直方图(Histogram)是数据可视化中最基础的图表之一,用于直观展示连续数据的分布特征。在MATLAB中,直方图不仅支持快速生成,还具备强大的数学运算和高度可定制的视觉效果,能够满足科研、工程和商业分析的多样化需求。

一、直方图的核心概念与数学原理

1. 直方图的结构与定义

直方图通过等宽区间(Bin)将数据划分为若干子集,统计每个区间内的观测频数(或频率),形成一系列相邻的矩形条。其核心参数包括:

  • 区间数(Number of Bins) :决定直方图的分辨率和统计误差。
  • 区间宽度(Bin Width) :与区间数互相关联,直接影响分布形态的表达。
  • 归一化方式 :可选择显示频数(Count)或概率密度(Probability)。

2. 数学模型

3. 与相关图表的对比

图表类型 优点 缺点
直方图 直观展示数据分布、易于实现 依赖区间划分、掩盖细节信息
核密度估计图(KDE) 无参数依赖、显示平滑分布 对小样本敏感,存在过拟合风险
条形图 适合离散数据对比 难以展示连续变量分布

二、MATLAB基础直方图绘制

1. 使用 histogram 函数

(1) 基础语法
data = randn(1000,1); % 生成正态分布数据 figure; histogram(data); title('基础直方图(默认参数)'); xlabel('数值'); ylabel('频数'); grid on; histogram(data, ... 'NumBins', 20, ... % 设置区间数 'FaceColor', [0.2 0.6 0.9], ... % 填充颜色 'EdgeColor', 'black', ... % 边线颜色 'FaceAlpha', 0.7, ... % 透明度 'BinWidth', 0.5 ... % 指定区间宽度(与NumBins互斥) histogram(data, ... 'NumBins', 20, ... % 设置区间数 'FaceColor', [0.2 0.6 0.9], ... % 填充颜色 'EdgeColor', 'black', ... % 边线颜色 'FaceAlpha', 0.7, ... % 透明度 'BinWidth', 0.5 ... % 指定区间宽度(与NumBins互斥) % 转换为概率密度(总面积=1) histogram(data, 'Normalization', 'pdf'); hold on; % 叠加理论正态分布曲线 x = linspace(min(data), max(data), 100); mu = mean(data); sigma = std(data); pdf_normal = normpdf(x, mu, sigma); plot(x, pdf_normal, 'r-', 'LineWidth', 2); legend('直方图', '理论正态分布'); hold on; histogram(data1, 'BinWidth', 0.5, 'FaceAlpha', 0.5, 'FaceColor', 'b'); histogram(data2, 'BinWidth', 0.5, 'FaceAlpha', 0.5, 'FaceColor', 'r'); histogram(data3, 'BinWidth', 0.5, 'FaceAlpha', 0.5, 'FaceColor', 'g'); xlabel('数值'); ylabel('频数'); legend('正态分布', '均匀分布', 't分布'); title('多分布重叠直方图'); hold off; histogram(data, 'Normalization', 'cdf'); % 累积分布函数模式 hold on; plot(x, normcdf(x, mu, sigma), 'r-', 'LineWidth', 2); % 叠加理论CDF title('累积分布直方图对比'); legend('经验CDF', '理论正态CDF'); subplot(2,3,i); histogram(data, 'BinMethod', methods{i}); title(['BinMethod = ', methods{i}]);
MATLAB 图像去雾算法 解析 :结合 局与局部 直方图 算法及Retinex算法的优化实践,自用 MATLAB 代码,图像去雾算法, 直方图 算法,局部 直方图 算法,Retinex算法图像去雾 ,核心关键词:
直方图 规定化 直方图 均衡化的优点是能自动增强整个图像的对比度,但它的具体增强效果不易控制,处理的结果总是得到 局的均衡化的 直方图 .实际工作中,有时需要变换 直方图 使之成为某个特定的形状,从而有选择地增强某个灰度值范围内的对比度,这时可采用比较灵活的 直方图 规定化方法. 直方图 规定化增强处理的步骤如下: 令Pr(r)和Pz(z)分别为原始图像和期望图像的灰度概率密度函数。如果对原始图像和期望图像均作直...