西北工业大学Matlab实验报告

西北工业大学

《基于MATLAB的数字信号处理》实验报告

学院：计算机学院

学号：

姓名：

专业：计算机科学与技术

西北工业大学

2017年07 月

3.

实验二 MATLAB 基本编程实验

一、实验目的及要求

1. 回顾数字信号处理的主要内容；

2. 掌握利用MATLAB 进行信号处理的方法；

3. 了解信号处理工具箱中一些函数的功能；

二、实验设备（环境）及要求

1． 计算机

2． Matlab 软件编程实验平台

三、实验内容

1 .任何实数序列x(n)都能分解成为它的偶部分量和奇部分量之和，编写一个MATLAB 函数文件，该函数的功能是将一给定序列分解成为它的偶部分量和奇部分量。并通过M 文件或命令行调用该函数文件将以下序列分解成为偶部分量和奇部分量。

0.05()sin(0.1/3), 0n 100

n x n e n ππ-=+≤≤

title('巴特沃斯的幅频特性'); subplot(2,3,5)

plot(w1,180/pi*(angle(h1))); xlabel('frequency Hz'); ylabel('phase');

title('巴特沃斯的相频特性'); %椭圆带通滤波器

rs=60;rp=0.1; %椭圆带通滤波器的指标 [B,A]=ellip(N,rp,rs,wn) [h2,w2]=freqz(B,A,256,fs);

subplot(2,3,3)

plot(w2,20*log10(abs(h2)/max(abs(h2)))); xlabel('frequency Hz'); ylabel('magnitude /dB'); title('椭圆滤波器的幅频特性'); subplot(2,3,6)

plot(w2,180/pi*(angle(h2))); xlabel('frequency Hz'); ylabel('phase');

title('椭圆滤波器的相频特性');

六、实验结果

1．原始序列及得到的奇偶序列如下图所示

2.1差分方程表示如下()()(4)0.8145*(4)=+-+-y n x n x n y n

2.2计算出的幅频和相频图如下

2.3 输入序列与滤波器的输出序列如下图所示

分析结果可知，输出相对于输入在相位上有一定的延迟，幅度上有了提升。两个

正弦信号在对应的频率处均有一定给成都上的幅度增加和相位延迟

3．带通滤波器设计

根据上图结构可以看出：巴特沃斯带通滤波器的通带无波动，且设计出来的滤波器结构简单，相频变化表现较差，但带外衰减速度较慢。椭圆滤波器的通带有一定的波动起伏，边带截止频率非常陡峭，相频表现差。矩形窗函数带通滤波器通带有一定的波动，边带截止频率变现位于三者的中等，相频变化表现较好。

六、实验结果

1.加入噪声图片及复原图片

本次实验分别使用均值滤波，中值滤波，维纳滤波三种方法对加入噪声的图片进行复原。每种方法分别采用了3x3和7x7的模板大小进行处理，最终得到的结果如上图所示。分析图片结果可以得到：

均值滤波方法更适合处理椒盐噪声的图片，针对椒盐噪声图片，7x7模板处理

效果趋于模糊，3x3模板的效果更好。

中值滤波同样更适合处理椒盐噪声图片，3x3模板处理效果非常好，基本接近于原始图片，7x7模板处理效果有一定程度上的模糊。

维纳滤波跟适合处理高斯噪声，对比不同模板大小的处理效果，7x7模板的处理效果要明显好于3x3的效果，其处理结果基本近似原始图片。

2.DCT变换结果的均方误差及重构图片结果如下图所示：

分析上述结果可以看出，DCT变换保留1/5个数的系数时，重构的图像质量最好。减少DCT变换系数的个数，图像质量略有下降。

模型训练结果如上图所示，所给的样本被完成的区分开来。模型训练过程显示，经过一次迭代就停止。

测试结果如上图所示，可以看到，针对测试的100组数据，训练后的网络均实现了正确区分，未出现划分错误的情况

2.实验结果展示

BP网络的训练过程及误差变化曲线如上图所示，最终在测试集上的检测结果如下：

从图上可以看到，训练的BP网络在测试集上表现良好，每一个点都拟合的非常好。

imshow(pic2);

axes(handles.axes4);

imshow(pic3);

axes(handles.axes5);

imshow(pic4);

axes(handles.axes7);

imshow(pic5);

axes(handles.axes6);

imshow(Result);

% hObject handle to Detection (see GCBO)

% eventdata reserved - to be defined in a future version of MATLAB

% handles structure with handles and user data (see GUIDATA)

六、实验结果及分析

实验界面如下：包含“打开图片”与“交通标志检测”两个按钮，及7个坐标轴显示框，用来显示原图及交通标志检测过程中的处理结果。

实验测试结果如下：

点击“打开图片”，选取待检测的图片，图片读取完成后，点击“交通标志检测”将会展示出检测过程中各个阶段的处理结果。具体包括RGB2HSV图像，颜色阈值分割结果，膨胀操作结果，孔洞填充结果以及最终的交通标志检测及标志显示结果。

具体操作如下：