基于matlab的信號(hào)處理初步

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1、第一章緒論1.1選題的目的和意義在MATLAB下,矩陣的運(yùn)算變得異常的容易。1984年Moler博士推出了該軟件的正式版本,在后來(lái)的版本中又陸續(xù)增添了控制系統(tǒng)、系統(tǒng)辨識(shí)、信號(hào)處理及通信等十余個(gè)工具箱,使MATLAB廣泛的應(yīng)用于自動(dòng)控制、圖像信號(hào)處理、生物醫(yī)學(xué)工程、語(yǔ)音處理、雷達(dá)工程、信號(hào)分析、優(yōu)化設(shè)計(jì)等領(lǐng)域。它具有以下的功能和特點(diǎn)∶高效的數(shù)值計(jì)算及符號(hào)計(jì)算功能,能使我們從繁雜的數(shù)學(xué)運(yùn)算分析中解脫出來(lái);完備的圖形處理功能,實(shí)現(xiàn)了計(jì)算結(jié)果和編程的可視化;功能豐富的應(yīng)用工具箱,提供了大量方便實(shí)用的處理工具;友好的界面及接近數(shù)學(xué)表達(dá)式的自然化語(yǔ)言,便于學(xué)習(xí)和掌

2、握。隨著人類(lèi)社會(huì)的進(jìn)步和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人們對(duì)信息處理和信息及交流的要求越來(lái)越高。人們傳遞信息的主要沒(méi)解釋語(yǔ)音和圖像。在接受信息中，聽(tīng)覺(jué)占20%，視覺(jué)占60%，其它如味覺(jué)，嗅覺(jué)，觸覺(jué)總的加起來(lái)不超過(guò)20%，圖像信息處理使人們視覺(jué)延續(xù)的重要手段。人們眼睛只能看到波長(zhǎng)380到780nm的可見(jiàn)光部分，而迄今為止人們發(fā)現(xiàn)可成像的射線已有很多種，他們擴(kuò)大了人們認(rèn)識(shí)客觀世界的能力。做該課題的意義在于使設(shè)計(jì)者更好的了解和熟悉該軟件，以便今后更好的應(yīng)用該軟件做一些圖像以及語(yǔ)音處理。1.2國(guó)內(nèi)外研究綜述在MATLAB的信號(hào)處理初步中應(yīng)用最多的是數(shù)字圖像信號(hào)處理，數(shù)字圖像

3、處理是一個(gè)跨科學(xué)的前沿科技領(lǐng)域，在工程學(xué)，計(jì)算機(jī)學(xué)，信息學(xué)，統(tǒng)計(jì)學(xué)，物理，化學(xué)，生物醫(yī)學(xué)，地址，海洋，氣象，農(nóng)業(yè)，冶金等許多科學(xué)中的應(yīng)用取得了巨大的成功和顯著的經(jīng)濟(jì)效益。從20世紀(jì)60年代起，隨著電子計(jì)算機(jī)技術(shù)的進(jìn)步，數(shù)字圖像處理技術(shù)得到了飛躍發(fā)展，數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)（DSP）技術(shù)通常是指利用采集，濾波，檢測(cè)，均衡，變換，調(diào)制，壓縮，去噪，估計(jì)等處理，已得到符合人們需要的信號(hào)形式。圖像信號(hào)的數(shù)字處理是指將圖像作為圖像信號(hào)的數(shù)學(xué)處理技術(shù)，按照人們通常的習(xí)慣，也成為數(shù)字圖像處理技術(shù)，最常見(jiàn)的是使用計(jì)算機(jī)對(duì)圖像進(jìn)行處理，他是在以計(jì)算機(jī)為中心的包括各種輸入，輸出

4、，儲(chǔ)存及顯示設(shè)備的數(shù)學(xué)圖像處理系統(tǒng)上進(jìn)行的?，F(xiàn)代公安系統(tǒng)中經(jīng)常使用的指紋對(duì)比技術(shù)就是MATLAB的一種應(yīng)用，以及太空成像技術(shù)，臉部識(shí)別技術(shù)等等。我國(guó)在2004年針對(duì)利用Matlab/Simulink對(duì)復(fù)雜系統(tǒng)仿真時(shí),如何高效實(shí)現(xiàn)從系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型到仿真模塊搭建的轉(zhuǎn)化問(wèn)題,提出利用面向?qū)ο蠓椒▽?shí)現(xiàn)系統(tǒng)框架構(gòu)建,在具體模塊搭建時(shí)將充分利用Matlab/Simulink提供的各種資源與自己開(kāi)發(fā)有機(jī)結(jié)合。利用上述思想建立了某型防空導(dǎo)彈的飛行過(guò)程動(dòng)態(tài)仿真系統(tǒng),解決了系統(tǒng)搭建中遇到的復(fù)雜控制關(guān)系實(shí)現(xiàn)、加快仿真速度及便于調(diào)試等問(wèn)題。1.1本課題研究工作與結(jié)構(gòu)安排本文主要

