ascend = sort(A, 'ascend');

sorted_A_descend = sort(A, 'descend');

% Hàm Vẽ Đồ Thị

x_values = 1:10;

y_values = x_values.^2;