Matalab简介及信号处理基础

矩阵常用操作命令
• 矩阵的运算 • 数组
– 特殊数组的创建 – 数组运算
位操作
• • • • • bitand：按位与 bitor：按位或 bitxor：按位异或 bitset：设置指定位的值 bitget：获取指定位的值
绘图操作
• 图形标注 • 二维图形
–plot(x,y)：以向量x,y为轴，绘 制曲线。 –plot(x1,y1,x2,y2,x3,y3„)： 在同一图形窗口绘制多条不同颜 色曲线 –Bar –Hist表示生成直方图
• xsync = ifft2(xf);
• ifft2函数对输入参数进行二
维离散傅立叶逆变换并返回其
系数。
第四步：观察结果
• figure; • subplot(2, 2, 1); • imshow(x);title('original image'); • subplot(2, 2, 2); • imshow(uint8(abs(xsync)));title('synthesize image'); • subplot(2, 2, 3);
• subplot(2, 2, 2);
• plot(xsync);title('synthesize audio'); • subplot(2, 2, 3); • plot(f1, abs(xf));title('fft coef. of audio'); • subplot(2, 2, 4); • plot(f2(1:len), abs(xff));title('fftshift coef. of auio');
• • • • •
xf = fft(x); f1 = [0:len-1] * fs / len; xff = fftshift(xf); hl = floor(len / 2); f2 = [-hl:hl] * fs / len;
• xsync = ifft(xf);
• figure; • subplot(2, 2, 1);plot(x);title('original audio'); • subplot(2, 2, 2);plot(xsync);title('synthesize audio'); • subplot(2, 2, 3);plot(f1, abs(xf));title('fft coef. of audio'); • subplot(2, 2, 4);plot(f2(1:len), abs(xff));title('fftshift coef. of auio');
• xff(1:row,1:col)=xf(1:row,1:col);
• y=idct(xff); • idct函数对输入参数进行一维离散余弦 逆变换并返回其系数。离散余弦变换常用 于图像压缩，可以尝试只使用部分系数重 构语言，通过观察可发现，原始音频和合 成后音频两者差别不大。
第三步：观察结果
• figure; • subplot(2, 2, 1); • plot(x);title('original audio');
• (2)MATLAB7.1版本软件
【原理简介】
• Matalab是广泛使用的一种可 视化科学计算软件，它不但具 有语法结构简单、数值计算高 效、图形功能完备和图像处理 方便的特点，而且是信号处理 和信息隐藏处理中使用最多的 软件。
【实验步骤】
• • • • • • • • • 常用命令 变量设置 整数操作 随机序列常用命令 矩阵常用操作命令 位操作 绘图操作 文件操作 M文件的建立与使用
• 分析合成音频文件包括以下步
骤： 读取音频文件数据 一维离散余弦变换
一维离散余弦逆变换
观察结果
第一步：一维离散余弦变换
• xf = dct(x);
• dct函数对输入参数进行一维
离散余弦变换并返回其系数，
对应频率从0到fs（采样频率）。
第二步：一维离散余弦逆变换
• xsync = idct(xf); • [row,col]=size(x); • xff=zeros(row,col);
• y = uint8(idct2(xff));
第三步：观察结果
• 输入命令显示四个子图，分别 是原始图像、使用全部系数恢 复的图像，使用部分系数恢复 的图像和用三维立体图方式显 示系数。
• figure; • subplot(2, 2, 1); • imshow(x);title('original image'); • subplot(2, 2, 2); • imshow(uint8(abs(xsync)));title ('synthesize image'); • subplot(2, 2, 3); • imshow(uint8(abs(y)));title('pa rt synthesize image'); • subplot(2, 2, 4); • mesh(abs(xff));title('fftshift coef. of image');
曲 线 y=sinx 2 1 0.8 0.6 0.4
直方图 5 4.5 4 3.5
function value
0.2
3
0
2.5
-0.2
2
-0.4
1.5
-0.6
1
-0.8
0.5
-1 -5 -4 -3 -2 -1 0 input value 1 2 3 4 5
0
1
2
3
4
5
4 cos(2x) x2 x
2
0
-2 -2
-1
0
1
2
ห้องสมุดไป่ตู้
文件操作
• fopen 打开文件
–fid= fopen(文件名，打开方式)
• fclose 关闭文件
–sta=fclose(fid)
• fread读二进制文件，并将数 据存入矩阵
–[A,COUNT]=fread(fid,size, precision)
• fwrite 写二进制文件
• 1.用离散傅立叶变换分析合成 音频和图像 • 2.用离散余弦变换分析合成音 频和图像 • 3.用离散小波变换分析合成音 频和图像
用离散傅立叶变换分析合成音频和 图像
分析合成音频文件包括以下步骤： 读取音频文件数据
一维离散傅立叶变换
一维离散傅立叶逆变换 观察结果
• • • •
clc; clear; len = 40000; [fn, pn] = uigetfile('*.wav', '请选择 音频文件'); • [x, fs] = wavread(strcat(pn, fn), len);
1.2 信号处理基础
• 【实验目的】
• 【实验环境】 • 【原理简介】 • 【实验步骤】
【实验目的】
• 了解音频和图像数据系数特点， 掌握音频和图像文件的离散傅 立叶、离散余弦和离散小波变 换等基本操作。
【实验环境】
• (1) WindowsXP 或 Vista 操 作
系统 • (2) MATLAB7.1版本软件 • (3) BMP格式图像文件
• mesh(abs(xf));title('fft coef. of image');
• subplot(2, 2, 4); • mesh(abs(xff));title('fftshift coef. of image'); • imshow是二维数据绘图函数，mesh通过三维平面显示数据。
用离散余弦变换分析合成音频和图像
级系数长度L。第二个参数指明小 波变换的级数，第三个参数指明 小波变换使用的小波基名称。
–COUNT=fwrite (fid, A, precision)
M文件的建立与使用
• 命令文件
• <M文件名>.m • 用户可将一组相关命令编辑在同一个命 令文件中，运行时只需输入文件名字， Matlab就会自动按顺序执行文件中的命 令。
• 函数文件
–function <因变量>=<函数名>(< 自变量>)
【思考题】
• 1．分别用rand和linspace生成随 机矩阵和数组，练习矩阵基本运算 和数组基本运算。 • 2. 练习指令bar, barh, hist, pie, area。 • 3．随机生成a,b，建立一个命令文 件将变量a,b的值互换。 • 4. 建立一个函数文件求出变量a,b 中的最大值，在其他地方调用该函 数求出两个数中的最大值。
矩阵常用操作命令
• 矩阵的输入
– 直接输入创建矩阵
• 以“[”和“ ]”作为首尾，同行的 元素用“，”或空格隔开，不同行 的元素用“；”或按Enter键来分隔； 矩阵的元素可以是数字也可以是表 达式，如果是数值计算，表达式中 不可包含未知变量。
–用矩阵函数来生成矩阵
• 操作符“：” • 对矩阵元素的操作
• 分析合成图像文件包括以下步
骤： 读取图像文件数据 二维离散傅立叶变换
二维离散傅立叶逆变换
观察结果
读取fmt指定格式的图像文件内容
• [fn, pn] = uigetfile('*.bmp', ' 请选择图像文件'); • [x, map] = imread(strcat(pn,
用离散小波变换分析合成音频和图像
分析合成音频文件包括以下步骤： 读取音频文件数据 一维离散小波变换 一维离散小波逆变换 观察结果
第一步：一维离散小波变换