5、介紹圖像和語(yǔ)音預(yù)處理技術(shù)中幾種常用的處理方法,比如圖像增強(qiáng)、圖像旋轉(zhuǎn)和語(yǔ)音信號(hào)濾波。具體內(nèi)容有：全文共分6章，結(jié)構(gòu)安排如下：第1章緒論，介紹了課題研究目的及意義和國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀。第2章介紹了圖像的幾種簡(jiǎn)單處理方法，如圖像截圖、旋轉(zhuǎn)、噪聲等。第3章介紹了語(yǔ)音信號(hào)的提取和調(diào)整，以及語(yǔ)音信號(hào)處理中的濾波。第4章介紹了MATLAB在電力電子中的應(yīng)用，主要涉及在單相橋式全控整流電路中的仿真。第5章簡(jiǎn)單介紹MATLAB在醫(yī)學(xué)和導(dǎo)航領(lǐng)域的應(yīng)用。第6章對(duì)本論文簡(jiǎn)單的介紹和對(duì)MATLAB發(fā)展的一些展望。第二章圖像信號(hào)處理初步2.1圖像信號(hào)處理框架與流程學(xué)習(xí)MATLAB程

6、序設(shè)計(jì)，利用MATLAB圖像處理工具箱，設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)自己的Photoshop。要求：按照軟件工程方法，根據(jù)需求進(jìn)行程序的功能分析和界面設(shè)計(jì)，給出設(shè)計(jì)詳細(xì)說(shuō)明。然后按照自己擬定的功能要求進(jìn)行程序設(shè)計(jì)和調(diào)試。以下幾點(diǎn)是程序必須實(shí)現(xiàn)的功能。①圖像的讀取和保存。②設(shè)計(jì)圖形用戶(hù)界面，讓用戶(hù)能夠?qū)D像進(jìn)行任意的亮度和對(duì)比度變化調(diào)整，顯示和對(duì)比變換前后的圖像。③設(shè)計(jì)圖形用戶(hù)界面，讓用戶(hù)能夠用鼠標(biāo)選取圖像感興趣區(qū)域，顯示和保存該選擇區(qū)域。④編寫(xiě)程序通過(guò)最近鄰插值和雙線性插值等算法將用戶(hù)所選取的圖像區(qū)域進(jìn)行放大和縮小整數(shù)倍的操作，并保存，比較幾種插值的效果。⑤圖像直方圖統(tǒng)

7、計(jì)和直方圖均衡，要求顯示直方圖統(tǒng)計(jì)，比較直方圖均衡后的效果。⑥能對(duì)圖像加入各種噪聲，并通過(guò)幾種濾波算法實(shí)現(xiàn)去噪并顯示結(jié)果。比較去噪效果。同時(shí)在調(diào)節(jié)亮度時(shí)，雖然可以同對(duì)話(huà)框的形式輸入調(diào)節(jié)的比例系數(shù)，但是這樣效果不好了，不容易調(diào)節(jié)，因此這里考慮用滾動(dòng)條來(lái)調(diào)節(jié)。2.2圖像信號(hào)處理具體過(guò)程2.2.1圖像信號(hào)的編輯為了讓使用者更方便的使用，所以在設(shè)計(jì)的時(shí)候，通過(guò)對(duì)話(huà)框的形式來(lái)選擇文件，選擇uigetfile函數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)，uigetfile函數(shù)顯示一個(gè)打開(kāi)文件對(duì)話(huà)框，該對(duì)話(huà)框自動(dòng)列出當(dāng)前路徑下的目錄和文件，由于這個(gè)GUI程序的操作對(duì)象是圖像文件，所以設(shè)置這里的缺省后

8、綴名為“.bmp”。Uigetfile函數(shù)的調(diào)用格式為[name,path]=yigetfil