实验2-2 θ调制技术用于假彩色编码

实验2 数字调制仿真实验2.1 实验目的1、掌握绝对码(AK)、相对码(BK)的概念以及它们之间的关系。

2、掌握产生2ASK、2FSK、2PSK、2DPSK信号的两种基本方法。

3、掌握BK与2PSK信号波形之间的关系、AK与2DPSK信号波形之间的关系。

2.2 实验原理数字调制分为二进制调制和多进制调制，二进制调制是多进制调制的基础。

本仿真实验只包含二进制数字调制，多进制调制实验可由读者自行仿真实现。

本仿真实验使用MATLAB/Simulink搭建调制系统仿真模型台，并进行相关信号波形测量。

1、模拟调制法产生2ASK、2FSK、2PSK、2DPSK信号的过程过程及原理框图详见教材7.1节相关内容。

本仿真实验中2FSK信号的产生采用模拟调制法。

2、键控法产生2ASK、2FSK、2PSK、2DPSK信号的过程过程及原理框图详见教材7.1节相关内容。

本仿真实验中2DPSK信号的产生采用键控法。

2.3 实验内容1、基本要求A、2FSK信号（1）搭建2FSK调制系统仿真模型（2）分别观察信源输出波形、两路2ASK信号波形和合成的2FSK信号波形，并记录相关实验数据。

（注意：记录的波形要有整体和细节展示两部分）B、2DPSK信号（1）搭建2DPSK调制系统仿真模型（2）分别观察信源输出的绝对码和差分编码后的相对码波形，总结绝对码至相对码变换规律以及从相对码至绝对码的变换规律。

（3）分别观察载波波形和2DPSK信号波形，并记录相关实验数据。

（注意：记录的波形要有整体和细节展示两部分）（4）结合（2）和（3）所观察的波形，总结2DPSK信号相位变化与绝对码的关系以及2DPSK信号相位变化与相对码的关系（此关系即是2PSK信号相位变化与信源代码的关系）。

2、提高部分（1）结合理论课上关于2ASK和2FSK信号之间关系的相关内容，参考2FSK调制系统仿真平台，搭建2ASK调制系统仿真平台，并观察记录相关波形和实验数据。

实验二γ校正,直方图均衡化,及伪彩色变换
一．实验目的:熟悉运用matlab软件完成y校正，直方图均衡化，伪彩色变换等操作。

二．实验内容：
1、γ校正：准备一幅8bit(256色)的灰度图像，,转换为灰度图像，读取图像,用函数imadjust对图像进行校正。

用不同的γ值,重复以上得到处理后的图像I1,I2,I3,…等，用subplot在同一个窗口中显示I,I1,I2,I3,…,以及它们的直方图。

处理可以参照函数。

将上述函数保存为m文件。

2、直方图均衡化：用函数histeq对图像进行均衡化处理，显示处理前后图像和直方图。

3.伪彩色变换：根据灰度变换方法的原理,将灰度值依次计算出转换后的红色、绿色和蓝色分量。

新建一个m文件,将下列代码拷贝到文件中：
三．实验结果：（1）（y值为0.3,0.5,0.7,1.5）
（2）直方图均匀化:（dark与low_contrast）
(3)伪彩色变换：
四．实验分析：1.在实验报告中对比直方图均衡化后两幅图像的效果,及其直方
图的变化,并分析原因。

