【正文】 9。 39。 top=。 frmPos=[leftfrmBorder yPos btnWid+2*frmBorder +2*frmBorder]。normalized39。 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） 43 labelStr=39。39。,39。,39。增強 |恢復(fù) |分析 |變換 39。 opHndl=uicontrol( ... 39。, ... 39。, ... 39。imd(39。Style39。Position39。 labelStr=39。39。,39。,callbackStr)。灰度 39。pushbutton39。String39。 % Setting userdata to 1 (=stop) will stop the demo. callbackStr=39。 btn4Hndl=uicontrol( ... 39。, ... 39。 yPos=top(btnNumber1)*(btnHt+spacing)。)。Units39。Callback39。39。pushbutton39。String39。39。, ... 39。,labelStr, ... 39。Style39。close(gcf)39。,[left bottom+btnHt+spacing btnWid btnHt], ... 39。,39。 callbackStr=39。Position39。Style39。 callbackStr=39。String39。pushbutton39。39。,callbackStr)。,39。39。 labelStr=39。Position39。Style39。imd(39。,labelStr, ... 39。, ... 39。39。 %==================================== % button 2 btnNumber=2。normalized39。 % Generic button information btnPos=[left yPosbtnHt btnWid btnHt]。亮度增強 39。,39。,39。)39。 yPos=menutop(menuNumber1)*(btnHt+spacing)。,labelStr, ... 39。, ... 39。39。 %==================================== % The IMAGE Menu menuNumber=1。Units39。 %==================================== % The CONSOLE frame frmBorder=。 yInitPos=。 % please input:39。off39。Units39。UserData39。,txtPos, ... 39。,39。)。,labelPos, ... 39。,39。, ... 39。 uicontrol( ... 39。,[ ]) %=================================== % Set up the Comment Window top=。YTick39。Units39。,39。 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） 39 數(shù)字圖象處理模塊程序 function imd(action,s)。gui_Callback39。gui_Singleton39。 同時，我還要對信息實驗室的郭瑞老師給予我的方便和幫助表示感謝，也非常感謝賈亮老師、張麗麗 老師和 張雷 老師在前期答辯及中期答辯中給 予我的諸多指導(dǎo)和幫助。 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） 35 第 6章 結(jié)束語 文中詳細(xì)介紹了利用 MATLAB 基本語法、開發(fā)環(huán)境、工具、其他函數(shù)庫等，完成電子信息課程（數(shù)字信號處理，自動控制，數(shù)字圖像處理）中典型試驗的設(shè)計，并對這些內(nèi)容作了詳細(xì)分析。 而且 MATLAB 具有 強大的數(shù)值計算功能、符號運算功能、建模仿真可視化功能以及完善的繪圖功能 ，這些 功能都能很好的滿足實驗教學(xué)的基本要求，且 具有不受設(shè)備和環(huán)境條件限制，不受時間、地點限制，不需要增加投資，也不需要維護(hù)和修理設(shè)備等特點 ，這些是其他硬件仿真設(shè)施所無法比擬的。由于沈陽航空工業(yè)學(xué)院電子 信息工程學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計（論文） 30 篇幅的限制，在此隨機抽取兩組模塊調(diào)試后的結(jié)果。 調(diào)試步驟 模塊調(diào)試 在 程序設(shè)計初期 ，由于對 MATLAB 語言的基本語法和設(shè)計規(guī)范不夠熟悉 ，在保存的時候以數(shù)字作為文件名，導(dǎo)致程序無法運行。 在 work 文件夾中找到 直接雙擊，就可彈出基于 MATLAB 及電子信息課程中的典型試驗演示界面 。 在設(shè)計面板中。 運行結(jié)果如圖 、 所示： 圖 系統(tǒng)在不同附加極點下的 階躍響應(yīng)曲線 圖 系統(tǒng)在不同附加極點下的零點分布 對應(yīng)于 Tp=,1,2 的輸出方差分別為 P=， ， 。 