以下是一系列適合不同技能水平的?MATLAB 實戰訓練項目,涵蓋基礎編程、數據分析、信號處理、圖像處理、控制系統、機器學習等領域。這些項目可幫助你鞏固理論知識并提升實際應用能力。
一、基礎項目(適合初學者)
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矩陣運算與可視化
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目標:生成斐波那契數列,繪制其增長曲線。
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技術點:循環語句、矩陣操作、
plot
繪圖函數。 -
擴展:添加對數坐標軸,觀察數列的指數增長特性。
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多項式擬合與誤差分析
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目標:生成帶噪聲的正弦數據,用多項式擬合并分析過擬合問題。
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技術點:
polyfit
、polyval
、均方誤差計算、交叉驗證。
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簡易計算器GUI
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目標:使用MATLAB App Designer設計一個圖形界面計算器。
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技術點:GUI組件(按鈕、文本框)、事件回調函數。
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二、圖像處理項目
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圖像去噪與增強
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目標:對含高斯噪聲/椒鹽噪聲的圖像進行濾波(中值濾波、小波去噪)。
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技術點:
imread
、medfilt2
、wdenoise
(小波工具箱)。 -
擴展:對比不同濾波器的PSNR值。
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邊緣檢測與目標識別
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目標:用Canny算子或Sobel算子檢測圖像邊緣,標記目標位置。
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技術點:
edge
函數、形態學操作(imdilate
、imerode
)。
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圖像拼接(全景圖生成)
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目標:將多張重疊圖像拼接為全景圖。
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技術點:特征點檢測(SURF)、圖像配準、
imwarp
變換。
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三、信號處理與音頻項目
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信號生成與濾波
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目標:生成混合正弦波與噪聲的信號,設計FIR/IIR濾波器去噪。
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技術點:
fir1
、butter
、filter
函數,頻譜分析(fft
)。
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音頻特效處理
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目標:實現回聲、變速、變調等音頻效果。
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技術點:
audioread
、audiowrite
、卷積操作(回聲)、重采樣。
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心電圖(ECG)信號分析
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目標:檢測ECG信號中的R波并計算心率。
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技術點:峰值檢測(
findpeaks
)、移動平均濾波。
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四、機器學習與數據分析
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鳶尾花分類(KNN/SVM)
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目標:使用內置鳶尾花數據集,訓練分類模型并評估準確率。
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技術點:
fitcknn
、fitcsvm
、混淆矩陣(confusionmat
)。
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手寫數字識別(神經網絡)
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目標:用MNIST數據集訓練一個簡單神經網絡。
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技術點:深度學習工具箱(
trainNetwork
)、卷積層設計。
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股票價格預測(時間序列)
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目標:使用ARIMA或LSTM模型預測股價趨勢。
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技術點:
arima
模型、數據歸一化、滑動窗口處理。
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五、控制系統與仿真
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PID控制器設計
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目標:針對二階系統設計PID控制器,調節超調量和穩定時間。
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技術點:
pidtune
、Simulink仿真、階躍響應分析。
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倒立擺平衡控制
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目標:在Simulink中建模倒立擺,設計狀態反饋控制器。
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技術點:線性化模型、LQR控制器設計。
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六、進階項目(綜合應用)
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自動駕駛車道檢測
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目標:從車載視頻中檢測車道線并擬合曲線。
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技術點:透視變換、顏色閾值分割、曲線擬合。
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醫學圖像分割(腫瘤檢測)
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目標:對MRI圖像中的腫瘤區域進行分割。
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技術點:閾值分割、區域生長算法、形態學后處理。
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無人機路徑規劃
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目標:使用A*算法或RRT算法規劃無人機避障路徑。
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技術點:柵格地圖建模、路徑優化算法。
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七、硬件交互項目
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Arduino數據采集與控制
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目標:通過MATLAB控制Arduino讀取傳感器數據(如溫度),并控制LED。
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技術點:MATLAB Arduino支持包、串口通信。
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實時人臉檢測(攝像頭)
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目標:調用攝像頭實時檢測人臉并標記。
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技術點:
webcam
對象、Viola-Jones算法(vision.CascadeObjectDetector
)。
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八、數學建模與仿真
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微分方程求解(傳染病模型)
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目標:用ODE45求解SIR模型,模擬疫情傳播。
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技術點:常微分方程求解器、參數敏感性分析。
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旅行商問題(TSP)優化
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目標:使用遺傳算法求解最短路徑。
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技術點:全局優化工具箱(
ga
函數)、適應度函數設計。
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九、擴展工具箱推薦
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圖像處理:Image Processing Toolbox
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機器學習:Statistics and Machine Learning Toolbox
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深度學習:Deep Learning Toolbox
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控制系統:Control System Toolbox, Simulink
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信號處理:Signal Processing Toolbox