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图像处理与视频通信(基于Matlab)

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1 Guangxi University of Science and Technology 数字视频图像处理与通信期末考试 评分

课题名称： 图像平滑处理 上课时间：2012——2013（2）

院 （系）： 计算机学院 专 业： 通信工程 班 级： 通信101 学生姓名： 刘金龙 学 号： 201000402024 指导教师： 王智文

2013年6 月 29 日 2

目录 第一章 概述 ................................................................................................................................................. 3 第二章 典型噪声介绍 ................................................................................................................................. 4 2.1高斯噪声 ........................................................................................................................................... 4 2.2椒盐噪声 ........................................................................................................................................... 4 2.3乘性噪声 ........................................................................................................................................... 5 第三章 基于MATLAB的模拟噪声生成 ................................................................................................. 5 第四章 均值滤波处理方法 ......................................................................................................................... 7 4.1 均值滤波原理 .................................................................................................................................. 7 4.2均值滤波法对图像的处理 ............................................................................................................... 9 第五章 中值滤波处理方法 ....................................................................................................................... 11 5.1 中值滤波原理 ................................................................................................................................ 11 5.2中值滤波法对图像的处理 ............................................................................................................. 12 第六章 频域低通滤波法 ............................................................................................................................. 14 6.1． 理想低通滤波器(ILPF)对图像的处理 ..................................................................................... 15 6.2 巴特沃思低通滤波器（BLPF）对图像的处理 ........................................................................... 17 6.3 指数滤波器(ELPF)对图像的处理 ................................................................................................ 19 6.4 梯形滤波器（TLPF)对图像的处理 ............................................................................................. 20 6.5 构建二维滤波器对图像的处理 .................................................................................................... 22 第七章 总结与体会 ................................................................................................................................... 25 参考文献 ....................................................................................................................................................... 25 3

第一章 概述 图像平滑主要有两个作用：一个是清除或减少噪声，改善图像质量；另一个是模糊图像，使图像看起来更柔和自然。图像噪声来自于多方面，有来自于系统外部的干扰，如电磁波或经电源窜进系统内部的外部噪声；也有来自于系统内部的干扰，如摄像机的热噪声，电器机械运动而产生的抖动噪声内部噪声。实际获得的图像都因受到干扰而有噪声，噪声产生的原因决定了噪声分布的特性及与图像信号的关系。减少噪声的方法可以在空间域或在频率域处理。空间域常用的方法有领域平均法、中值滤波法、多图像平均法等；在频域可以采用理想低通、巴特沃斯低通等各种形式的低通滤波器进行低通滤波。 图像平滑处理的主要目的是去噪声，而噪声有很多种，大体可分为两类：加性噪声和乘性噪声。加性噪声通常表现为椒盐噪声、高斯噪声等；乘性噪声的一个典型例子就是光照变化。图像中的噪声往往是和信号交织在一起的，尤其是乘性噪声，如果平滑不当，就会使图像本身的细节如边缘轮廓，线条等模糊不清，从而使 图像降质。图像平滑总是要以一定的细节模糊为代价的，因此如何尽量平滑掉图像的噪声，又尽量保持图像的细节，是图像平滑研究的主要问题之一。 图像平滑主要是为了消除被污染图像中的噪声,这是遥感图像处理研究的最基本内容之一,被广泛应用于图像显示、传输、分析、动画制作、媒体合成等多个方面。该技术是出于人类视觉系统的生理接受特点而设计的一种改善图像质量的方法。 4

第二章 典型噪声介绍 2.1高斯噪声 数字图像的噪声主要来源于图像的获取和传输过程。按其产生的原因可分为:光电子噪声、热噪声、KTC噪声、量化噪声和信道传输噪声等。按其是否独立于空间坐标以及和图像是否关联可分为加性噪声和乘性噪声。为了最大限度地减少噪声对图像的影响,人们从改善硬件质量和对受污图像进行处理两个方面做了许多的工作,文中主要考虑对受污图像进行处理的算法研究。为了对受污图像进行处理,人们对噪声进行了研究并建立了相应的数学模型。对噪声表述的数学建模主要考虑噪声的成因和分析受污图像上噪声的统计特性两个因素，这种噪声主要来源于电子电路噪声和低照明度或高温带来的传感器噪声,也称为正态噪声,是在实践中经常用到的噪声模型。高斯随机变量z的概率密度函数( PDF)由下式给出:

其中, z表示图像像元的灰度值;μ表示z的期望；σ表示z的标准差 2.2椒盐噪声 椒盐噪声主要来源于成像过程中的短暂停留和数据传输中产生的错误。其PDF为： 5

如果b>a，则灰度值b在图像中将显示为一个亮点，反之则a的值将显示为一个暗点。若Pa或Pb为零，则脉冲称为单极脉冲。如果Pa和Pb均不可能为零，尤其是它们近似相等时，则脉冲噪声值将类似于随机分布在图像上的胡椒和盐粉微粒，因此称为椒盐噪声。

