音频数字水印
目录
1课题背景与现状 (2)
2研究的目的和意义 (4)
3方案设计和实施计划 (8)
4研究的主要容 (10)
5创新点和结论 (10)
6成果的应用前景 (11)
7附录：个人工作总结 ................................................................................................... 错误!未定义书签。
1课题背景与现状
数字时代的到来，多媒体数字世界丰富多彩，数字产品几乎影响到每一个人的日常生活。信息媒体的数字化为信息的存取提供了极大的便利，同时也显著地提高了信息表达的效率和准确度。计算机网络通信技术特别是互联网的蓬勃发展，使得数据的交换和传输变成了一个相对简单且快捷的过程。人们借助于计算机、数字扫描仪、打印机等电子设备可以方便、迅速地将数字信息传达到世界各地，在国际互联网上发布自己的作品，传递重要的信息，进行各种学术交流和电子商务活动等等。如何保护这些与我们息息相关的数字产品，如保护、信息安全、数据认证以及访问控制等等，已受到日益重视并变得迫切需要了，因此数字水印在今天的计算机和互联网时代大有可为。
数字水印技术是近十年才发展起来的，它是信息隐藏学的一个分支。随着国信息化程度的提高和电子商务逐渐走向实用，数字水印技术将会拥有更加广阔的应用前景。鉴于信息隐藏与数字水印技术的应用前景，众多知名研究机构如麻省理工学院的多媒体实验室、剑桥大学的多媒体实验室、IBM数字实验室、日立、NEC、SONY，PHILIPS、微软等都加入到信息隐藏和数字水印技术的研究和应用并取得了一定的成果。1996年5月，第一届国际信息隐藏学术研讨会(CIHW)在英国剑桥牛顿研究所召开，至今该研讨会已举办了四届。另外，在IEEE和SPIE等一些重要国际会议上也开辟了信息隐藏与数字水印相关的专题技术研究。此外欧洲、北美以及其他的一些关于图像、多媒体研究方面的国际会议都有专门的数字水印讨论组。欧洲已有几项较大的工程项目(VⅣA和ACTS)都有关于信息隐藏与数字水印方面的专项研究。摄影光学仪器工程师学会从1999年开始举办专门的“多媒体容的安全和水印"讨论会。另外，一些组织开始考虑包含不同标准的水印技术。拷贝保护技术工作组(CPTWG)出于保护DVD碟中视频的目的测试了水印系统。安全数字音乐主创(SDMI)将水印做成他们的音乐保护系统的核心技术。
近年来，该领域研究的发展速度非常快，有些公司已推出了一些数字水印软件产品，1996年2月美国Adobe System公司首先在图像处理软件Adobe Photoshol4．0中，采用美国Digimarc公司的技术，加入了数字水印模块，起到保护的功能。1999年2月，五大唱片公司：博得曼、百代、索尼、环宇和华纳联合宣布与IBM合作，联合开
发一个在因特网方便、快速、安全发布数字视听产品的实验系统。2001年1月Digimarc公司又宣布与图形艺术的业界团体Printing Industries of America(PIA)就电子水印技术联手合作，在打印机使用Digimarc的“Media Bridge"电子水印技术。2001年7月，富士通公司开发出了“阶层型电子水印"技术，为其在因特网上实现电子博物馆和电子美术馆系统“Musethque Light"提供了安全保障。同时还有一些其他公司也相继推出了在数字化图像、音频和视频作品中嵌入鲁棒水印以进行保护的软件产品，如Bluespike公司的“Giovanni 数字水印系统"，Gognic公司的“AudiokeyMP水印系统”，Signum Technologies公司的“Suresign水印’’等等。我国学术界对数字水印技术的反应也非常快，已经有相当一批有实力的科研机构投入到这一领域的研究中来。
2研究的目的和意义
随着互联网以及多媒体通讯的发展，对多媒体产品保护和鉴别要求越来越强烈，而数字水印技术是解决数字保护问题的有效手段。目前，对静态图像数字水印技术的研究己经日趋成熟，音频数字水印也正成为新的研究热点。
随着计算机、通信技术的迅速发展，多媒体存储和传输技术的进步使存储和传输数字化信息成为可能，数字化产品可以方便地制作、复制、修改、存储、传播。同时，也导致了大量非法盗版的出现，严
重地损害了创作者和所有者的知识产权(Intellectual Property Rights)，数字产品的知识产权保护也显得越来越重要。在这种形势下，以信息隐藏技术为核心的数字水印(Digital Watermarking)技术应运而生。在数字化产品中嵌入水印信息，可以实现拷贝限制、使用跟踪、盗版确认等功能，有利于解决纠纷，保护数字产权合法拥有者的利益。数字水印是一种有效的数字产品保护和数据安全维护技术，是信息隐藏(Information Hiding)技术研究领域中的一个重要分支。事实上，信息隐藏技术从有隐密通信就已开始研究，但由于其特殊的用途，一直被限制在军事和安全部门一个很小的围。随着计算机、多媒体技术的发展，网络通信逐步成为人们交流信息的方式之一，对数字化产品(如：音像作品、电子商务、电子政务、数字图书、远程教育等)的认证、防伪以及保护的需求越来越迫切，从而产生出一门新的分支：数字水印。
数字水印技术除具有信息隐藏技术的一般特点外，还有着其固有的特点和研究方法。例如：从信息安全的角度上看，如果隐藏的信息被破坏，系统可以视为安全的，因为秘密信息并没有泄露；但在数字水印系统中，隐藏信息的丢失即意味着信息的丢失，从而失去了保护的功能，这一系统就是失败的。因此，数字水印技术必须具有较强的鲁棒性、安全性和不可感知性。随着数字化音像制品的大量制作和发行，数字音频水印技术的研究和发展越来越显得重要。一方面，可以用音频水印技术实现数字音频作品的保护和认证，这是水印技术最主要的应用。它的目的是通过嵌入数据的来源信息以及比较有代表性的
所有者信息，从而防止其它团体对该数据宣称拥有。这样水印就可以用来公正地解决所有权问题；另一方面可以用于音频作品的盗版跟踪，它的目的是传输合法接收者的信息而不是数据来源者的信息，主要用来识别数据的单个发行拷贝。这一类应用在发行的每个拷贝中嵌入不同的水印，通常称之为“数字指纹"；还可以用于拷贝保护，这就要求在音频作品发行体系中存在一个拷贝保护机制，即它不允许未授权的媒体拷贝。在开放系统中很难实现拷贝保护，然而在封闭或私有系统中，可以用水印来说明数据的拷贝情况，因此拷贝保护是可行的。随着MP3、MP4、MPEG、AC-3等新一代压缩标准的广泛应用，数字音频在因特网上呈指数级增加，对音频数据产品的保护就显得越来越重要，音频水印领域将有较为广阔的应用前景。因此，选择数字音频水印作为研究课题有较强的现实意义。另一方面，对发表的数字水印研究文献检索统计，发现数字音频水印的研究文献相对于数字图像水印的研究文献要少得多，因而较容易在数字音频水印上挖掘创新点。随着互联网以及多媒体通讯的发展，对多媒体产品保护和鉴别要求越来越强烈，而数字水印技术是解决数字保护问题的有效手段。目前，对静态图像数字水印技术的研究己经日趋成熟，音频数字水印也正成为新的研究热点。