2.在实验报告中展示选你最满意的一幅彩色变换图像,并分析映射关系的改变对结果的影响.
1.答：直方图均衡化处理之后，对比度变大，清晰度变大，有效的增强了图像。

直方图处理后灰度范围变大，因为处理后原来比较少像素的灰度被分配到别的灰度去了。

2.答：伪彩色图像映射关系的改变会使得生成图中各种颜色的比重改变，且会改变除这三种颜色(红绿蓝)外的颜色的深浅度发生变化。

二相编码调制是一种相位编码方式，它主要将脉冲序列内的脉冲包络波形等分成若干份，并通过特定的相位值对等分之后的子脉冲数据进行相位调制。

例如，在7位巴克码的二相编码调制中，脉冲序列被等分成7份，每份使用0和π两个相位值进行调制。

这种调制方式会导致波形相位在巴克码的变化规律下发生三次变化。

二相编码信号在雷达系统中得到了广泛应用，因为它具有低截获概率的特性。

在利用小波变换对二相编码信号进行分析时，尺度参数的确定是一个重要的问题。

这是因为在求取小波脊线时，需要估计信号的载频，而载频的精确估计会影响到小波脊线的提取。

二相编码信号可以通过差分相移键控（DPSK）调制来实现。

在DPSK调制中，输入数字信号被表示为相位变化。

通常，一个时刻的相位值与上一个时刻的相位值之差来表示一个比特的数值。

如果一个比特的数值为1，则相位值会发生180度的变化；如果一个比特的数值为0，则相位值不发生变化。

实验二 2ASK、2FSK、2PSK、2DPSK调制实验班级：09电信一班姓名：叶晓伟学号：20094081007[实验目的]1.掌握绝对码、相对码概念及它们之间的变换关系。

2. 掌握用键控法产生2ASK、2FSK、2PSK、2DPSK信号的方法。

3. 掌握相对码波形与2PSK信号波形之间的关系、绝对码波形与2DPSK信号波形之间的关系。

4. 了解2ASK、2FSK、2PSK、2DPSK信号的频谱与数字基带信号频谱之间的关系。

[实验内容]1. 用示波器观察绝对码波形、相对码波形。

2. 用示波器观察2ASK、2FSK、2PSK、2DPSK信号波形。

3. 用频谱仪观察数字基带信号频谱及2ASK、2FSK、2DPSK信号的频谱。

[实验原理]本实验使用数字信源模块和数字调制模块。

信源模块向调制模块提供位同步信号和数字基带信号（NRZ码）。

调制模块将输入的NRZ绝对码变为相对码、用键控法产生2ASK、2FSK、2DPSK信号。

(A) 二进制数字调制原理一、2ASK1．产生2．频谱式中P(f)为m(t)的功率密度谱零点带宽 B=2fs=2RB发滤波器最小带宽可为fs(理论值)也可将基带信号处理后再进行2ASK调制二、2FSK1．产生2．频谱键控法2FSKPeo (f)= [Ps1 (f+f )+Ps2 (f−f )]+ [Ps3 (f+f )+Ps4 (f−f )] 式中p (f)是m(t)的功率谱，p (f)是m(t)的功率谱当p(1)=p(0)时，p (f)=p (f)s1 s2 s1 s2|f −f |>2f|f −f |<2f2FSK信号带宽B=|f c1 −f c2 |+2f c2三、2PSK（BPSK）（绝对调相）m(t):BNRZ, 2kTs ≤t≤(2kt1)Ts1. 产生信息代码→2PSK规律：“异变同不变”，即本码元与前一码元相异时，本码元内2PSK信号的初相相对于前一码元内2PSK信号的未相变化180°，相同时则不变。

实验二、遥感图像增强（彩色合成、假彩色密度分割、波段运算）一、彩色合成将不同波段的影像分别赋予不同的色彩，合成处理的过程。

如分别赋予TM图像2，3，4波段色彩R，G，B；1. 从 Available Bands List 内，选择“RGB Color” 切换按钮。

2. 在序列中点击所需要显示的红、绿和蓝波段名（或在每个R、G 或 B 波段使用切换按钮）。

3. 一旦波段名导入到标签为“R:”、“G:”、“B:” 的文本框中，点击“Load RGB” 来显示彩色合成图像。

二、假彩色密度分割将亮度值等间隔分割分别赋予不同的色彩，合成处理的过程。

如分别赋予TM图像2波段亮度值0-9赋予R，10-19赋予G ，20-29赋予Y等。

1. 在主图像窗口，选择 overlay > Density Slice. 将出现 #n Density Slice对话框（其中“#n” 是用于启动功能的显示号）在“Defined Density Slice Ranges” 下列有八个系统默认范围。

