污水处理实验范文第1篇
实验一 图象变换实验
实 验
实验名称：图像处理姓名：刘强
班级：电信
学号：
报 告
1102
1404110128
数字图象处理实验指导书
实验一 图象变换实验
实验一 图像变换实验——图像点运算、几何变换及正交变换
一、 实验条件
PC机 数字图像处理实验教学软件
大量样图
二、 实验目的
1、 学习使用“数字图像处理实验教学软件系统”，能够进行图像处理方面的简单操作;
2、 熟悉图像点运算、几何变换及正交变换的基本原理，了解编程实现的具体步骤;
3、 观察图像的灰度直方图，明确直方图的作用和意义;
4、 观察图像点运算和几何变换的结果，比较不同参数条件下的变换效果;
5、 观察图像正交变换的结果，明确图像的空间频率分布情况。
三、 实验原理
1、 图像灰度直方图、点运算和几何变换的基本原理及编程实现步骤
图像灰度直方图是数字图像处理中一个最简单、最有用的工具，它描述了一幅图像的灰度分布情况，为图像的相关处理操作提供了基本信息。
图像点运算是一种简单而重要的处理技术，它能让用户改变图像数据占据的灰度范围。点运算可以看作是“从象素到象素”的复制操作，而这种复制操作是通过灰度变换函数实现的。如果输入图像为A(x,y)，输出图像为B(x,y)，则点运算可以表示为：
B(x,y)=f[A(x,y)] 其中f(x)被称为灰度变换(Gray Scale Transformation，GST)函数，它描述了输入灰度值和输出灰度值之间的转换关系。一旦灰度变换函数确定，该点运算就完全确定下来了。另外，点运算处理将改变图像的灰度直方图分布。点运算又被称为对比度增强、对比度拉伸或灰度变换。点运算一般包括灰度的线性变换、阈值变换、窗口变换、灰度拉伸和均衡等。
图像几何变换是图像的一种基本变换，通常包括图像镜像变换、图像转置、图像平移、图像缩放和图像旋转等，其理论基础主要是一些矩阵运算，详细原理可以参考有关书籍。
实验系统提供了图像灰度直方图、点运算和几何变换相关内容的文字说明，用户在操作过程中可以参考。下面以图像点运算中的阈值变换为例给出编程实现的程序流程图，如下：
数字图象处理实验指导书
实验一 图象变换实验
2、 图像正交变换的基本原理及编程实现步骤 数字图像的处理方法主要有空域法和频域法，点运算和几何变换属于空域法。频域法是将图像变换到频域后再进行处理，一般采用的变换方式是线性的正交变换(酉变换)，主要包括傅立叶变换、离散余弦变换、沃尔什变换、霍特林变换和小波变换等。正交变换被广泛应用于图像特征提取、图像增强、图像复原、图像压缩和图像识别等领域。
正交变换实验的重点是快速傅立叶变换(FFT)，其原理过于复杂，可以参考有关书籍，这里不再赘述。至于FFT的编程实现，系统采用的方法是：首先编制一个一维FFT程序模块，然后调用该模块对图像数据的列进行一维FFT，再对行进行一维FFT，最后计算并显示幅度谱。程序流程图如下：
四、 实验内容
图像灰度直方图
点运算：图像反色、灰度线性变换、阈值变换、窗口变换、灰度拉伸和灰度
数字图象处理实验指导书
实验一 图象变换实验
均衡
几何变换：图像镜像变换、图像转置、图像平移、图像缩放和图像旋转 正交变换：傅立叶变换、离散余弦变换、沃尔什变换、霍特林变换和小波正反变换
注意：
1、 所有实验项目均针对8位BMP灰度图像进行处理，其它格式(如JPG)的图像可以利用系统提供的图像格式转换工具进行转换，再进行处理;
2、 本次实验的重点是图像的灰度直方图和点运算，几何变换和正交变换只作一般性了解。
五、 实验步骤
以图像灰度阈值变换为例说明实验的具体步骤，其它实验项目的步骤与此类似。
1、 打开计算机，在系统桌面上双击“数字图像处理实验教学软件系统”的可执行文件“图象处理”的图标，进入实验系统;
2、 执行文件→打开，在OPEN对话框中选择待处理的图像，按【OK】后系统显示出图像;
3、 执行查看→图像基本信息，将显示图像基本信息对话框，如图所示;
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实验一 图象变换实验
4、 执行查看→灰度直方图，查看图像的灰度直方图，如图所示;
5、 执行图像变换→正交变换→傅立叶变换，查看图像的频率域分布情况，如图所示;
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实验一 图象变换实验