N 較大時沈陽航空工業(yè)學(xué)院電子 信息工程學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計（論文） 27 逼近精度較高； N較小時逼近精度較低。期望逼近的濾波器通帶為 [3? /4, ? ]，阻帶為 [0， 23? /32]。 Remezord 函數(shù)用于估算 FIR 數(shù)字濾波器的等紋波最佳一致逼近設(shè)計的最低階數(shù)N，從而使濾波器在滿足指標(biāo)的前提下造價最低。信號處理工具箱采用 remez 算法實現(xiàn)線性相位 FIR 數(shù)字濾波器的等紋波最佳一致逼近設(shè)計。 切比雪夫Ⅰ型濾波器通 帶內(nèi)為等波紋，阻帶內(nèi)單調(diào)下降；切比雪夫Ⅱ型濾波器通沈陽航空工業(yè)學(xué)院電子 信息工程學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計（論文） 25 帶內(nèi)為單調(diào)先下降 ，阻帶內(nèi)為等波紋。所以頻域采樣不失真 的條件是 N? M。當(dāng)然，采樣序列 x(n)的樣本數(shù)較少也會使誤差增大。對分析離散時間系統(tǒng)而言， Z 變換是個極重要的數(shù)學(xué)工具，它可以將描述離散系統(tǒng)的差分方程轉(zhuǎn)化為簡單的代數(shù)方程，從而使求解大大簡化。序列的運算主要包括兩序列相乘（加窗）、序列的移位、周期延拓以及循環(huán)移位 等 。經(jīng)過變換后為 Z39。可見，如果一片暗區(qū)出現(xiàn)了一個亮點，那么銳化處理的結(jié)果是這個亮點變得更亮，增加了圖象的噪聲。模板運算的數(shù)學(xué)涵義是一種卷積（或互相關(guān)）運算。用信號處理的理論來解釋，這種做法實現(xiàn)的是一種簡單的低通濾波器（ low pass filter）。但圖象細(xì)節(jié)的譜能也趨向 高頻段，所以 低通濾波同樣也給圖像細(xì)節(jié)帶來模糊。 由于邊 緣點是圖像中灰度值變化劇烈的地方，這種圖像強度的突變將在一階導(dǎo)數(shù)中產(chǎn)生一個峰，或等價于二階導(dǎo)數(shù)中產(chǎn)生一個零交叉點，而沿梯度方向的二階導(dǎo)數(shù)是非線性的。這樣，通過灰度直方圖就可以對圖像的整體效果進(jìn)行描述。在圖象中加入高斯白噪聲 ，如圖 : 圖 加入高斯白噪聲 的輸出圖像 加散彈噪聲 散彈噪聲的幅值基本相同，但其在畫面上出現(xiàn)的位置是隨機的。 要注意的是，均衡化處理后的圖象只能是近似均勻分布。這里我們只用空域法來對圖像進(jìn)行處理。作為 MATLAB 的一個附加組 件 Simulink 用來提供一個系統(tǒng)級的建模與動態(tài)仿真工作平臺。所以如果它的處理結(jié)果你可以接受，當(dāng)然直接使用其函數(shù)是最方便的。邊緣處理可以改變圖象的清晰程度 , 使圖象滿足特定沈陽航空工業(yè)學(xué)院電子 信息工程學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計（論文） 5 的要求 。通過 DSP硬件仿真環(huán)境 CCS ,可以看到動態(tài)仿真過程 ,經(jīng)調(diào)試后可以把算法代碼直接下載到 DSP 芯片系統(tǒng)中運行 。在線性系統(tǒng)中，又分別按連續(xù)系統(tǒng)和離散系統(tǒng)來解，不過，這兩類系統(tǒng)的算法有很多相似點，往往可以用 MATLAB 來 實現(xiàn)。 學(xué)生在學(xué)習(xí)這門課程時，普遍感到數(shù)字信號處理的概念抽象，對其中的分析方法與基本理論不能很好地理解與掌握。 MATLAB 是集數(shù)值計 算 、符號運算及圖形處理等強大功能于一體的科學(xué)計算語言。 MATLAB 是一種以矩陣運算為基礎(chǔ)的交互式程序語言，專門針對科學(xué)、工程計算及繪圖的需求。因此 MATLAB 能夠較好的將理論和實踐聯(lián)系起來，可以給教學(xué)和學(xué)習(xí)帶來很大的方便。特別是 MATLAB還 具有信號分析工具箱，不需具備很強的編程能力，就可以很方便地進(jìn)行信號分析、處理和設(shè)計。目前， MATLAB 已經(jīng)把工具箱延伸到科學(xué)研究和工程應(yīng)用的諸多領(lǐng)域，諸如數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)庫接口、概率統(tǒng)計、樣條擬合、優(yōu)化算法、偏微沈陽航空工業(yè)學(xué)院電子 信息工程學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計（論文） 4 分方程求解、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、小波分析、信號處理、圖像處理、地圖分析、系統(tǒng)識別、控制系統(tǒng)設(shè)計、 LMI 控制、魯棒控制、模型預(yù)測、模糊邏輯、金融分析、地圖工具、非線性控制設(shè)計、實時快速原型及半物理仿真、嵌入式系統(tǒng)開發(fā) 、定點仿真、 DSP 與通訊、電力系統(tǒng)仿真等，都在工具箱家族中有了自己的一席之地。