这些范围由滚动窗口计算的最小值和最大值来限定，并显示在“Min” 和“Max” 文本框中。

2. 在适当的文本框中输入所需要的最小和最大值，来改变密度分割的范围。

· 要重新设置数据范围到初始值，点击“Reset”。

3. 通过选择对话框时底部“Windows” 傍所需要的复选框，来选择是否将密度分割颜色应用到图像窗口、滚动窗口或这两个窗口。

4. 点击“Apply” ，将系统默认的范围和颜色应用于图像上。

· 要编辑数据范围：A. 选择一个数据范围，并点击“Edit Range” 来改变范围值或颜色。

B. 当出现 Edit Density Slice Range 对话框时，输入所需要的最小和最大值，并从“Color” 菜单中选择一种颜色。

C. 点击“OK” ，执行改变“Defined Density Slice Ranges” 列表中的范围。

实验二数字调制实验一、实验目的1．掌握绝对码、相对码概念及它们之间的编译码规则。

2．掌握用键控法产生2ASK、2FSK、2PSK、2DPSK信号的方法。

3．掌握相对码与2DPSK、绝对码与2PSK信号波形之间的对应关系。

4．了解2ASK、2FSK、2PSK、2DPSK信号的频谱与数字基带信号频谱之间的关系。

二、实验内容1．用示波器观察绝对码波形、相对码波形。

2．用示波器观察2ASK、2FSK、2PSK、2DPSK信号波形。

3．用频谱仪观察数字基带信号频谱及2ASK、2FSK、2DPSK信号的频谱。

三、基本原理本实验使用数字信源模块和数字调制模块。

1．数字信源本模块是整个实验系统的发送端，其原理方框图如图1-1所示。

本单元产生NRZ信号，信号码速率约为170.5KB，帧结构如图1-2所示。

帧长为24位，其中首位无定义，第2位到第8位是帧同步码（7位巴克码1110010），另外16位为2路数据信号，每路8位。

此NRZ信号为集中插入帧同步码时分复用信号。

发光二极管亮状态表示1码，熄状态表示0码。

本模块有以下测试点及输入输出点：∙ CLK 晶振信号测试点∙ BS-OUT 信源位同步信号输出点/测试点∙ FS 信源帧同步信号输出点/测试点∙ NRZ-OUT NRZ信号输出点/测试点图1-3为数字信源模块的电原理图，图1-1中各单元与图1-3中的元器件对应关系如下：∙晶振CRY：晶体；U1：反相器74LS04∙分频器U2：计数器74LS161；U3：计数器74LS193；U4：计数器74LS160∙并行码产生器K1、K2、K3：8位手动开关，从左到右依次与帧同步码、数据1、数据2相对应；发光二极管左起分别与一帧中的24位代码相对应∙八选一U5、U6、U7：8位数据选择器74LS151∙三选一U8：8位数据选择器74S151∙倒相器U20：非门74LS04∙抽样U9：D触发器74HC74图1-1 数字信源方框图图1-2 帧结构下面对分频器，八选一及三选一等单元作进一步说明。

