【正文】 灰度 低通濾波 加白噪聲 加散彈噪聲 中值濾波 模糊與恢復(fù) 直方圖 邊界提取 密度限幅 高通濾波 縮放 旋轉(zhuǎn) 灰度變換 DCT變換 換 沈陽航空工業(yè)學(xué)院電子 信息工程學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計（論文） 8 第 3 章 詳細(xì)設(shè)計 數(shù)字 圖像 處理模塊 的設(shè)計 圖象增強 圖像增強是指根據(jù)特定的需要突出圖像中的重要信息，減弱或去除不需要的信息，從而更容易對圖像中感興趣的目標(biāo)進(jìn)行檢測。 原圖象 如圖 所示 ： 圖 檢索圖象 亮度增強 亮 度增強是將檢索圖象的亮度增強或減弱。 直方圖均衡化是把給定圖象的直方圖分布改造成均勻直方圖分布。均衡化圖象的動態(tài)范 圍擴大了，但其本質(zhì)是擴大了量化間隔，而量化級別反而減少了，因此，原來灰度不同的像素經(jīng)處理后可能變的相同，形成了一片的相同灰度的區(qū)域，各區(qū)域之間有明顯的沈陽航空工業(yè)學(xué)院電子 信息工程學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計（論文） 10 邊界，從而出現(xiàn)了偽輪廓。因此一個良好的圖象處理系統(tǒng)，必須把抑制噪聲作為圖象恢復(fù)的主要目標(biāo)。在圖象中加入 散彈噪聲 ，如圖 ： 圖 加入散彈噪聲 的輸出圖像 沈陽航空工業(yè)學(xué)院電子 信息工程學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計（論文） 12 中值濾波 中值濾波是一種典型的低通濾波器，它的目的是保護(hù)圖象邊緣的同時去除噪聲。 直方圖 灰度直方圖是將數(shù)字圖象中的所有像素，按照灰度值的大小，統(tǒng)計其所出現(xiàn)的頻度。 直方 圖如圖 所示： 沈陽航空工業(yè)學(xué)院電子 信息工程學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計（論文） 13 圖 直方圖 邊界 檢測 與 提取 在邊沿檢測中，常用的一種模板是 sobel 算子 ， 有兩個，一個是檢測水平邊沿的 ， 一個是檢測豎直平邊沿的 。 沈陽航空工業(yè)學(xué)院電子 信息工程學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計（論文） 14 ==6（取整） 最終可得處理結(jié)果為 0000007780047300556000000?g 如圖 所示為檢索圖像經(jīng) Sobel 算子 邊界提取后的輸出圖像 ： 圖 Sobel算子 邊界提取 后的輸出圖像 Marr 邊緣檢測算子是一種用得較多的先平滑后再求導(dǎo)數(shù)的方法。計算較為復(fù)雜。marrhildreth39。低通濾波平滑圖像的原理框圖如 圖 所示。 F（ u,v）再進(jìn)行傅立葉反變換可得到去除噪聲后的平滑圖像 g（ x,y）。在灰度連續(xù)變化的圖象中，如果出現(xiàn)了與相鄰像素的灰度相差很大的點，比如說一片暗區(qū)中突然出現(xiàn)了一個亮點，人眼能很容易覺察到 。例如 (2* 1)表示將自身的 2 倍加上右邊的元素作為新值，而 (2 1*)表示將自身加上左邊元素的 2倍作為新 值。平滑模板的思想是通過一點和周圍 8 個點的平均來去除突然變化的點，從 而濾掉一定的噪聲，其代價是圖象有一定程度的模糊。銳化處理在增強圖象邊緣的同時增加了圖象的噪聲。 高通濾波圖象如圖 所示： 沈陽航空工業(yè)學(xué)院電子 信息工程學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計（論文） 18 圖 高通濾波圖象 圖象變換 離散余弦變換（ DCT） 離散余弦變換（ DCT）是圖象處理應(yīng)用較多的一種變換。1, . . . ,2,1,0 ??? ? ??? ?? ??? 10 10 ]2 )12(c os []2 )12(c os [),()()(2),( Mu Nv N vyM uxvuFvKuKMNyxf ?? 1, . . .2,1,0。 要求 Z39。＝t(Z)。 圖 序列的移位和周期延拓輸出波形 如圖 為 序列的移位和周期延拓輸出波形 。圖 d是 x(n)的循環(huán)移位輸出波形。 傅立葉變換是 拉普拉斯變換在 S 平面虛軸上的特例，即 ??js ，由于 S平面虛軸映 射到 Z平面上就是單位圓， 就是說抽樣序列在單位圓上的 Z變換等于其抽樣信號的傅立葉變換。但可以把 t 數(shù)組取得足夠緊密，使在一個采樣周期 T 中，插入 m個點，即使 mTdt /? ，就可以近似的將 內(nèi)插函數(shù) )/(sin)( Ttctg ? 