2.3乘性噪声 有的噪声与图像信号有关，这可以分为两种情况：一种是某像素点的噪声只与该像素点的图像信号有关，另一种是某像素点的噪声与该点及其邻域的图像信号有关。如果噪声和信号成正比，则含噪图像f(x,y)可以表示为： f(x,y)= g(x,y)+ n(x,y)g(x,y)

第三章 基于MATLAB的模拟噪声生成

MATLAB图像处理工具箱提供的噪声添加函数imnoise,它可以对图添加一些典型的噪声。其语法是：

J=imnoise(I,type) J=imnoise(I,type,parameters) 其功能是：返回对原图像I添加典型噪声的图像J,参数type和parameters用于确定噪声的类型和相应的参数。 三种典型的噪声： type=’gaussian’时,为 高 斯 噪 声； type=’salt&pepper’时，为椒盐噪声； type=’speckle’时，为乘法噪声； 如下程序就实现了对名为‘king’图像的3种噪声污染了的图像： i=imread('king.jpg'); %读取图像 I=rgb2gray(i); I1=imnoise(I,'gaussian'); %加高斯噪声

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基于MATLAB的通信系统信道编码的研究及其仿真

基于MATLAB的通信系统信道编码的研究及其仿真

本科毕业设计论文题目：基于MATLAB的通信系统信道编码的研究及其仿真所在系：电气与信息工程系专业：电子信息工程班级：学号学生姓名：指导老师：摘要论文题目：基于MATLAB的通信系统信道编码的研究及仿真学科专业：电子信息工程姓名：班级：电信学号：指导教师：摘要现代社会发展要求通信系统功能越来越强，性能越来越高，构成越来越复杂:另一方面，要求通信系统技术研究和产品开发缩短周期，降低成本，提高水平。