编码器译码器实验报告编码器和译码器实验报告引言编码器和译码器是数字电路中常见的重要组件，它们在信息传输和处理中起着至关重要的作用。

本实验旨在通过实际操作和观察，深入了解编码器和译码器的原理、工作方式以及应用场景。

实验一：编码器编码器是一种将多个输入信号转换为较少数量输出信号的电路。

在本实验中，我们使用了4-2编码器作为示例。

1. 实验目的掌握4-2编码器的工作原理和应用场景。

2. 实验器材- 4-2编码器芯片- 开发板- 连接线3. 实验步骤首先，将4-2编码器芯片插入开发板上的对应插槽。

然后，使用连接线将编码器的输入引脚与开发板上的开关连接，将输出引脚与数码管连接。

接下来，按照编码器的真值表，将开关设置为不同的组合，观察数码管上显示的输出结果。

记录下每种输入组合对应的输出结果。

4. 实验结果与分析通过观察实验结果，我们可以发现4-2编码器的工作原理。

它将4个输入信号转换为2个输出信号，其中每个输入组合对应唯一的输出组合。

这种编码方式可以有效地减少输出信号的数量，提高信息传输的效率。

实验二：译码器译码器是一种将少量输入信号转换为较多数量输出信号的电路。

在本实验中，我们使用了2-4译码器作为示例。

1. 实验目的掌握2-4译码器的工作原理和应用场景。

2. 实验器材- 2-4译码器芯片- 开发板- 连接线3. 实验步骤首先，将2-4译码器芯片插入开发板上的对应插槽。

然后，使用连接线将译码器的输入引脚与开发板上的开关连接，将输出引脚与LED灯连接。

接下来，按照译码器的真值表，将开关设置为不同的组合，观察LED灯的亮灭情况。

记录下每种输入组合对应的输出结果。

4. 实验结果与分析通过观察实验结果，我们可以发现2-4译码器的工作原理。

它将2个输入信号转换为4个输出信号，其中每个输入组合对应唯一的输出组合。

这种译码方式可以实现多对一的映射关系，方便信号的解码和处理。

实验三：编码器和译码器的应用编码器和译码器在数字电路中有广泛的应用场景。

一、数字图像处理实验实验五 图像的伪彩色处理一、实验目的学习和掌握伪彩色处理基本方法，将灰度图像转换为多种颜色的彩色图像。

根据图像特点，了解伪彩色处理技术在实际中的应用。

二、实验内容1．编写密度分割函数，实现灰度图像的伪彩色显示。

2．编写灰度级彩色变换函数，实现灰度图像的伪彩色显示三、实验原理伪彩色处理是一种将二维图像像素逐点映射到由三基色确定的三维色度空间中的技术，其目的在于利用人眼对色彩的敏感性，应用伪彩色技术使图像中的不同物体具有一定的色差，从而提高人对图像的分辩能力。

伪彩色处理可以分为空域增强和频域增强两种。

空域伪彩色处理实际上是将图像的灰度范围划分为若干等级区间，每一个区间映射为某一种颜色。

频域伪彩色处理是基于频域运算基础上的伪彩色处理方法。

输入图像经过傅立叶变换得到图像的频谱，然后将频谱的各个分量分别送到R 、G 、B 三个通道进行滤波，最后对各通道作傅立叶反变换，得到空域的R 、G 、B 分量，最终产生彩色图像。

1. 密度分割设一幅灰度图像),(y x f ，若将图像灰度级用M 个切割平面切割，就会得到M 个不同灰度级的区 域M S S S ,,,21L 。

对这M 个区域中的像素人为分配给M 种不同颜色，这样就可以得到具有M 种颜色的伪彩色图像，如图1.14所示。

图 1.14 多灰度伪彩色分割示意图(彩色)2. 灰度级彩色变换该伪彩色处理技术可以将灰度图像变成具有多种颜色渐变的连续彩色图像。

设图像),(y x f 灰度级在L ~0之间变化，R I 、B I 、G I 为红、绿、篮3个变换器，当不同大小灰度级经过3个变换器时，一定可以有不同的彩色输出，从而合成不同的彩色图像。

其原理如图1.15所示。

图 1.15 伪彩色连续变换 图中可看出，若0),(=y x f ，则L y x I B =),(，0),(),(==y x I y x I G R ，从而显示蓝色。

同样，若2),(L y x f =，则L y x I G =),(，0),(),(==y x I y x I B R ，显示绿色。

竭诚为您提供优质文档/双击可除2psk调制与解调实验报告篇一：2psK解调实验报告实验二：2psK和QpsK（院、系）专业班课学号20XX20214420姓名谢显荣实验日期1、2psK实验一、实验目的运用mATLAb编程实现2psK调制过程，并且输出其调制过程中的波形，讨论其调制效果。