6、 执行图像变换→正交变换→小波变换，查看图像经过小波变换的效果，如图所示;
7、 执行图像变换→点运算→阈值变换，修改阈值变换对话框中的阈值参数，如图所示;
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实验一 图象变换实验
8、 设置完阈值参数后按【OK】,系统显示阈值变换后的图像，与原图像进行比较，观察阈值变换的效果，如图所示;
9、 重复步骤4，查看阈值变换后图像的直方图分布情况;
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实验一 图象变换实验
10、 重复步骤5，查看阈值变换后图像的频率域分布情况;
11、执行文件→保存或另存为，保存处理后的图像;
12、执行文件→重新加载，重新加载原始图像，但要注意先前对图像的处理将会丢失; 注意：
13、在执行步骤2时可能会出现有些图像文件不能打开的情况，如图所示，此时可以先利用图像格式转换工具将图像文件转换为8位BMP图像，再利用系统进行处理。步骤14和15是使用图像格式转换工具的方法;
14、在桌面上双击图像格式转换工具Jpg2bmp的图标，进入转换工具界面，如图所示;
15、按照界面提示，把JPG格式的图像文件转换成8位BMP图像。
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实验一 图象变换实验
步骤13示意图
步骤14示意图
六、 思考题
1、 图像灰度线性变换、阈值变换、窗口变换、灰度拉伸和灰度均衡之间有何区别?
灰度线性变换就是将图像的像素值通过指定的线性函数进行变换，以此增强或者减弱图像的灰度。
灰度的阈值变换可以让一幅图像变成黑白二值图。
灰度的窗口变换也是一种常见的点运算。它的操作和阈值变换类似。从实现方法上可以看作是灰度折线变换的特列。窗口灰度变换处理结合了双固定阈值法，与其不同之处在于窗口内的灰度值保持不变。
灰度拉伸又叫做对比度拉伸，它与线性变换有些类似，不同之处在于灰度拉伸使用的是分段线性变换，所以它最大的优势是变换函数可以由用户任意合成。
灰度均衡是增强图像的有效方法之一。灰度均衡同样属于改进图像的方法，灰度均衡的图像具有较大的信息量。从变换后图像的直方图来看，灰度分布更加均匀。
2、 利用图像镜像和旋转变换可以实现图像转置吗?如果可以，应该怎样实现?
可以。进行一次镜像变换，顺(逆)时针旋转两次，再以与第一次相反的方向镜像变换。
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实验一 图象变换实验
实验二 图像增强及复原实验
七、 实验条件
PC机 数字图像处理实验教学软件
大量样图
八、 实验目的
1、 熟练使用“数字图像处理实验教学软件系统”;
2、 熟悉图像增强及复原的基本原理，了解编程实现的具体步骤;
3、 观察图像中值滤波、平滑、锐化和伪彩色编码的结果，比较不同参数条件下的图像增强效果;
4、 观察图像退化和复原的结果，比较不同复原方法的复原效果。
九、 实验原理
1、 图像增强和复原的基本原理
对降质图像的改善处理通常有两类方法：图像增强和图像复原。
图像增强不考虑图像降质的原因，只将图像中感兴趣的特征有选择地进行突出，并衰减图像的次要信息，改善后的图像不一定逼近原始图像，只是增强了图像某些方面的可读性，如突出了目标轮廓，衰减了各种噪声等。图像增强可以用空域法和频域法分别实现，空域法主要是在空间域中对图像象素灰度值直接进行运算处理，一般包括中值滤波、模板平滑和梯度锐化等，空域法可以用下式来描述：
g(x,y)=f(x,y)*h(x,y) 其中f(x,y)是处理前图像，g(x,y)表示处理后图像，h(x,y)为空间运算函数。图像增强的频域法是在图像的频率域中对图像的变换值进行某种运算处理，然后变换回空间域，系统涉及的各种滤波器属于频域法增强，这是一种间接处理方法，可以用下面的过程模型来描述：
其中：F(u,v)=[ f(x,y)]，G(u,v)= F(u,v)H(u,v)，g(x,y)=1[ G(u,v)]，和1分别表示频域正变换和反变换。实验系统提供了图像增强相关内容的文字说明，用户在操作过程中可以参考。
