信号处理系统理论学习报告

石家庄铁道大学实习报告信号处理系统理论学习报告Signal processing system theory to study 2009 届 信息科学与技术 学院专 业 信息工程 学 号 20092550 学生姓名 张鹏飞 指导教师 刘晨晨 完成日期 2011年 6月29 日目 录第1章 绪论31.1 基本定义31.1.1 信号的定义31.1.2 视频的定义31.1.3 图像的定义3第2章 数字信号的基本处理42.1 MATLAB中数字信号的类型及其生成方式42.2 基于MATLAB的自定义信号基本运算5第3章 图像的基本处理63.1 MATLAB中图像的基本类型63.2 MATLAB中不同格式图像的互相转换63.3 MATLAB中自定义图像的代数运算73.4 MATLAB中自定义图像的几何处理8第4章 声音及其视频信号104.1 声音信号的采集概述114.2 视频信号的采集114.3 声音及视频信号的处理输出12总结12第1章 绪论1.1 基本定义2011年6月27日，我们进行了为期两天的信号处理系统理论学习，在学习期间，经过老师讲解及其自身的查找资料，学习到了一些信号处理方面的知识，借此机会总结如下：随着科学技术的不断发展，我们逐步步入了信息化的社会，信号处理也逐渐扮演了非常重要的角色。信号是用于携带信息的某种载体，这些载体可以是文字或语言，也可以是某种物理表现形式，从一般意义上说，信号就是用于携带、表达信息的物理方式。在MATLAB中，我们主要采用模拟信号。视频（英文：Video，又翻译为视讯）泛指将一系列的静态影像以电信号方式加以捕捉，纪录，处理，储存，传送，与重现的各种技术。关于大小视频各种后缀格式，包括个人视频上传，电影视频。 视频连续的图像变化每秒超过24帧（frame）画面以上时，根据视觉暂留原理，人眼无法辨别单幅的静态画面，看上去是平滑连续的视觉效果，这样连续的画面叫做视频。视频也指新兴的交流、沟通工具，是基于互联网的一种设备及软件，用户可通过视频看到对方的仪容、听到对方的声音。是可视电话的雏形。 视频技术最早是为了电视系统而发展，但是现在已经更加发展为各种不同的格式以利消费者将视频记录下来。网络技术的发达也促使视频的纪录片段以串流媒体的形式存在于因特网之上并可被电脑接收与播放。 视频与电影属于不同的技术，后者是利用照相术将动态的影像捕捉为一系列的静态照片。 video (源自于拉丁语的“我看见”) 通常指涉各种动态影像的储存格式，例如： 数位视频格式，包括 DVD， QuickTime，与 MPEG-4； 以及类比的录像带, 包括 VHS 与 Betamax。视频可以被记录下来并经由不同的物理媒介传送：在视频被拍摄或以无线电传送时为电气讯号，而记录在磁带上时则为磁性讯号。视频画质实际上随著拍摄与撷取的方式以及储存方式而变化。例如数位电视(DTV)是最近被发展出来的格式，具有比之前的标准更高的画质，正在成为各国的电视广播新标准。在英国，澳洲，新西兰，video一词通常非正式的指影机与录像带。其意义可由文章前后文来判断。图像（Picture）有多种含义，其中最常见的定义是指各种图形和影像的总称。在理科的学习以及日常的学习或统计中，图像都是必不可少的组成部分，他为人类构建了一个形象的思维模式，有助于我们学习、思考问题。第2章 数字信号的基本处理2.1 MATLAB中数字信号的类型及其生成方式MATLAB中的数字信号主要包括正余弦信号，指数信号，钟形信号，脉冲信号等。在MATLAB中都属于模拟信号，其生成方式：（1） 正余弦信号：cos();sin()；例：t=0:pi/100:2*pi;y1=sin(t);plot(y1);（2） 指数信号：y=A*exp(a*t)；y2=2.t;plot(y2);（3） 钟形信号：x=-10:0.001:10y=(1/sqrt(2*pi)*exp(-(x.2/2)plot(x,y)（4） 脉冲信号：y=rectpuls(t,width)（矩形）y=tripuls(t,width,skew)（三角）2.2 基于MATLAB的自定义信号基本运算(1) 相加运算y3=y1+y2;Plot(y3);（2）相乘运算：y4=y1.*y2;plot(y4);（3）压缩：y5=0.5*y1;subplot(2,1,1);plot(y1);subplot(2,1,2)plot(y5);axis(0,200,-1,1)；(4)反转y6=sin(-t);(5)平移：y7=sin(t+1);plot(y7);(6) 微积分：积分：y8=int('sin(t)','t');y8;y8=-cot(t);微分：y9=diff('sin(t)','t');9;y9=cos(t);第3章 图像的基本处理3.1 MATLAB中图像的基本类型MATLAB中图像主要分为四种类型，分别为索引图像，灰度图像，RGB图像，二值图像。3.2 MATLAB中不同格式图像的互相转换在MATLAB中，不同格式的图像之间可以进行相互转化，转换需要调用MATLAB库函数，主要包括下边几个函数：dither 图像抖动，将灰度图像展缓二值图，或将真彩色图像抖动成索引色图像gray2ind 将灰度图像转换成索引图像im2bw 通过设定亮度值将真彩色，索引色，灰度图转换成二值图grayslice 通过设定值将灰度图像转换成索引色图像ind2gray 将索引色图像转换成灰度图像ind2rgb 将索引色图像转换成真彩色图像mat2gray 将一个数据矩阵转换成一副灰度图rgb2gray 将一副真彩色图像转换成灰度图像rgb2ind 将真彩色图像转换成索引色图像3.3 MATLAB中自定义图像的代数运算在进行MATLAB中图像的基本代数运算时，至少需要在在工作空间读入两个图像，读取图像的方法有多种，其中主要包括两种方法，第一是利用MATLAB的读取文件功能，打开相应的图像，MATLAB会自动将其读入，并设置为一个变量，以便于进行处理；第二是将图片放入当前MATLAB的工作空间中，利用imread('filename')函数来读入相应的图像。