二、实验内容编写2psK调制仿真程序。

2psK二进制相移键控，简记为2psK或bpsK。

2psK信号码元的“0”和“1”分别用两个不同的初始相位0和π来表示，而其振幅和频率保持不变。

故2psK信号表示式可写为：s(t)=Acos(w0t+θ)式中，当发送“0”时，θ=0；当发送“1”时，θ=π。

或者写成：╱Acos(w0t)发送“0”时s(t)=╲Acos(w0t+π)发送“1”时由于上面两个码元的相位相反，故其波形的形状相同，但极性相反。

因此，2psK信号码元又可以表示成：╱Acosw0t发送“0”时s(t)=╲-Acosw0t发送“1”时任意给定一组二进制数，计算经过这种调制方式的输出信号。

程序书写要规范，加必要的注释；经过程序运行的调制波形要与理论计算出的波形一致。

三、实验原理数字信号的传输方式分为基带传输和带通传输，在实际应用中，大多数信道具有带通特性而不能直接传输基带信号。

为了使数字信号在带通信道中传输，必须使用数字基带信号对载波进行调制，以使信号与信道的特性相匹配。

这种用数字基带信号控制载波，把数字基带信号变换为数字带通信号的过程称为数字调制。

数字调制技术的两种方法：①利用模拟调制的方法去实现数字式调制，即把数字调制看成是模拟调制的一个特例，把数字基带信号当做模拟信号的特殊情况处理；②利用数字信号的离散取值特点通过开关键控载波，从而实现数字调制。

这种方法通常称为键控法，比如对载波的相位进行键控，便可获得相移键控（psK）基本的调制方式。

图1相应的信号波形的示例101调制原理数字调相：如果两个频率相同的载波同时开始振荡，这两个频率同时达到正最大值，同时达到零值，同时达到负最大值，它们应处于"同相"状态；如果其中一个开始得迟了一点，就可能不相同了。

相位调制伪彩色系统设计相位调制漂白伪彩色编码技术应用于临床放射医学诊断取得了很好的效果，是一项具有实际应用和推广价值的新技术。

它可以提高人眼视觉对图像灰度的分辨能力和增强图像边缘，从而获得更多的人体内部结构和病变的信息，具有以下的特点：伪彩色图可以保持原黑白图的图形结构，可用于电学密度分割伪彩色显示技术不能处理的黑白图像；图像亮度高，可直接投影观察，并可方便的选取正色或补色图像；操作过程简便、装置简单，技术容易掌握，处理图像成本低，便于广泛推广。

一、相位调制密度伪彩色编码的实验原理处理方法采用ronchi（朗奇）光栅抽样的相位调制编码的方法。

该方法主要包括两个步骤：第一是制成相位型编码片。

首先用光栅对待处理的黑白底片进行抽样复制，其中光栅与乳胶干板密切接触，置于物的像平面上。

经曝光、显影等过程，制得按光栅调制原底片密度的负片。

然后再用漂白方法制得相应的相位型底片。

第二是进行白光处理。

将相位底片放入白光处理系统的输入平面p1，经白光照明下，在频谱平面p2处得每一级衍射谱都会有物的全部信息，用单狭缝做为滤波器，取出零级或一级谱。

在输出平面p3处，用ccd接收，即可观察到伪彩色像。

l1,l2,是傅里叶透镜。

因为我们采用的是白光光源，所以要对所有波长积分。

这时底片（一定）对某一波长取零级时，可有较强的输出；对另一波长可有很弱的输出。

于是在输出光强中改变了原来白光中各种波长光的权重，而显现颜色。

零级和一级图像中接近互补色。

相位延迟的变化随原图像密度而变化。

这样便可得到按原图像密度（即灰度）变化的伪彩色图像。

二、相位调制伪彩色系统设计1、具有双处理器和双总线结构的系统的设计为了实现图像的实时摄取、存储、处理及显示功能，同时考虑到系统的实用性、操作的方便性及结构的简单性，设计了具有双处理器和双总线结构的系统。

前者主要用于完成图像的后续处理及与各子系统的通信联络等功能，后者则指视频总线和pc总线。

它们用于实现对图像帧存储器的访问。

实验一 阿贝成像原理和空间滤波一、实验目的1．了解透镜孔径对成像的影响和两种简单的空间滤波。

2．掌握在相干光条件下调节多透镜系统的共轴。

3．验证和演示阿贝成像原理，加深对傅里叶光学中空间频谱和空间滤波概念的理解。

4．初步了解简单的空间滤波在光信息处理中的实际应用。

二、实验原理1．阿贝成像原理1873年，阿贝(Abbe)在研究显微镜成像原理时提出了一个相干成像的新原理，这个原理为当今正在兴起的光学信息处理奠定了基础。

如图1-1所示，用一束平行光照明物体，按照传统的成像原理，物体上任一点都成了一次波源，辐射球面波，经透镜的会聚作用，各个发散的球面波转变为会聚的球面波，球面波的中心就是物体上某一点的像。