随着计算机、通信技术的迅速发展，多媒体存储和传输技术的进步使存储和传输数字化信息成为可能，数字化产品可以方便地制作、复制、修改、存储、传播。同时，也导致了大量非法盗版的出现，严重地损害了创作者和所有者的知识产权(Intellectual Property
华东交通大学MATLAB程序设计报告书 课题名称：基于MATLAB的粒子群优化算法的实现 姓名： 学号：20160280800014 专业：控制科学与工程 2016年 11月 20日
基于MATLAB的粒子群优化算法的实现 一、课程选题目的 本次课程设计的课题为《基于MATLAB的粒子群优化算法的实现》，主要为学会运用MATLAB对实际算法编程，加深对粒子群优化算法的理解，并为今后熟练使用MA TLAB进行系统的分析仿真和设计奠定基础。数值计算分析可以帮助更深入地理解理论知识，并为将来使用MA TLAB进行各领域数值分析分析和实际应用打下基础。 此次课程主要是为了进一步熟悉对MATLAB软件的使用，以及学会利用MA TLAB对数值运算这种实际问题进行处理，将理论应用于实际，加深对它的理解。 二、粒子群优化算法原理 优化是科学研究、工程技术和经济管理等领域的重要研究工具。它所研究的问题是讨论在众多的方案中寻找最优方案。例如，工程设计中怎样选择设计参数，使设计方案既满足设计要求又能降低成本；资源分配中，怎样分配有限资源，使分配方案既能满足各方面的基本要求，又能获得好的经济效益。在人类活动的各个领域中，诸如此类，不胜枚举。优化这一技术，正是为这些问题的解决，提供理论基础和求解方法，它是一门应用广泛、实用性很强的科学。近十余年来，粒子群优化算法作为群体智能算法的一个重要分支得到了广泛深入的研究，在路径规划等许多领域都有应用。 2.1 粒子群优化算法的起源 粒子群优化（PSO）算法是由Kennedy和Eberhart于1995年用计算机模拟鸟群觅食这一简单的社会行为时，受到启发，简化之后而提出的。 设想这样一个场景：一群鸟随机的分布在一个区域中，在这个区域里只有一块食物。所有的鸟都不知道食物在哪里。但是他们知道当前的位置离食物还有多远。那么找到食物的最优策略是什么呢。最简单有效的方法就是追寻自己视野中目前离食物最近的鸟。如果把食物当作最优点，而把鸟离食物的距离当作函数的适应度，那么鸟寻觅食物的过程就可以当作一个函数寻优的过程。鱼群和鸟群的社会行为一直引起科学家的兴趣。他们以特殊的方式移动、同步，不会相互碰撞，整体行为看上去非常优美。生物学家CargiReynolds提出了一个非常有影响的鸟群聚集模型。在他的模拟模型boids中，每一个个体遵循：避免与邻域个体相冲撞、匹配邻域个体的速度、试图飞向感知到的鸟群中心这三条规则形成简单的非集中控制算法驱动鸟群的聚集，在一系列模拟实验中突现出了非常接近现实鸟群聚集行为的现象。该结果显示了在空中回旋的鸟组成轮廓清晰的群体，以及遇到障碍物时鸟群的分裂和再度汇合过程。由此受到启发，经过简化提出了粒子群优化算法。 2.2粒子群优化算法的原理 在粒子群优化算法中，每个优化问题的潜在解都是搜索空间中的一只鸟，称之为“粒子”。所有的粒子都有一个由被优化的函数决定的适应值，每个粒子还有一个速度决定他们飞翔的方向和距离。然后粒子们就追随当前的最优粒子在解空间中搜索。优化开始时先初始化为一群随机粒子（随机解）。然后通过迭代找到最优解。在每一次迭代中，粒子通过跟踪两个极值来更新自己。第一个极值就是整个种群目前找到的最优解。这个极值是全局极值。另外也可以不用整个种群而只是用其中一部分作为粒子的邻居，那么在所有邻居中的极值就是局部极值。第二个极值是粒子本身所找到的最优解，称为个体极值。这是因为粒子仅仅通过跟踪全局极值或者局部极值来更新位置，不可能总是获得较好的解。这样在优化过程中，粒子在追随全局极值或局部极值的同时追随个体极值则圆满的解决了这个问题。这就是粒子群优化
摘要 数字水印（Digital Watermark）技术是指用信号处理的方法在数字化的多媒体数据中嵌入隐蔽的标记，这种标记通常是不可见的，只有通过专用的检测器或阅读器才能提取。数字水印是信息隐藏技术的一个重要研究方向。随着数字水印技术的发展，数字水印的应用领域也得到了扩展，数字水印的基本应用领域是版权保护、隐藏标识、认证和安全不可见通信。 当数字水印应用于版权保护时，潜在的应用市场在于电子商务、在线或离线地分发多媒体内容以及大规模的广播服务。数字水印用于隐藏标识时，可在医学、制图、数字成像、数字图像监控、多媒体索引和基于内容的检索等领域得到应用。数字水印的认证方面主要ID卡、信用卡、ATM卡等上面数字水印的安全不可见通信将在国防和情报部门得到广泛的应用。 本文主要是根据所学的数字图象处理知识，在MATLAB环境下，通过系统编程的方式，建立并实现基于DCT域的数字水印加密系统。该系统主要包含数字水印的嵌入与提取，仿真结果表明，数字水印算法具有有效性、可靠性、抗攻击性、鲁棒性和不可见性，能够为数字媒体信息在防伪、防篡改、认证、保障数据安全和完整性等方面提供有效的技术保障。 关键词：数字水印；MATLAB；DCT
目录 1 课程设计目的 (1) 2 课程设计要求 (2) 3 数字水印技术基本原理 (3) 3.1 数字水印基本框架 (3) 3.2 算法分类 (3) 3.2.1 DCT法 (4) 3.2.2 其他方法 (4) 3.3 实际需要考虑的问题 (4) 3.3.1 不可见性 (4) 3.3.2 鲁棒性 (5) 3.3.3 水印容量 (5) 3.3.4 安全性 (5) 4 基于DCT变换仿真 (6) 4.1 算法原理 (6) 4.1.1 准备工作 (6) 4.1.2 选取8*8变换块 (7) 4.1.3 边界自适应 (7) 4.1.4 DCT变换与嵌入 (7) 4.1.5 恢复空域 (8) 4.2 嵌入算法扩展 (8) 4.2.1 RGB彩色图像三个矩阵的划分 (8) 4.2.2 八色彩色水印 (8) 4.3 水印的提取 (9) 4.4 仿真程序 (9) 5 结果分析 (14) 结束语 (16) 参考文献 (17)