看作連續(xù)函數(shù) 。另外，)(txa 變化愈緩慢處誤差愈小。這里主要利用MATLAB 工具箱，以序列的時域和頻域波形直觀的驗證 DFT 的物理意義及頻域采樣理論。頻域采樣越緊密，即 N越大，則誤差越小，采樣序列就越接近 原序列。在這里由于時間和篇幅的限制，分別介紹無限長單位脈沖響應(yīng)（ IIR）數(shù)字濾波器和有限長單位脈沖響應(yīng)（ FIR）數(shù)字濾波器。階數(shù)相同時，切比雪夫Ⅰ型過渡比切比雪夫Ⅱ型 窄。 運行 結(jié)果如圖 所示 : 圖 IIR數(shù)字濾波器設(shè)計實例運行結(jié)果 有限長單位脈沖響應(yīng)（ FIR）數(shù)字濾波器 FIR 數(shù)字濾波器最大的優(yōu)點是容易設(shè)計成線性相位特性，而且不存在穩(wěn)定性問題。與其他設(shè)計法相比，其優(yōu)點是，設(shè)計指標(biāo)相同時，使濾波器階數(shù)最低；或階數(shù)相同時，使通帶最平坦， 阻帶 最小衰減最大； 通帶 和阻帶均為等紋波形式，最適合設(shè)計片段常數(shù)特性的濾波器。 W 為加權(quán)向量 ,其 長度為 f 的一半?；菊{(diào)用格式如下： [N,fo,mo,w]=remezord(f,m,dev,Fs) 其返回參數(shù)供 remez 函數(shù)使用。 dev 為各逼近頻段允許的幅頻相應(yīng)偏差。 在濾波器設(shè)計中，設(shè)計指標(biāo)越高，實現(xiàn)濾波器的階數(shù)也就越高。② N=30,w=[1,5]。 3． 3 自動控制模塊 控制系統(tǒng)理論是一門技術(shù)科學(xué)，它更接近于工程。 列舉一個實例討論附加極點對二階連續(xù)系統(tǒng)脈沖響應(yīng)的影 響 含有附加實極點 1/Tp 的二階系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為 )1)(2()( 222???? sTwswssH pnn n?? 設(shè)其固有頻率 1?n? ，阻尼系數(shù) ?? ，設(shè) Tp=， 1， 2，分別畫出其脈沖相應(yīng)函數(shù)和極點分布。可見，附加極點越小，即時常數(shù) Tp 越大，則階躍 過渡過程的上升時間加大。可以近似認(rèn)為，系統(tǒng)的響應(yīng) 主要取決于 虛部最小的極點。左側(cè)為控件及坐標(biāo)軸， GUI 向?qū)峁┝耸N控件 (Contro1)對象和一個坐標(biāo)軸 (Axes)對象 (MATLAB6． 1)。各控件的屬性可以用右上方工具欄中的對象屬性編輯器 (Property Inspector)進(jìn)行編輯。 沈陽航空工業(yè)學(xué)院電子 信息工程學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計（論文） 29 第 4章 軟件調(diào)試 軟件調(diào)試的 目的在于發(fā)現(xiàn)錯誤，改正錯誤，并逐步完善系統(tǒng)。 調(diào)試計劃 1．審查設(shè)計方案，檢查是否有涉及方向的錯誤。運行結(jié)果直接為“ ans=”。原來的設(shè)計思想是在一個平臺 中 完成對所有實驗結(jié)果的顯示，但在實際操作中發(fā)現(xiàn)，每個子程序輸出的結(jié)果并不是固定的。 演示平臺 窗口： 圖 實驗演示平臺主界面 按下數(shù)字信號處理按鈕后窗口變?yōu)椋? 圖 數(shù)字信號處理演示界面 沈陽航空工業(yè)學(xué)院電子 信息工程學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計（論文） 31 選擇 DFT， 輸入 合適的 參數(shù)，選擇信號 顯示按鈕，窗口變?yōu)椋? 圖 DFT實驗界面 這就是 DFT 實驗 的輸出結(jié)果。 沈陽航空工業(yè)學(xué)院電子 信息工程學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計（論文） 34 第 5章 社會經(jīng)濟效益分析 目前， 數(shù)字信號處理、自動控制原理以及圖像處理等 課程的教學(xué)面臨著問題 :(1) 課程內(nèi)容比 較 抽象，很多重要公式、定理和性質(zhì)及所涉及的數(shù)學(xué)知識較多，由于抽象、繁瑣使學(xué)生產(chǎn)生難學(xué)厭學(xué)情緒；（ 2）從實踐環(huán)節(jié)來看，近幾年來， 由于硬件仿真 系統(tǒng)的局限性 ， 學(xué)生不能把所學(xué)的理論知識與實驗融會貫通。