现已经读入两张图像，进行基本的图像代数运算，举例如下：打开本地图像x1.jpgImshow(ex1);打开本地图像ex2.jpg;Imshow(x2);(1)叠加：首先将两张图片都转化为灰度图像：huidu1=bgp2gray(ex1);huidu2=bgp2gray(ex2);然后使用imresize函数使得两张图片为同样大小。Imresize(huidu1,x,y) 其中x,y为huidu2的大小。然后使用叠加函数：add1=imadd(huidu1,huidu2);imshow(add1);(2)求补：bu1=imcomplement(huidu1);Imshow(bu1);(3) 除法：chu1=imdivide(huidu2,huidu1)imshow(chu1);(4)线性运算可运用上述几种实现。3.4 MATLAB中自定义图像的几何处理(1)图像压缩：>> imshow(huidu1);>> yasuo1=imresize(huidu1,0.5);>> imshow(huidu1)>> imshow(yasuo1)(2)放大：>> fangda1=imresize(huidu,3);>> imshow(huidu1);>> imshow(fangda1)(3)图像旋转：>> imrotate(huidu1,30,'nearest');(4)图像剪切：>> a=5;b=5;>> jianqie=huidu1(a-3:a+5:b-3:b+5,:);>> imshow(jianqie)第4章 声音及其视频信号4.1 声音信号的采集概述声音信号的采集与分析处理在工程应用中是经常需要解决的问题，如何实时采集声音信号并对其分析处理，找出声音信号的特征在科学研究中是一项非常有意义的工作。随着MATLAB不断发展，其功能越来越强大，使其广泛应用于数字信号处理、数值图像处理等领域，其中包括对声音信号的采集和处理。声音信号的采集：matlab函数库中的analoginput()函数可以实现对模拟信号的采集，这种模拟信号可以是声音信号，传感器信号等。通过定义 ai=analoginput(ADAPTOR)，可以建立模拟信号采集的对象。其中ADAPTOR表示设备名称，若是采集声音信号，则设置ADAPTOR=winsound,即建立了声音信号采集的对象。对建立的声音信号采集对象要进行声音采集的属性参数设置，Addchannel(ai,1)设置采集声音的通道数，1表示单声道，【1,2】表示立体声道，同时还可以对声道进行更深层次设置，如设置每个声道的名称，每个声道输入信号值期望范围和A/D转换的电压范围等；set(ai,SampleRate,value)设置声音信号采集的采样频率，Value的取值根据实际情况确定，但是必须满足采样定理，通常的取值有Value=80001600044100等。Set(ai,SamplesPerTrigger,value)设置连续采集次数，若value=0表示只采集一次，value=1 表示采集两次声音信号，set(ai,triggerDelay,value)设置延长的时间长短，表示触发完成时在延长一段时间后采集声音信号，当然value也可以去负值，表示触发提前采集；set(ai,TriggerType,value)设置声音信号采集触发方式，触发方式主要有三种：立即触发，手工触发和软件触发，软件出发又可分为信号上升沿触发、下降沿触发等，需根据不同的实际情况采用不同的触发方式，set(ai,TriggerConditionValue,value)设置声音信号采集的触发临界值，只要满足触发条件，就可立即对声音信号进行采集：set(ai,TimeOut,value)设置等待的时间长短。执行start(ai)函数打开声音信号采集的对象，一旦满足触发条件就立即采集声音信号，函数getdata(ai)可持续进行采集声音信号数据，执行这个函数能得到声音信号的时域特征值，delete(ai)函数删除声音信号采集的对象。依次执行上面的函数就能够实现对声音信号的采集。4.2 视频信号的采集在MATLAB中，对于声音和视频信号的采集还可以使用MATLAB库函数import('filename')对本地计算机上的文件进行调用，可以使用计算机的媒体录入设备将声音或者视频信号录入至本地计算机，然后运用import('filename')进行读入文件，然后进行处理4.3 声音及视频信号的处理输出在MATLAB中，在处理视频，声音文件后，可以利用m1=aviread(filename,frame array);等库函数进行输出。总 结经过了两天的理论学习，我掌握了很多关于信号处理方面的知识，并且利用一些简单的图像和信号进行了一些基本的运算，在实践中掌握了知识，因此，在以后的学习中，我一定要坚持自主学习的同时多于老师同学们讨论，并且坚持时间是检验真理的唯一标准，不断在实践中检验理论，争取掌握更多的知识。