《MATLAB程序设计与应用（刘卫国）》（第二版）实验一MATLAB运算基础 1.（1） z1=2*sin(pi*85/180)/(1+exp(2)) （2）x=[2,1+2i;-0.45,5]; z2=log(x+sqrt(1+x.^2))/2 （3）a=-3.0:0.1:3.0; z3=0.5*(exp(0.3*a)-exp(-0.3*a)).*sin(a+0.3)+log((0.3+a)/2) （4）t=0:0.5:2.5; z4=(t>=0&t<1).*t.^2+(t>=1&t<2).*(t.^2-1)+(t>=2&t<3).*(t.^2-2*t+1) 2. A=[12,34,-4;34,7,87;3,65,7]; B=[1,3,-1;2,0,3;3,-2,7]; （1）a=A+6*B b=A-B+eye(size(A)) %I=eye(size(A)) （2）c=A*B d=A.*B （3）e=A^3 f=A.^3 （4）g=A/B h=B\A （5）m=[A,B] n=[A([1,3],:);B^2] 3. A=[1,2,3,4,5;6,7,8,9,10;11,12,13,14,15;16,17,18,19,20;21,22,23,24,25]; B=[3,0,16;17,-6,9;0,23,-4;9,7,0;4,13,11]; （1）C=A*B （2）D=C(3:end,2:end) 4.（1） a=100:999; b=rem(a,21)==0; c=find(b); d=length(c) （2）ch='Just as Bianhaiman said,Xiehong is ...'; e=find(ch>='A'&ch<='Z'); ch(e)=[] 实验二 MATLAB矩阵分析与处理 1.E=eye(3);
2DPSK调制与解调系统的仿真 设计原理 (1) 2DPSK信号原理 1.1 2DPSK信号原理 2DPSK方式即是利用前后相邻码元的相对相位值去表示数字信息的一种方式。现假设用Φ表示本码元初相与前一码元初相之差，并规定：Φ＝0表示0码，Φ＝π表示1码。则数字信息序列与2DPSK信号的码元相位关系可举例表示如2PSK信号是用载波的不同相位直接去表示相应的数字信号而得出的，在接收端只能采用相干解调，它的时域波形图如图2.1所示。 图1.1 2DPSK信号 在这种绝对移相方式中，发送端是采用某一个相位作为基准，所以在系统接收端也必须采用相同的基准相位。如果基准相位发生变化，则在接收端回复的信号将与发送的数字信息完全相反。所以在实际过程中一般不采用绝对移相方式，而采用相对移相方式。定义为本码元初相与前一码元初相之差，假设： →数字信息“0”； →数字信息“1”。 则数字信息序列与2DPSK信号的码元相位关系可举例表示如下： 数字信息： 1 0 1 1 0 1 1 1 0 1 DPSK信号相位：0
或 ： 1.2 2DPSK 信号的调制原理 一般来说，2DPSK 信号有两种调试方法，即模拟调制法和键控法。2DPSK 信号的的模拟调制法框图如图1.2.1所示，其中码变换的过程为将输入的单极性不归零码转换为双极性不归零码。 图1.2.1 模拟调制法 2DPSK 信号的的键控调制法框图如图1.2.2所示，其中码变换的过程为将输入的基带信号差分，即变为它的相对码。选相开关作用为当输入为数字信息“0” 时接相位0，当输入数字信息为“1”时接pi 。 图1.2.2 键控法调制原理图 1.3 2DPSK 信号的解调原理 2DPSK 信号最常用的解调方法有两种，一种是极性比较和码变换法，另一种是差分相干解调法。 码变换 相乘 载波 s(t) e o (t)
2011年3月刊计算机工程应用技术信息与电脑 China Computer&Communication 1. 引言 多媒体及网络的迅速发展使得多媒体信息的交流和传输变得更 加简单和快捷，然而，这也使盗版者能以低廉的成本复制及传播未经 授权的数字产品，这种对数字产品保护和信息安全的迫切需求，导致 了数字水印技术成为多媒体信息安全领域的一个热点问题。数字水印 技术是在不影响宿主媒体主观质量的情况下，在宿主媒体（文本、图 像、视频、音频）中嵌入不易被人察觉的标识信息，用以证明原创作 者对其作品的所有权，并作为鉴定、起诉非法侵权的证据。 2. 数字水印的特征 一般认为数字水印应具有以下特征： (1) 安全性。数字水印应该是安全、难以被篡改的。当数字作品 发生变化时，数字水印应当也相应发生变化；同时，未经授权的个人 不得修改水印，理论上是未经授权的用户不能检测到产品中是否含有 水印。 (2) 鲁棒性。当被保护的数据在经过攻击后，嵌入的水印信息仍 能保持好的完整性并能以一定的正确概率被检测到。这些可能的攻击 包括噪声、滤波、剪切、旋转和编码等。 (3) 不可感知性。数字水印的嵌入不应使得原始作品发生可以感 知的变化，也不能使得被保护数据在质量上发生可以感觉到的失真。 (4) 可证明性。在多媒体作品的实际应用过程中可能需要多次加 入水印，这时水印系统必须能够允许水印被多次嵌入到被保护的数 据，而且每个水印均能独立地被证明。 (5) 无歧义性。恢复出的水印或对水印判决结果能够表明版权的 惟一，不会发生多重版权纠纷问题。 3. 数字水印的基本原理 通用的水印技术包含两个方面：水印的嵌入和水印的提取或检 测，如图1和图2所示。 图1 水印信号嵌入 图2 水印信号提取或检测 4. 数字水印的研究现状 4.1 文本水印 文本水印就是将代表著作人身份的信息(水印)嵌入到电子出版物 中，在产生版权纠纷时来验证版权的归属。其主要分为三大类：基于 文档结构的水印方法、基于自然语言处理技术的水印方法、基于传统 图像的水印方法。 基于文档结构的各种水印方法都只是提留在文本的表层，无法抵 抗对于文本结构和格式的攻击，简单的重新录入攻击就能使之失效， 因此这些水印方法普遍存在鲁棒性差的缺点。自然语言文本水印方法 相对提高了抗攻击的能力，但普遍存在容量不足的问题。基于传统图 像的文本水印普遍存在鲁棒性不高、操作复杂的缺点。 4.2 图像水印 根据水印的实现过程，图像水印算法可分为空域算法和变换域算 法。空域算法是通过直接改变原始图像的像素值来嵌入水印，通常具 有较快的速度，但鲁棒性差，且水印容量也会受到限制；变换域算法 是通过改变某些变换系数来嵌入水印，通常具有很好的鲁棒性和不可 见性。其实现一般是基于图像变换，如DCT、DFT、DWT等。重点介 绍一下变换域算法。 4.2.1 离散傅里叶变换 (DFT) 该方法是利用图像的DFT来嵌入信息。