图像复原是针对图像降质的原因，设法去补偿降质因素，使改善后的图像尽可能逼近原始图像，提高了图像质量的逼真度。关于图像复原的详细原理可以参考相关书籍，这里不再赘述。本系统提供了图像的噪声退化、卷积退化和运动模糊退化操作，并提供了相应的逆滤波复原、维纳复原和运动模糊复原操作。本次
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实验一 图象变换实验
实验中图像复原只作一般性了解。
2、 编程实现步骤
下面以图像增强中的中值滤波操作为例给出编程实现的程序流程图，如下：
十、 实验内容
图像增强：中值滤波、图像模板平滑、理想低通滤波器平滑、巴特沃斯低通滤波器平滑、梯度锐化、拉普拉斯锐化、理想高通滤波器锐化、巴特沃斯高通滤波器锐化和伪彩色编码
图像复原：图像的噪声退化、卷积退化、卷积加噪声退化、运动模糊退化、逆滤波复原、维纳复原和运动模糊复原
注意：
3、 所有实验项目均针对8位BMP灰度图像进行处理;
4、 本次实验的重点是图像增强中的中值滤波和模板平滑，图像复原只作一般性了解。
十一、 实验步骤
以图像中值滤波操作为例说明实验的具体步骤，其它实验项目的步骤与此类似。
11、 打开计算机，在系统桌面上双击“数字图像处理实验教学软件系统”的可执行文件“图象处理”的图标，进入实验系统;
12、 执行文件→打开，在OPEN对话框中选择待处理的图像，按【OK】后系统显示出图像;
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实验一 图象变换实验
13、 执行查看→图像基本信息，将显示图像基本信息对话框，如图所示;
14、 执行查看→灰度直方图，查看图像的灰度直方图，如图所示;
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实验一 图象变换实验
15、 执行图像变换→正交变换→傅立叶变换，查看图像的频率域分布情况，如图所示;
16、 执行图像增强→中值滤波，选择或自定义对话框中的滤波器参数，如图所示;
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实验一 图象变换实验
17、 设置完滤波器参数后按【OK】,系统显示中值滤波后的图像，与原图像进行比较，观察中值滤波的效果，如图所示;
18、
重复步骤4，查看中值滤波后图像的直方图分布情况;
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实验一 图象变换实验
19、 重复步骤5，查看中值滤波后图像的频率域分布情况;
10、执行文件→保存或另存为，保存处理后的图像;
11、执行文件→重新加载，重新加载原始图像，但要注意先前对图像的处理将会丢失。
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实验一 图象变换实验
十二、
思考题
1、 图像中值滤波和模板平滑之间有何区别?
图像平滑处理就是用平滑模板对图像进行处理，以减少图像的噪声。而中值滤波是一种非线性的信号处理方法。
2、 图像增强和图像复原之间有何区别?
图像增强：利用一定的技术手段，不用考虑图像是否失真(即原 始图像在变换后可能会失真)而且不用分析图像降质的原因。针对给定图像的应用场合，有目的地强调图像的整体或局部特性，将原来不清晰的图像变得清晰或强调某些感兴趣的特征，扩大图像中不同物体特征之间的差别，抑制不感兴趣的特征，使之改善图像质量、丰富信息量，加强图像判读和识别效果，满足某些特殊分析的需要。
图像复原：针对质量降低或者失真的图像，恢复图像原始的内容或者质量。图像复原的过程包含对图像退化模型的分析，再对退化的图像进行复原。图像退化是由于成像系统受各种因素的影响，导致了图像质量的降低，称之为图像退化。这些因素包括传感器噪声、摄像机聚焦不佳、物体与摄像机之间的相对移动、随机大气湍流、光学系统的象差、成像光源和射线的散射等。 图像复原大致可以分为两种方法：
一种方法适用于缺乏图像先验知识的情况，此时可对退化过程建立模型进行描述，进而寻找一种去除或消弱其影响的过程，是一种估计方法;
另一种方法是针对原始图像有足够的先验知识的情况，对原始图像建立一个数学模型并根据它对退化图像进行拟合，能够获得更好的复原效果。
3、 图像维纳复原为什么比逆滤波复原效果好?