一个复杂的物体可以看成是无数个亮度不同的点构成，所有这些点经透镜的作用在像平面上形成像点，像点重新叠加构成物体的像。

这种传统的成像原理着眼于点的对应，物像之间是点点对应关系。

阿贝成像原理认为，透镜的成像过程可以分成两步：第一步是通过物的衍射光在透镜后焦面(即频谱面)上形成空间频谱，这是衍射所引起的“分频”作用；第二步是代表不同空间频率的各光束在像平面上相干叠加而形成物体的像，这是干涉所引起的“合成”作用。

成像过程的这两步本质上就是两次傅里叶变换。

如果这两次傅里叶变换是完全理想的，即信息没有任何损失，则像和物应完全相似。

如果在频谱面上设置各种空间滤波器，挡去频谱某一些空间频率成份，则将会使像发生变化。

空间滤波就是在光学系统的频谱面上放置各空间滤波器，去掉(或选择通过)某些空间频率或者改变它们的振幅和相位，使二维物体像按照要求得到改善。

这也是相干光学处理的实质所在。

以图l-l 为例，平面物体的图像可由一个二维函数g(x,y)描述，则其空间频谱G(f x ，f y )即为g(x ，y)的傅里叶变换：2(,)(,)(,)x y i f x f y x y G f f g x y edxdy π∞-∞-=⎰⎰ （1-1）图1-1 阿贝成像原理设,x y ''为透镜后焦面上任一点的位置坐标，则式中x x f F λ'=，y y f Fλ'= （1-2） 为方向的空间频率，量纲为L -1, F 为透镜焦距，λ为入射平行光波波长。

彩色编码摄影及光学/数字彩色图像解码实验一引言光学信息处理技术是近20年多来发展起来的新的研究领域，在现代光学中占有重要的位置。

光学信息处理可完成对二维图像的识别、增强、恢复、传输、变换、频谱分析等。

从物理光学的角度，光学信息处理是基于傅里叶变换和光学频谱分析的综合技术，通过在空域对图像的调制或在频域对傅里叶频谱的调制，借助空间滤波的技术对光学信息（图像）进行处理。

光学信息处理的理论基础是阿贝（Abbe）二次衍射成像理论和著名的阿贝－波特（Abbe－Porter）实验。

阿贝成像理论认为，物体通过透镜成像过程是物体发出的光波经物镜，在其后焦面上产生夫琅和费衍射的光场分布，即得到第一次衍射的像（物的傅里叶频谱）；然后该衍射像作为新的波源，由它发出次波在像面上干涉而构成物体的像，称为第二次衍射成像，如图1所示。

yxi图1 阿贝成像理论示意图进一步解释，物函数可以看作由许多不同空间频率的单频（基元）信息组成，夫琅和费衍射将不同空间频率信息按不同方向的衍射平面波输出，通过透镜后的不同方向的衍射平面波分别汇聚到焦平面上不同的位置，即形成物函数的傅里叶变换的频谱，频谱面上的光场分布与物函数(物的结构)密切相关。

不难证明，夫琅和费衍射过程就是傅里叶变换过程，而光学成像透镜即能完成傅立叶变换运算，称傅里叶变换透镜。

阿贝成像理论由阿贝－波特实验得到证明：物面采用正交光栅（网格状物），用平行单色光照明，在频谱面放置不同滤波器改变物的频谱结构，则在像面上可得到物的不同的像。

实验结果表明，像直接依赖频谱，只要改变频谱的组份，便能改变像。

这一实验过程即为光学信息处理的过程，如图2所示。

如果对物或频谱不进行任何调制（改变），物和像是一致的，若对物函数或频谱函数进行调制处理，由图2所示的在频谱面采用不同的频谱滤波器，即改变了频谱则会使输出的像发生改变而得到不同的输出像，实现光学信息处理的目的。

像像像像像无栅黑白翻转斜密条纹物图 2 阿贝－波特实验典型的光学信息处理系统为如图3所示的4f 傅里叶变换系统：光源S 经扩束镜L 产生平行光照射物面（输入面），经傅里叶透镜L1变换，在其后焦面F 处产生物函数的傅里叶频谱，再通过透镜L2的傅里叶逆变换，在输出面上将得到所成的像(像函数)。