通信理论中调相信号的抗 干扰能力比调幅信号的抗干扰能力强，同样在图像中利用相位信息嵌 入的水印也比用幅值信息嵌入的水印更稳健。实验表明该方法的抗压 缩能力比较弱。 4.2.2 离散余弦变换 (DCT) DCT能把空间域的图像转换到变换域上进行研究，从而能很容易 了解到图像的各空间频域成分，进行相应处理。基于DCT的水印方法 与基于DFT的水印方法相比有较好的鲁棒性，但是无法做到对图像信 号内容的自适应，因此往往会造成对图像特征的明显损害，不可感知 性不是最佳。 4.2.3 离散小波变换 (DWT) DWT是一种时间---频率信号的多分辨率分析方法，在时频两域 都具有表征信号局部特征的能力。实验表明，与DCT、DFT变换相比 较，基于DWT的水印算法的鲁棒性最优，且与JPEG2000、MPEG4压 缩标准兼容，利用DWT产生的水印具有良好的视觉效果和抵抗多种 攻击的能力，且不可感知性最好。 4.3 音频水印 音频水印利用音频文件的冗余信息和人耳听觉系统的特点来嵌入 水印，其可以保护声音数字产品不被随意复制和篡改，如CD唱片， 广播电台的节目内容等。音频水印的三种基本方法：扩频嵌入方 法、回声隐藏方法和相位编码方法。 4.4 视频水印 视频水印是通过对视频载体的时间和空间冗余来嵌入水印，其既 不影响视频质量，又能达到保护节目制作者的合法权益和控制数字产 品的复制。视频水印从算法要求上同图像水印有许多相似之处，但视 频水印也有一些独特之处，如能够在压缩和未压缩的格式下实时完成 水印的检测，对MPEG压缩、A/D和D/A转换等都有较好的稳健性。 数字水印技术涉及到通信理论、编码理论、噪声理论、视听觉 感知理论、扩频技术、信号处理技术、数字图像处理技术、多媒体技 术、模式识别技术、算法设计等理论，用到经典的DFT离散傅立叶变数字水印技术及基于MATLAB的快速实现 张 巍1 时宏伟2 （1.78179部队，四川成都 610011；2. 川大智胜，四川成都 610045） 摘要：数字水印是近几年来出现的数字产品版权保护技术，是当前国际学术界的研究热点．该文论述了数字水印的提出及研究现状、水印的基本原理和算法、水印的分类等情况，并介绍了一种可以快速上手的高效的实用语言——MATLAB，同时给出了一个用MATLAB工具在静止图像上嵌入水印的实例。 关键词：数字水印；MATLAB；DCT 中图分类号：TP39 文献标识码：A 文章编号：1003-9767（2011）03-0130-02
Matlab 上机实验一、二 3.求下列联立方程的解???????=+-+-=-+=++-=--+4 1025695842475412743w z y x w z x w z y x w z y x >> a=[3 4 -7 -12;5 -7 4 2;1 0 8 -5;-6 5 -2 10]; >> b=[4;4;9;4]; >> c=a\b 4．设???? ??????------=81272956313841A ，??????????-----=793183262345B ，求C1=A*B’;C2=A’*B;C3=A.*B,并求上述所有方阵的逆阵。 >> A=[1 4 8 13;-3 6 -5 -9;2 -7 -12 -8]; >> B=[5 4 3 -2;6 -2 3 -8;-1 3 -9 7]; >> C1=A*B' >> C2=A'*B >> C3=A.*B >> inv(C1) >> inv(C2) >> inv(C3) 5．设 ?? ????++=)1(sin 35.0cos 2x x x y ，把x=0~2π间分为101点，画出以x 为横坐标，y 为纵坐标的曲线。 >> x=linspace(0,2*pi,101); >> y=cos(x)*(0.5+(1+x.^2)\3*sin(x)); >> plot(x,y,'r') 6．产生8×6阶的正态分布随机数矩阵R1, 求其各列的平均值和均方差。并求该矩阵全体数的平均值和均方差。 （mean var ） a=randn(8,6) mean(a) var(a) k=mean(a) k1=mean(k) i=ones(8,6) i1=i*k1 i2=a-i1 i3=i2.*i2 g=mean(i3) g2=mean(g)
实验六 高层绘图操作 %第一题： 程序代码如下： x=linspace(0,2*pi,101); y=(0.5+3*sin(x)./(1+x.^2)).*cos(x); plot(x,y) 01234567 -1 -0.5 0.5 1 1.5 %第二题： %（1） 程序代码如下： x=linspace(-2*pi,2*pi,100); y1=x.^2; y2=cos(2*x); y3=y1.*y2; plot(x,y1,'b-',x,y2,'r:',x,y3,'y--'); text(4,16,'\leftarrow y1=x^2'); text(6*pi/4,-1,'\downarrow y2=cos(2*x)'); text(-1.5*pi,-2.25*pi*pi,'\uparrow y3=y1*y2');
-8 -6 -4 -2 2 4 6 8 -30-20 -10 10 20 30 40 %（2） 程序代码如下： x=linspace(-2*pi,2*pi,100); y1=x.^2; y2=cos(2*x); y3=y1.*y2; subplot(1,3,1);%分区 plot(x,y1); title('y1=x^2');%设置标题 subplot(1,3,2); plot(x,y2); title('y2=cos(2*x)'); subplot(1,3,3); plot(x,y3); title('y3=x^2*cos(2*x)');
-10 10 0510 15202530 35 40y1=x 2 -10 10 -1-0.8 -0.6 -0.4-0.200.20.4 0.6 0.8 1y2=cos(2*x) -10 10 -30-20 -10 10 20 30 40 y3=x 2*cos(2*x) %（3） 程序代码如下： x=linspace(-2*pi,2*pi,20); y1=x.^2; subplot(2,2,1);%分区 bar(x,y1); title('y1=x^2的条形图');%设置标题 subplot(2,2,2); stairs(x,y1); title('y1=x^2的阶梯图'); subplot(2,2,3); stem(x,y1); title('y1=x^2的杆图'); subplot(2,2,4); fill(x,y1,'r');%如果少了'r'则会出错 title('y1=x^2的填充图'); %其他的函数照样做。