因此，本實驗演示平臺具有很高的性價比。用戶可以根據(jù)需要來規(guī) 劃、設(shè)計MATLAB 的圖形外觀，不斷調(diào)整完善，直至繪圖結(jié)果完全符合用戶要求。 首先，在對數(shù)字信號處理、自動控制以及數(shù)字圖象處理這幾門課程深入掌 握的基礎(chǔ)上，完成幾個典型實驗的設(shè)計，然后進(jìn)行 GUI 設(shè)計，采用模塊化方法 將實驗 加以 整合 ， 最后形 成一個比較完善的實驗平臺。但由于作者的水平和時間有限，并不能做到面面俱到，因此該設(shè)計尚有很多可拓展之處。 授人以魚不如授人以漁，置身其間，耳濡目染，使我不僅接受了全新的思想觀念，領(lǐng)會了基本的思考方式，掌握了通用的研究方法，而且還明白了許多待人接物與為人處世的道理。 gui_State = struct(39。, gui_Singleton, ... 39。, main_OutputF, ... 39。, [])。 else gui_mainf(gui_State, varargin{:})。 if nargin1, action=39。initialize39。圖象處理 CAI39。off39。,39。,[ ], ... 39。,[], ... 39。)。 left=。 spacing=。Style39。Units39。Position39。 % Then the text label labelPos=[left toplabelHt (rightleft) labelHt]。text39。normalized39。BackgroundColor39。String39。 % Then the editable text field txtPos=[left bottom (rightleft) topbottomlabelHtspacing]。edit39。normalized39。BackgroundColor39。String39。 % from the popup menu (., trees,ic).39。,txtHndl)。,39。,39。,10, ... 39。,... 39。,txtPos, ... 39。,... 39。UserData39。 menutop=。 btnHt=。 yPos=。,39。,39。,frmPos, ... 39。 yPos=menutop(menuNumber1)*(btnHt+spacing)。imd(39。)。Style39。Units39。Position39。Interruptible39。Callback39。 labelStr=39。39。 % Generic button information btnPos=[left yPosbtnHt btnWid btnHt]。popupmenu39。normalized39。String39。on39。 %==================================== % button 1 btnNumber=1。 callbackStr=39。39。 btn1Hndl=uicontrol( ... 39。, ... 39。, ... 39。,labelStr, ... 39。 yPos=top(btnNumber1)*(btnHt+spacing)。imd(39。)。Style39。Units39。Position39。Callback39。 labelStr=39。39。39。,39。,39。,btnPos, ... 39。,callbackStr)。強度調(diào)整 39。強度調(diào)整 39。 % Generic button information btnPos=[left yPosbtnHt btnWid btnHt]。pushbutton39。normalized39。String39。 %==================================== % button 5 btnNumber=5。 % Setting userdata to 1 (=stop) will stop the demo. callbackStr=39。39。 btn5Hndl=uicontrol( ... 39。, ... 39。, ... 39。,labelStr, ... 39。 yPos=top(btnNumber1)*(btnHt+spacing)spacing。imd(39。)39。,39。,39。,btnPos, ... 39。,callbackStr)。imd(39。)39。pushbutton39。normalized39。String39。 %==================================== % The CLOSE button labelStr=39。 closeHndl=uicontrol( ... 39。, ...