實踐證 明 :MATLAB仿真 ,使得抽象的內(nèi)容變得生動、直觀 ,提高 了 學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)效率。 圖像處理工具包的函數(shù)，按 功能可以分為以下幾類： 圖像 顯示； 圖像 文件輸入與輸出；幾何操作；象素值和統(tǒng)計； 圖像 分析與增強； 圖像 濾波；線性二維濾波器設(shè)計； 圖像 變換；領(lǐng)域和塊操作；二值 圖像 操作；顏色映射和顏色空間轉(zhuǎn)換； 圖像 類型和類型轉(zhuǎn)換；工具包參數(shù)獲取和設(shè)置等。 因此，本設(shè)計利用 MATLAB 來進(jìn)行圖像處理工具箱的設(shè)計與實現(xiàn)是簡單且行之有效的。利用 Simulink 進(jìn)行自動控制原理實驗的仿真，把仿真試驗和實際的試驗箱操作實驗結(jié)合在一起，可以激發(fā)學(xué)生的設(shè)計意識，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） 6 有利于學(xué)生理論和實踐結(jié)合，同時可以彌補實際實驗操作中的某些局限和誤差。圖象的灰度直方圖是圖象中各象素對應(yīng)的灰度等級分布的近似概率密度函數(shù)。 灰度圖象如圖 所示： 圖 灰度圖像 圖象恢復(fù) 噪聲對圖象處理十分重要，它影響圖象處理的輸入、采集、處理以及輸出結(jié) 果的全過程。要注意的是，當(dāng)窗口內(nèi)噪聲點的個數(shù)大于窗口寬度的一半時，中值濾波的效果不好 。例如，對 f（ 2， 2）， 3x3 的模板下的圖 象子塊為 063783333?mf 計算結(jié)果為 g（ 2， 2） = [（ 33） +2（ 63） +（ 03） ]178。其中 G2? 為 LOG 濾波器： )2 1e xp)12(1),( 2222 22422222 yxyxy Gx GyxG ???????????? （（ ????? 上式即 Marr 邊緣檢測算子。 H（ u,v）為低通濾波器的傳遞函數(shù)。 式 這種有點 像 矩陣 的 表示方法稱為模板 (template)。在工具箱設(shè)計中所用到的就是這種 平滑模板 。先把 一幅圖象擴(kuò)展成對稱函數(shù)，然后圍繞圖像邊界將其折疊成對稱形式，則由此種擴(kuò)展方法得到的變換稱為偶離散余弦變換；如果重疊一個圖象元素來折疊成對稱形式，則由此種擴(kuò)展方法得到的變換稱為奇離散余弦變換。為此，我們用下列關(guān)系式將 Z映射到 Z39。 圖 b 為將該序列向右移 3 位的輸出波形。 所謂模擬信號恢復(fù) 就是根據(jù)離散點的采樣 序列 )()( nTxnx a? 估算出采樣點之間的模擬信號的值。其實質(zhì)是 對有限長 序列頻譜的離散化，即通過 DFT使時域 有限長序列與頻域有限長序列相對應(yīng)。根據(jù)有用信號和噪聲的不同特性，消除或減弱噪聲，提取有用信號的過程稱為濾波，實現(xiàn)濾波功能的系統(tǒng)稱為濾波器。先用 [N，wc]=Cheb2ord(wp,ws,Rp,Rs)求出 [N,wc]，提供函數(shù) cheby2 的輸入單元，再由 [B，A]=cheby2(N,Rp,wc)設(shè)計切比雪夫Ⅱ型數(shù)字濾波器。其調(diào)用格式如下： b=remez(N,f,m,w,‘ ftype’ ) 其中 w 和 ftype 可默認(rèn)。 f 和 m 與 remez 中所用的類似，這里 f可以是 模擬頻率或歸一化數(shù)字頻率，但必須以 0開始，以 Fs/2 結(jié)束。在 remez 函數(shù)調(diào)用格式 b=remez(N,f,m,w)中， f=[0,3/4,23/32,1],m=[0,0,1,1]。需要研究環(huán)節(jié)的特性如何影響系統(tǒng)的特性。在 Tp=5，即實極點模為 ，也就是復(fù)極點沈陽航空工業(yè)學(xué)院電子 信息工程學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計（論文） 28 的 1/5 時，系統(tǒng)的階躍 過渡過程基本上由這個實極點所決定。坐標(biāo)軸對象 (Axes)用于顯示用戶界面的圖象、曲線等。在軟件調(diào)試過程中，采用先分后總的方法，先對各個部分的子程序進(jìn)行調(diào)試，然后進(jìn)行各個模塊的單個調(diào)試，最后完成對整個演示平臺的調(diào)試。 在進(jìn)行模塊設(shè)計時，函數(shù)調(diào)起到關(guān)鍵作用。 按下選擇數(shù)字圖像處理按鈕后，窗口變?yōu)椋? 圖 數(shù)字圖像處理模塊界面 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） 32 按下亮度增強按鈕后窗口變?yōu)椋? 圖 亮度增強輸出結(jié)果 按下分析按鈕，再按高通濾波按鈕，窗口變?yōu)? 圖 高斯濾波處理圖像輸出結(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）