课程设计任务书 学生姓名：董航专业班级：电信1006班 指导教师：阙大顺，李景松工作单位：信息工程学院 课程设计名称：Matlab应用课程设计 课程设计题目：Matlab运算与应用设计5 初始条件： 1.Matlab6.5以上版本软件； 2.课程设计辅导资料：“Matlab语言基础及使用入门”、“Matlab及在电子信息课程中的应 用”、线性代数及相关书籍等； 3.先修课程：高等数学、线性代数、电路、Matlab应用实践及信号处理类相关课程等。 要求完成的主要任务：（包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体要求） 1.课程设计内容：根据指导老师给定的7套题目，按规定选择其中1套完成； 2.本课程设计统一技术要求：研读辅导资料对应章节，对选定的设计题目进行理论分析， 针对具体设计部分的原理分析、建模、必要的推导和可行性分析，画出程序设计框图，编写程序代码（含注释），上机调试运行程序，记录实验结果（含计算结果和图表），并对实验结果进行分析和总结。具体设计要求包括： ①初步了解Matlab、熟悉Matlab界面、进行简单操作； ②MATLAB的数值计算：创建矩阵矩阵运算、多项式运算、线性方程组、数值统计； ③基本绘图函数：plot, plot3, mesh, surf等，要求掌握以上绘图函数的用法、简单图形 标注、简单颜色设定等； ④使用文本编辑器编辑m文件，函数调用； ⑤能进行简单的信号处理Matlab编程； ⑥按要求参加课程设计实验演示和答辩等。 3.课程设计说明书按学校“课程设计工作规范”中的“统一书写格式”撰写，具体包括： ①目录； ②与设计题目相关的理论分析、归纳和总结； ③与设计内容相关的原理分析、建模、推导、可行性分析； ④程序设计框图、程序代码（含注释）、程序运行结果和图表、实验结果分析和总结； ⑤课程设计的心得体会（至少500字）； ⑥参考文献（不少于5篇）； ⑦其它必要内容等。 时间安排：1.5周（分散进行） 参考文献： [1](美)穆尔,高会生,刘童娜,李聪聪．MA TLAB实用教程(第二版) . 电子工业出版社,2010. [2]王正林,刘明．精通MATLAB(升级版) .电子工业出版社,2011. [3]陈杰. MA TLAB宝典(第3版) . 电子工业出版社,2011. [4]刘保柱,苏彦华,张宏林. MATLAB 7.0从入门到精通(修订版) . 人民邮电出版社,2010. 指导教师签名：年月日 系主任（或责任教师）签名：年月日
数字水印作为一门新的学科, 自 1993 年 Tirkel 等人正式提出到现在十几年里, 国内外对数字水印的研究都引起了极大的关注, 从最初的版权保护, 已扩展到多媒体技术, 广播监听, in-ternet 等多个领域。数字水印是永久镶嵌在其他数据( 主要指宿主数据) 中具有可鉴别性的数字信号或数字模式, 其存在不能影响宿主数据的正常使用。为了使数字水印技术达到一定的设计要求, 当前水印数据一般应具备不可感知性(imperceptible) 、鲁棒性(Robust) 、可证明性、自恢复性和安全保密性等特点。在数字水印技术中, 水印的数据量和鲁棒性构成了一对基本矛盾。理想的水印算法应该既能隐藏大量数据, 又可以抗各种信道噪声和信号变形。然而在实际中, 这两个指标往往不能同时实现, 实际应用往往只偏重其中的一个方面。如果是为了隐蔽通信, 数据量显然是最重要的, 由于通信方式极为隐蔽, 遭遇敌方篡改攻击的可能性很小, 因而对鲁棒性要求较为不高。但对保证数据安全来说, 情况恰恰相反, 各种保密的数据随时面临着被盗取和篡改的危险, 对鲁棒性的要求很高, 而对隐藏数据量的要求则居于次要地位。典型的数字水印系统至少包含两个组成部分- - 水印嵌入单元和水印检测与提取单元。将水印信息进行预处理后加入到载体中, 称为嵌入。从水印化数据中提取出水印信息或者检测水印信息的存在性称为水印的提取和检测。数字水印算法主要
是指水印的嵌入算法, 而提取算法往往被看成是嵌入算法的逆变换。 当前典型的嵌入算法主要被分为空间域水印算法和变换域水印算法。DCT 变换域算法是数字水印算法的典型代表, 也是数字水印中较为常用的一种稳健的算法。其算法思想是选择二值化灰度图像作为水印信息, 根据水印图像的二值性来选择不同的嵌入系数, 并将载体图像 ( 原始图像) 进行 8×8 的分块, 再将灰度载体图像( 原始图像) 进行 DCT变换。然后, 将数字水印信息的灰度值直接植入到载体灰度图像的 DCT 变换域中, 实现水印的嵌入。而后, 将嵌入了水印信息灰度图像进行 IDCT( 逆离散的余弦变换) 变换, 得到含有了嵌入水印信息的图像, 嵌入过程完毕。水印的提取、检测过程为嵌入过程的逆过程, 其方法和嵌入方法有所雷同不再进行介绍。 下面以 MATLAB 为工具, 给出一个在频域嵌入和提取黑白二值水印图像的实现过程。(1) 水印图像的预处理: 将水印信息图像进行灰度处理, 然后再将转换后的图像进行二值转换。而这些都是为了提高水印信息的安全性对图像所做的处理。(2) 读取原始公开图像(大小为 256×256) 和黑白水印图像(大小为 32×32, 模式为灰度) 到二维数组 I 和 J。(3) 将原始公开图像I 分割为互不覆盖的图像块, 每块大小为 8×8, 共分为 32×32 块。然后对分割后的每个小块Block- dct(x,y) 进行 DCT 变换, 得到变换后的小块 Block-dct(x, y)。(4) 取黑白水印图像中的一个元素 J(p, q) , 通过嵌入算法嵌入到原始公开图像块的中频系数中。(5) 对嵌入水印信息后的图像块Block- dct (x, y) 进行逆DCT 变换, 得到图像块 Block(x′, y′)。
《计算机仿真及应用》课程设计报告书 学号：08057102，08057127 班级：自动化081 姓名陈婷，万嘉
目录 一、设计思想 二、设计步骤 三、调试过程 四、结果分析 五、心得体会 六、参考文献