这样尖锐对立的两个方面的要求，只有通过使用强大的计算机辅助分析设计技术和工具才能实现。

现代计算机科学技术快速发展，已经研发出了新一代的可视化的仿真软件。

这些功能强大的仿真软件，使得通信系统仿真的设计和分析过程变得相对直观和便捷，由此也使得通信系统仿真技术得到了更快的发展。

通信系统仿真贯穿着通信系统工程设计的全过程. 对通信系统的发展起着举足轻重的作用。

通信系统仿真具有广泛的适应性和极好的灵活性，有助于我们更好地研究通信系统性能。

本文首先介绍了通信系统仿真的墓本内容，包括通信系统仿真的一般步骤MATLAB中的一种可视化仿真工具Simulink 以及S-函数的相关概念。

从理论上对通信系统进行深入细致的研究是非常必要的。

本文对通信系统中的一些重要环节，包括信道、噪声、模拟信号的数字化传输、信道编码以及信号调制的原理、方法和过程进行了详细的阐述。

理论知识是用来指导具体实践的。

本文在深刻理解通信系统理论的基础上利用MATLAB强大的仿真功能，设计了许多具体的通信系统仿真模型。

在仿真模型设计过程中，本文对模型设计的目的、具体的结构组成、仿真流程以及仿真结果都给出了具体详实的分析和说明。

最后,本文对所做的研究工作进行了总结，并且提出了今后的工作和研究方向。

关键词：通信系统，仿真，MATLAB. S-函数，系统设计西安交通大城市学院本科生毕业设计（论文）ABSTRACTTitle: The communications system based on MATLAB simulation research and channel codingApplicant: Li JieSpeciality: Electronic information projectABSTRACTModern social development requirements will increasingly communication system, performance and high, more and more complex, on the other hand, the requirement communication system technology research and product development and shorten the cycle, reduce cost, improve level. So sharp opposition in two aspects, only through the use of powerful computer aided analysis and design techniques and tools to achieve. The modern computer science and technology development, have developed a new generation of visual simulation software. These powerful simulation software, communication system design and analysis of the simulation process relatively intuitive and convenient, which also makes communication system simulation technology faster development. Communication system simulation through the communication system design process of the development of communication system. Plays an important role. Communication system Simulation has extensive adaptability and good flexibility and help us to better research communications system performance. This paper introduces the system simulation of the content, including the communication system of general steps of MATLAB simulation of a visualization simulation tools and Simulink related concepts - function. From the theory of communication system intensive study is very necessary. This paper is an important link of some of the communication system, including channel simulation signal and noise, the digital transmission, channel coding modulation signal and the principle, method and process in detail. Knowledge is used to guide practice. Based on the profound understanding of the communication system based on the theory of MATLAB simulation, the design of the function of many specific communication system simulation model. In the design process simulation model, this model is designed, specific structure, simulation process and the simulation results are given detailed analysis and explanation. Finally, this paper studies are summarized, and working for the future work and puts forward research direction.KEY WORDS: communication system, simulation of MATLAB. S - function, systemdesign西安交通大城市学院本科生毕业设计（论文）目录目录摘要 (I)ABSTRACT (III)1 绪论 (1)1.1选题意义 (1)1.2 选题目的 (2)1.3 国内外研究现状 (2)1.4 主要研究内容及技术方法 (2)1.5研究课题的方案设计 (3)2 通信原理及通信系统仿真简介 (5)2.1 通信发展及趋势 (5)2.1.1 通信发展史简介 (5)2.2 通信的基本概念 (6)2.3 通信系统仿真及其重要作用 (7)2.3.1 通信系统仿真的概念 (7)2.3.2 通信系统仿真的重要作用 (8)3 通信系统仿真相关内容概述 (11)3.1 通信系统仿真的一般步骤 (11)3.1.1 仿真建模 (11)3.1.2 仿真实验 (11)3.1.3 仿真分析 (12)3.2 用于仿真的软件 (12)3.2.1 MATLAB (12)3.2.2 MATLAB的发展及特点 (13)3.2.3 MATLAB在通信仿真中的应用 (14)3.3 SIMULINK (15)3.3.1 Simulink概述 (15)3.3.2 Simulink仿真过程 (19)3.4 S-函数 (20)4 通信系统信道编码的研究及仿真 (23)4.1 信道编码概念 (23)4.1.1 信道编码概念及任务 (23)4.2 信道编码的分类 (23)4.2.1分组编码 (23)4.2.2循环冗余码 (24)西安交通大城市学院本科生毕业设计（论文）4.2.3卷积编码 (24)4.3仿真系统设计 (25)4.3.1 RS编码纠错性能分析 (25)4.3.2 CRC-16编码检错性能分析 (32)4.3.3卷积编码软判决译码和硬判决译码性能分析 (40)5.1 总结 (49)5.2展望 (49)致谢 (51)参考文献 (53)1 绪论1 绪论1.1选题意义随着现代通信系统的飞速发展,计算机仿真已成为今天分析和设计通信系统的主要工具,在通信系统的研发和教学中具有越来越重要的意义。

