以下是一系列适合不同技能水平的 MATLAB 实战训练项目,涵盖基础编程、数据分析、信号处理、图像处理、控制系统、机器学习等领域。这些项目可帮助你巩固理论知识并提升实际应用能力。
一、基础项目(适合初学者)
矩阵运算与可视化
目标:生成斐波那契数列,绘制其增长曲线。
技术点:循环语句、矩阵操作、
plot
绘图函数。扩展:添加对数坐标轴,观察数列的指数增长特性。
多项式拟合与误差分析
目标:生成带噪声的正弦数据,用多项式拟合并分析过拟合问题。
技术点:
polyfit
、polyval
、均方误差计算、交叉验证。
简易计算器GUI
目标:使用MATLAB App Designer设计一个图形界面计算器。
技术点:GUI组件(按钮、文本框)、事件回调函数。
二、图像处理项目
图像去噪与增强
目标:对含高斯噪声/椒盐噪声的图像进行滤波(中值滤波、小波去噪)。
技术点:
imread
、medfilt2
、wdenoise
(小波工具箱)。扩展:对比不同滤波器的PSNR值。
边缘检测与目标识别
目标:用Canny算子或Sobel算子检测图像边缘,标记目标位置。
技术点:
edge
函数、形态学操作(imdilate
、imerode
)。
图像拼接(全景图生成)
目标:将多张重叠图像拼接为全景图。
技术点:特征点检测(SURF)、图像配准、
imwarp
变换。
三、信号处理与音频项目
信号生成与滤波
目标:生成混合正弦波与噪声的信号,设计FIR/IIR滤波器去噪。
技术点:
fir1
、butter
、filter
函数,频谱分析(fft
)。
音频特效处理
目标:实现回声、变速、变调等音频效果。
技术点:
audioread
、audiowrite
、卷积操作(回声)、重采样。
心电图(ECG)信号分析
目标:检测ECG信号中的R波并计算心率。
技术点:峰值检测(
findpeaks
)、移动平均滤波。
四、机器学习与数据分析
鸢尾花分类(KNN/SVM)
目标:使用内置鸢尾花数据集,训练分类模型并评估准确率。
技术点:
fitcknn
、fitcsvm
、混淆矩阵(confusionmat
)。
手写数字识别(神经网络)
目标:用MNIST数据集训练一个简单神经网络。
技术点:深度学习工具箱(
trainNetwork
)、卷积层设计。
股票价格预测(时间序列)
目标:使用ARIMA或LSTM模型预测股价趋势。
技术点:
arima
模型、数据归一化、滑动窗口处理。
五、控制系统与仿真
PID控制器设计
目标:针对二阶系统设计PID控制器,调节超调量和稳定时间。
技术点:
pidtune
、Simulink仿真、阶跃响应分析。
倒立摆平衡控制
目标:在Simulink中建模倒立摆,设计状态反馈控制器。
技术点:线性化模型、LQR控制器设计。
六、进阶项目(综合应用)
自动驾驶车道检测
目标:从车载视频中检测车道线并拟合曲线。
技术点:透视变换、颜色阈值分割、曲线拟合。
医学图像分割(肿瘤检测)
目标:对MRI图像中的肿瘤区域进行分割。
技术点:阈值分割、区域生长算法、形态学后处理。
无人机路径规划
目标:使用A*算法或RRT算法规划无人机避障路径。
技术点:栅格地图建模、路径优化算法。
七、硬件交互项目
Arduino数据采集与控制
目标:通过MATLAB控制Arduino读取传感器数据(如温度),并控制LED。
技术点:MATLAB Arduino支持包、串口通信。
实时人脸检测(摄像头)
目标:调用摄像头实时检测人脸并标记。
技术点:
webcam
对象、Viola-Jones算法(vision.CascadeObjectDetector
)。
八、数学建模与仿真
微分方程求解(传染病模型)
目标:用ODE45求解SIR模型,模拟疫情传播。
技术点:常微分方程求解器、参数敏感性分析。
旅行商问题(TSP)优化
目标:使用遗传算法求解最短路径。
技术点:全局优化工具箱(
ga
函数)、适应度函数设计。
九、扩展工具箱推荐
图像处理:Image Processing Toolbox
机器学习:Statistics and Machine Learning Toolbox
深度学习:Deep Learning Toolbox
控制系统:Control System Toolbox, Simulink
信号处理:Signal Processing Toolbox