选题一、 考虑如下图所示的电机拖动控制系统模型，该系统有双输入，给定输入)(t R 和负载输入)(t M 。 1、 编制MATLAB 程序推导出该系统的传递函数矩阵。 2、 若常系数增益为：C 1＝Ka ＝Km ＝1，Kr ＝3，C2＝0.8，Kb ＝1.5，时间常数T 1＝5， T 2＝0.5，绘制该系统的根轨迹、求出闭环零极点，分析系统的稳定性。若)(t R 和)(t M 分别为单位阶跃输入，绘制出该系统的阶跃响应图。（要求C 1，Ka ，Km ，Kr ，C2，Kb ， T 1，T 2所有参数都是可调的） 一．设计思想 题目分析： 系统为双输入单输出系统，采用分开计算，再叠加。 要求参数均为可调，而matlb 中不能计算未赋值的函数，那么我们可以把参数设置为可输入变量，运行期间根据要求赋值。 设计思路： 使用append 命令连接系统框图。 选择‘参数=input('inputanumber:')’实现参数可调。 采用的方案： 将结构框图每条支路稍作简化，建立各条支路连接关系构造函数，运行得出相应的传递函数。 在得出传递函数的基础上，使用相应的指令求出系统闭环零极点、画出其根轨迹。 通过判断极点是否在左半平面来编程判断其系统是否稳定。 二．设计步骤 （1）将各模块的通路排序编号
（2）使用append命令实现各模块未连接的系统矩阵 （3）指定连接关系 （4）使用connect命令构造整个系统的模型 三．调试过程 出现问题分析及解决办法： 在调试过程出现很多平时不注意且不易寻找的问题，例如输入的逗号和分号在系统运行时不支持中文格式，这时需要将其全部换成英文格式，此类的程序错误需要细心。 在实现参数可调时初始是将其设为常量，再将其赋值进行系统运行，这样参数可调性差，后用‘参数=input('inputanumber:')’实现。 最后是在建立通路连接关系时需要细心。 四．结果分析 源代码： Syms C1 C2 Ka Kr Km Kb T1 T2 C1=input('inputanumber:') C2=input('inputanumber:') Ka=input('inputanumber:') Kr=input('inputanumber:') Km=input('inputanumber:') Kb=input('inputanumber:') T1=input('inputanumber:') T2=input('inputanumber:') G1=tf(C1,[0 1]); G2=tf(Ka*Kr,[0 1]); G3=tf(Km,[T1 1]); G4=tf(1,[T2 1]); G5=tf(1,[1 0]); G6=tf(-C2,1); G7=tf(-Kb,1); G8=tf(-1,1); Sys=append(G1,G2,G3,G4,G5,G6,G7,G8) Q=[1 0 0;2 1 6;3 2 7;4 3 8;5 4 0;6 5 0;7 4 0;8 0 0;]; INPUTS1=1; OUTPUTS=5; Ga=connect(Sys,Q,INPUTS1,OUTPUTS) INPUTS2=8; OUTPUTS=5; Gb=connect(Sys,Q,INPUTS2,OUTPUTS) rlocus(Ga)
%Name: Chris Shoemaker %Course: E ER-280 - Digital Watermarking %Project: Block DCT Based method, using comparision between mid-band coeffcients % Watermark Embeding clear all; % save start time start_time=cputime; k=50; % set minimum coeff difference blocksize=8; % set the size of the block in cover to be used for each bit in watermark % read in the cover object file_name='_lena_std_bw.bmp'; cover_object=double(imread(file_name)); % determine size of cover image Mc=size(cover_object,1); %Height Nc=size(cover_object,2); %Width % determine maximum message size based on cover object, and blocksize max_message=Mc*Nc/(blocksize^2); % read in the message image file_name='_copyright.bmp'; message=double(imread(file_name)); Mm=size(message,1); %Height Nm=size(message,2); %Width % reshape the message to a vector message=round(reshape(message,Mm*Nm,1)./256); % check that the message isn't too large for cover if (length(message) > max_message) error('Message too large to fit in Cover Object') end % pad the message out to the maximum message size with ones message_pad=ones(1,max_message); message_pad(1:length(message))=message; % generate shell of watermarked image watermarked_image=cover_object;
matlab程序设计与应用第二版习题答案【篇一：matlab程序设计与应用(第二版)实验答案】 %实验一 matlab运算基础 %第1题 %（1） z1=2*sin(85*pi/180)/(1+exp(2)) %（2） x=[2,1+2i;-0.45,5]; z2=0.5*log(x+sqrt(1+x.^2)) %(3) a=-3.0:0.1:3.0; z3=(exp(0.3*a)-exp(-0.3*a))/2.*sin(a+0.3)+log((0.3+a)/2) %(4) t=0:0.5:2.5; z4=t.^2.*(t=0t1)+(t.^2-1).*(t=1t2)+(t.^2-2*t+1).*(t=2t3) %第2题 a=[12 34 -4;34 7 87;3 65 7]; b=[1 3 -1;2 0 3;3 -2 7]; a+6*b a-b+eye(size(a)) a*b a.*b a^3 a.^3 a/b b\a [a,b] [a([1,3],:);b^2] %第3题 a=[1 2 3 4 5;6 7 8 9 10;11 12 13 14 15;16 17 18 19 20;21 22 23 24 25] b=[3 0 16;17 -6 9;0 23 -4;9 7 0;4 13 11] c=a*b f=size(c) d=c(f(1)-2:f(1),f(2)-1:f(2)) whos %第4题 %(1):