matlab中的delay函数

matlab中的delay函数

matlab中的delay函数Matlab中的delay函数是一种常用的信号处理函数，用于将信号延迟一定的时间。

在实际应用中，延迟是一种常见的操作，可以用于音频处理、图像处理、通信系统等领域。

delay函数的基本语法如下：y = delay(x, d)其中，x是输入信号，d是延迟的时间。

函数返回值y是延迟后的信号。

延迟时间可以为正数或负数，正数表示延迟，负数表示提前。

在实际应用中，延迟函数可以用于多种情况。

例如，对于音频处理，可以利用延迟函数实现混响效果。

混响是一种模拟音频在不同空间中的反射和吸收效果，通过给原始音频信号添加一定的延迟，可以模拟出不同的混响效果，使听众感受到不同的音乐空间。

延迟函数还可以用于图像处理中的模糊效果。

通过在原始图像上添加一定的延迟，可以实现模糊的效果，使图像看起来更加柔和。

这在一些特殊的图像处理应用中非常有用，例如艺术照片的处理或者视频游戏中的特效。

除了音频和图像处理，延迟函数还可以应用于通信系统中的信号处理。

在通信系统中，信号的传输需要一定的时间，这就会导致信号的延迟。

利用延迟函数，可以模拟出这种延迟效果，有助于优化通信系统的设计和性能。

对于delay函数的实现，主要是利用信号处理中的滤波器技术。

延迟函数可以看作是一个带有一定延迟的滤波器，通过对输入信号进行滤波操作，实现信号的延迟效果。

滤波器的设计和参数设置可以根据具体的需求进行调整，以实现不同的延迟效果。

在实际应用中，延迟函数的效果和参数设置关系密切。

延迟时间的选择需要根据具体的应用场景和需求来确定。

如果延迟时间设置过短，可能无法达到预期的效果；如果延迟时间设置过长，可能会引入不必要的延迟和失真。

除了延迟时间的选择，延迟函数的实现还需要考虑信号的采样率和量化精度等因素。

合理的采样率和量化精度可以保证延迟函数的性能和精度，避免信号失真和质量损失。

Matlab中的delay函数是一种常用的信号处理函数，可用于实现信号的延迟效果。

Matlab中的网络通信与数据传输技术

Matlab中的网络通信与数据传输技术

Matlab中的网络通信与数据传输技术【引言】在现代社会中，随着互联网的普及，网络通信与数据传输技术成为了人们生活中不可或缺的一部分。

而在科学研究领域中，Matlab作为一种广泛应用的计算工具，也提供了丰富的网络通信与数据传输技术的功能与应用。

本文将深入探讨Matlab中的网络通信与数据传输技术，包括网络通信的基本原理、常用的数据传输方式以及Matlab在网络通信与数据传输方面的应用。

【网络通信基本原理】网络通信是指通过网络进行信息传输的过程，其基本原理包括数据的编码与解码、信息的传递与接收等。

在Matlab中，通过使用网络通信工具箱，可以实现多种网络通信协议的支持，包括TCP/IP、UDP等。

TCP/IP协议是目前应用最广泛的一种网络通信协议，其通过将数据分割为小块进行传输，保证数据的可靠性和完整性。

Matlab中的tcpip函数提供了TCP/IP协议的支持，可以实现基于TCP/IP协议的网络通信。

UDP协议则是一种无连接的网络通信协议，其主要用于实时应用，如音视频传输等。

Matlab中的udp函数可以实现基于UDP协议的网络通信，具有低延迟和高带宽的特点。

【数据传输方式】数据传输是网络通信的重要组成部分，常见的数据传输方式包括串行传输与并行传输。

在Matlab中，可以利用串行通信接口函数进行串行数据的传输，并且通过网络通信工具箱提供的函数，实现与外部设备的串行通信。

另外，Matlab还支持并行数据传输，例如利用并行计算工具箱提供的函数进行多线程数据处理和传输。

这种方式利用了计算机的多核处理能力，提高了数据传输的效率和速度。

【Matlab在网络通信与数据传输方面的应用】Matlab在网络通信与数据传输方面具有广泛的应用，以下将介绍几个常见的案例。

首先，Matlab可以应用于无线传感器网络中的数据传输与处理。

无线传感器网络是当今物联网技术的核心组成部分，其需要实时采集并传输大量的传感器数据。

Matlab提供了Simulink模块和相关工具箱，可以用于无线传感器网络的系统设计、数据预处理和实时数据分析等。

基于MATLAB的积屑瘤图像处理与

基于MATLAB的积屑瘤图像处理与

第５期（总第１７４期）２０１２年１０月机械工程与自动化ＭＥＣＨＡＮＩＣＡＬ　ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ　＆　ＡＵＴＯＭＡＴＩＯＮＮｏ．５Ｏｃｔ．文章编号：１６７２－６４１３（２０１２）０５－００２０－０２基于ＭＡＴＬＡＢ櫜的积屑瘤图像处理与分析向庆波，王中任，秦凯歌，王鹏飞，饶　佳（湖北文理学院机械与汽车工程学院，湖北　襄阳　４４１０５３）摘要：在金属切削中，积屑瘤对刀具使用寿命和工件表面质量有很大的影响，应用ＭＡＴＬＡＢ对由机器视觉系统获得的刀具二维图像进行边缘检测，并采用图像相减法来计算积屑瘤的面积，获得了清晰的刀具轮廓图像和积屑瘤大小随时间的变化曲线，实现了刀具积屑瘤变化的在机监测。

关键词：积屑瘤；机器视觉；数字图像处理；边缘检测中图分类号：ＴＰ３９１．４１∶ＴＧ５ 文献标识码：櫜Ａ湖北文理学院大学生科研项目（２０１１ＤＸＳ０２０）；湖北省教育厅优秀中青年人才项目（Ｑ２０１１２６０９）收稿日期：２０１２－０４－２７；修回日期：２０１２－０５－１１作者简介：向庆波（１９８８－），男，湖北襄阳人，在读本科生。

０　引言进行机械加工时，由于切削用量及待加工材料等因素会导致刀具积屑瘤的产生，使刀具的重要参数发生改变，对切削力、刀具寿命和工件表面质量有着重要的影响［１－３］。

本文通过ＣＣＤ相机采集刀具图像，应用ＭＡＴＬＡＢ对工作前、后的刀具系列图像进行处理，从而得到刀具的轮廓图像，并采用图像相减法计算积屑瘤的面积，实现对刀具积屑瘤的在机监测［４］。

１　刀具积屑瘤图像采集图１为刀具积屑瘤在机视觉监测系统。

工业相机为Ｐｏｉｎｔ　Ｇｒｅｙ公司的ＦＦＭＶ－０３ＭＴＣ，镜头为迈特ＭＺＤＭ０７４５小型连续变倍单筒视频显微系统。

相机通过万向节和支架与机床连接，可实现上下、旋转和俯仰３个自由度的调节。

采集的刀具图像经１３９４数据线传输给计算机，以便进行后续处理。

图１　刀具积屑瘤在机视觉监测系统２　刀具积屑瘤图像处理本文对刀具图像应用ｃａｎｎｙ算子边缘检测以提取积屑瘤的轮廓特征，并应用图像相减法对刀具积屑瘤面积大小进行检测。