a=100:999; b=rem(a,21); c=length(find(b==0)) %(2): a=lsdhksdlkklsdkl; k=find(a=aa=z); a(k)=[] %实验二 matlab矩阵分析与处理 %第1题 e=eye(3); r=rand(3,2); o=zeros(2,3); s=diag([2,3]); a=[e,r;o,s]; a^2 b=[e,(r+r*s);o,s^2] %第2题 h=hilb(5) p=pascal(5) hh=det(h) hp=det(p) th=cond(h) tp=cond(p) %第3题 a=fix(10*rand(5)) h=det(a) trace=trace(a) rank=rank(a) norm=norm(a) %第4题 a=[-29,6,18;20,5,12;-8,8,5] [v,d]=eig(a) %数学意义略 %第5题方法一 %(1): a=[1/2,1/3,1/4;1/3,1/4,1/5;1/4,1/5,1/6]; b=[0.95,0.67,0.52]; x=inv(a)*b %(2):
matlab音频降噪课程设计报告
燕山大学 医学软件课程设计说明书 题目：基于MATLAB巴特沃斯滤波器的音频去噪的GUI设计 学院（系）：电气工程学院 年级专业： 13级生物医学工程 2 班 学号： 130103040041 学生姓名：魏鑫 指导教师：许全盛 1
院（系）：电气工程学院基层教学单位：生物医学工程系 学号130103040041 学生 姓名 魏鑫 专业（班 级） 13级生 物医学 工程2 班 设计 题目 基于MATLAB音频去噪的GUI设计设 计 技术参数通带截止频率fp=2700;阻带截止频率fs=3000;采样频率FS=48000; 通带衰减不大于1dB;阻带衰减不小于10dB; 设计要求1.实现用MATLAB导入音频； 2.对音频进行频谱分析； 3.设计滤波器去噪并对含噪信号进行滤 2
波并进行功率谱分析； 4.设计能实现上述功能的GUI； 工作量1.完成音频录入及频谱分析相关程序的编写与调试； 2.设计滤波器去噪； 3.用MATLAB软件做GUI界面的设计； 工作计划11.21-11.24 MATLAB软件中GUIDE 工具箱的使用 11.25-11.29 各处理算法模块的编程实现 11.30-12.1 整体程序联调 12.2 撰写课程设计说明书,答辩 参考资料 1. 陈怀琛吴大正 MATLAB及在电子信息课程中的应用[M] 北京电子工业出版社 2006. 章节2.4； 2. 陈亚勇 MATLAB信号处理详解[M] 北京：人民邮电出版社 2000. 第十 3
章； 3.张康刘雅基于Matlab的巴特沃斯 数字低通滤波器的设计[J] 计算机与现代化 2007年 12期 98-100页 指导 教师签字许全盛 基层教学单 位主任签字 彭勇 目录 一、设计目的意义 (1) 1.1绪论 (1) 1.2设计目的 (1) 1.3意义 (1) 二、设计内容 (2) 2.1 设计原理 (2) 2.2 设计内容 (2) 三、设计过程及结果分析 (3) 3.1 设计步骤 (3) 4
南京工程学院 课程设计说明书（论文）题目模拟信号的数字化 课程名称Matlab通信仿真设计 院(系、部、中心)通信工程学院 专业电子信息工程（传感网） 班级 学生姓名X X X 学号 2 0 8 1 1 0 7 3 2 设计地点信息楼C 216 指导教师潘子宇
设计起止时间：2014年1月10日至2014年 1 月14日
目录 一、内容摘要 (1) 二、课程设计目的和要求 (2) 三、课程设计任务 (2) 四、课程设计软件介绍 (3) 五、课程设计原理 (4) 六、PCM编码及仿真参数设置 (9) 七、PCM解码及仿真参数设置 (11) 八、PCM串行传输模型及仿真参数设置 (13) 九、课程设计成品图 (14) 十、SCOPE端的最终波形图 (14) 十一、主要参考文献 (15)
十二、总结与体会 (15) 一、内容摘要 MATLAB软件是矩阵实验室的简称，是美国M a t h W or k s公司出品的商业数学软件, 可用于算法开发、数据分析以及数值计算的高级技术计算语言和交互式环境, 广泛用于数字信号分析，系统识别，时序分析与建模， 神经网络、动态仿真等方面有着广泛的应用。主要包括MATLAB和Simulink两大部分。Simulink是MATLAB最重要的组件之一，它提供一个动态系统建模、仿真和综合分析的集成环境。在该环境中，无需大量书写程序，而只需要通过简单直观的鼠标操作，就可构造出复杂的系统。Simulink具有适应面广、结构和流程清晰及仿真精细、贴近实际、效率高、灵活等优点，并基于以上优点Simulink已被广泛应用于控制理论和数字信号处理的复杂仿真和设计。同时有大量的第三方软件和硬件可应用于或被要求应用于Simulink。 Simulink是MATLAB中的一种可视化仿真工具，是一种基于MATLAB的框图设计环境，是实现动态系统建模、仿真和分析的一个软件包，被广泛应用于线性系统、非线性系统、数字控制及数字信号处理的建模和仿真中。Simulink可以用连续采样时间、离散采样时间或两种混合的采样时间进行建模，它也支持多速率系统，也就是系统中的不同部分具有不同的采样速率。为了创建动态系统模型，Simulink提供了一个建立模型方块图的图形用户接口(GUI) ，这个创建过程只需单击和拖动鼠标操作就能完成，它提供了一种更快捷、直接明了的方式，而且用户可以立即看到系统的仿真结果。 Simulink是用于动态系统和嵌入式系统的多领域仿真和基于模型的设计工具。对各种时变系统，包括通讯、控制、信号处理、视频处理和图像处理系统，Simulink提供了交互式图形化环境和可定制模块库来对其进行设计、仿真、执行和测试。.
Matlab程序设计任务书 分院（系）信息科学与工程专业 学生姓名学号 设计题目车牌识别系统设计 内容及要求： 车牌定位系统的目的在于正确获取整个图像中车牌的区域，并识别出车牌号。通过设计实现车牌识别系统，能够提高学生 分析问题和解决问题的能力，还能培养一定的科研能力。 1.牌照识别系统应包括车辆检测、图像采集、牌照识别等几 部分。 2.当车辆检测部分检测到车辆到达时,触发图像采集单元，采 集当前的视频图像。 3.牌照识别单元对图像进行处理，定位出牌照位置，再将牌 照中的字符分割出来进行识别，然后组成牌照号码输出。 进度安排： 19周：Matlab环境熟悉与基础知识学习 19周：课程设计选题与题目分析 20周：程序设计编程实现 20周：课程设计验收与答辩 指导教师（签字）： 年月日学院院长（签字）： 年月日 目录
一．课程设计目的 (3) 二．设计原理 (3) 三．详细设计步骤 (3) 四. 设计结果及分析 (18) 五. 总结 (19) 六. 设计体会 (20) 七. 参考文献 (21) 一、课程设计目的 车牌定位系统的目的在于正确获取整个图像中车牌的区域，并识别出车牌号。通过
设计实现车牌识别系统，能够提高学生分析问题和解决问题的能力，还能培养一定的科研能力。 二、设计原理: 牌照自动识别是一项利用车辆的动态视频或静态图像进行牌照号码、牌照颜色自动识别的模式识别技术。其硬件基础一般包括触发设备、摄像设备、照明设备、图像采集设备、识别车牌号码的处理机等，其软件核心包括车牌定位算法、车牌字符分割算法和光学字符识别算法等。某些牌照识别系统还具有通过视频图像判断车辆驶入视野的功能称之为视频车辆检测。一个完整的牌照识别系统应包括车辆检测、图像采集、牌照识别等几部分。当车辆检测部分检测到车辆到达时触发图像采集单元，采集当前的视频图像。牌照识别单元对图像进行处理，定位出牌照位置，再将牌照中的字符分割出来进行识别，然后组成牌照号码输出。 三、详细设计步骤: 1. 提出总体设计方案: 牌照号码、颜色识别 为了进行牌照识别，需要以下几个基本的步骤： a.牌照定位，定位图片中的牌照位置；
欢迎阅读数字图像处理 课程设计报告 姓名： 学号： 班级： .net 设计题目：图像处理 教师：赵哲老师 提交日期： 12月29日
一、设计内容： 主题：《图像处理》 详细说明：对图像进行处理（简单滤镜，模糊，锐化，高斯模糊等），对图像进行处理（上下对称，左右对称，单双色显示，亮暗程度调整等），对图像进行特效处理（反色，实色混合，色彩平衡，浮雕效果，素描效果，雾化效果等）， 二、涉及知识内容： 1、二值化 2、各种滤波 3、算法等 三、设计流程图 插入图片 对图片进行处理 二值化处理 重复 输出两幅图 结束 四、实例分析及截图效果： 运行效果截图： 第一步：读取原图,并显示 close all;clear;clc; % 清楚工作窗口clc 清空变量clear 关闭打开的窗口close all I=imread('1.jpg'); % 插入图片1.jpg 赋给I imshow(I);% 输出图I I1=rgb2gray(I);%图片变灰度图 figure%新建窗口
subplot(321);% 3行2列第一幅图 imhist(I1);%输出图片 title('原图直方图');%图片名称 一，图像处理模糊 H=fspecial('motion',40); %% 滤波算子模糊程度40 motion运动 q=imfilter(I,H,'replicate');%imfilter实现线性空间滤波函数，I图经过H滤波处理，replicate反复复制 q1=rgb2gray(q); imhist(q1); title('模糊图直方图'); 二，图像处理锐化 H=fspecial('unsharp');%锐化滤波算子，unsharp不清晰的 qq=imfilter(I,H,'replicate'); qq1=rgb2gray(qq); imhist(qq1); title('锐化图直方图'); 三，图像处理浮雕(来源网络) %浮雕图 l=imread('1.jpg'); f0=rgb2gray(l);%变灰度图 f1=imnoise(f0,'speckle',0.01); %高斯噪声加入密度为0.01的高斯乘性噪声 imnoise噪声污染图像函数 speckle斑点 f1=im2double(f1);%把图像数据类型转换为双精度浮点类型 h3=1/9.*[1 1 1;1 1 1;1 1 1]; %采用h3对图像f2进行卷积滤波 f4=conv2(f1,h3,'same'); %进行sobel滤波 h2=fspecial('sobel'); g3=filter2(h2,f1,'same');%卷积和多项式相乘 same相同的 k=mat2gray(g3);% 实现图像矩阵的归一化操作 四，图像处理素描(来源网络) f=imread('1.jpg'); [VG,A,PPG] = colorgrad(f); ppg = im2uint8(PPG); ppgf = 255 - ppg; [M,N] = size(ppgf);T=200; ppgf1 = zeros(M,N); for ii = 1:M for jj = 1:N if ppgf(ii,jj)
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