维纳滤波复原的原理可表示为
对于维纳滤波，由上式可知，当
时，由于存在 项，所以数字图象处理实验指导书
实验一 图象变换实验
污水处理实验范文第2篇
要
语音信号处理是研究数字信号处理技术和语音信号进行处理的一门学科，是一门新型的学科，是在多门学科基础上发展起来的综合性技术，它涉及到数字信号处理、模式识别、语言学。语音信号处理是研究用数字信号处理技术对语音信号处理的一门学科。处理的目的是要得到一些语音参数以便高效的传输或存储;或者是通过处理的某种运算以达到某种用途的要求。语音信号处理又是一门边缘学科。如上所诉，它是“语言语音学”与“数字信号处理”两个学科相结合的产物。
语音信号处理属于信息科学的一个重要分支，大规模集成技术的高度发展和计算机技术的飞速前进，推动了这一技术的发展。在数字音频技术和多媒体技术迅速发展的今天，传统的磁带语音录放系统因体积大、使用不便、放音不清晰而受到了巨大挑战。本次课程设计提出的体积小巧，功耗低的数字化语音存储与回放系统，可以有效的解决传统的语音录放系统在电子与信息处理的使用中受到的限制。
本文提出了语音信号处理课程建设的实验环节中的一些考虑，作为专业课程的学习，实验内容不能仅仅停留在验证性实验上，还应增加实验延伸的设计要求，是学生加深对理论分析认识的同时，强调培养学生的实际动手能力和知识综合运用能力。从而提高语音信号的教学和实验的质量。实验内容采用MATLAB编程实现，不仅易于语音信号处理的实现，更易引导学生完成实验延伸的设计。
第一章 绪论
1.1选题背景
在我们的现实生活中从磁带、录像带到CD、VCD、DVD;从黑白电视机、彩色电视机、高清晰度电视机到具有数字信号处理功能的电视机;从留声机、录音机到语音信箱;现在正出在模拟信息到数字信息的变革之中，传统的磁带语音录放系统因其体积大，使用不便，在电子与信息处理的使用中受到许多限制。
虽然，目前广播电视系统尚未实现真正的数字化，相信在不久的将来，真正的数字电视、数字收音机、数字收录机将进入家庭。所以，研究音频信号的数字化存储、处理和回放系统有着很重要的现实意义。
通过设计语音信号实验箱可以对语音信号实现各种形式的变换，因此学会对语音信号的处理，也可自行研究将此语音处理技术应用到现实生活中。
1.2课题意义
语音信号处理的一门比较实用的电子工程的专业课程，语音是人类获取信息的重要来源和利用信息的重要手段，通过语言相互传递信息是人类最重要的基本功能之一，语音是人类特有的功能，它是创造和记载几千年来人类文明史的根本手段，是人类最重要、最有效、最常用和最方便的交换信息的形式。
语音信号处理是研究用数字信号处理技术对语音信号进行处理的一门学科，它是一门新兴的学科，同时又是综合性的多学科领域刚也涉及面很广的交叉学科。
第二章 课程设计要求及系统原理
2.1 课程设计基本要求
(1)学会MATLAB的使用，掌握MATLAB的程序设计方法;
(2)掌握在windows环境下语音信号的采集方法;
(3)掌握数字信号处理的基本概念，基本理论和基本方法;
(4)掌握MATLAB设计方法;
(5)学会用MATLAB对信号进行分析和处理。
2.2 系统基本原理
语音采集原理是，人耳能听到的声音是一种范围为20Hz—20kHz，而一般语音频率最高为3.4kHz。语音的采集是指语音声波信号经麦克风和高频放大器转换成有一定幅度的模拟量电信号，然后再转换成数字量的全过程。
本次设计的基本原理是对语音的录音和放音进行数字化控制。其中，关键技术在于：为了增加语音存储时间，提高存储器的利用率，采用了非失真压缩算法对语音信号进行压缩后再存储，而在回放时再进行解压缩;同时，对输入语音信号进行数字滤波以抑制杂音和干扰，从而确保了语音回放的可靠质量。
通过设计一个GUI实验箱，并添加相应的控制控件，添加一个声音文件，通过MATLAB编程，使其通过各种按钮实现语音信号处理的各种功能，最后做成一个完整的语音信号处理实验箱。
第三章 设计方案论证
3.1 设计理论依据
3.1.1采样定理：
在进行模拟/数字信号的转换过程中，当采样频率fs.max大于信号中最高频率fmax的2倍时，则采样之后的数字信号完整的保留了原始信号中的信号，一般实际应用中保证采样频率为信号最高频率的5—10倍;采样定理又称奈奎斯特定理。
3.1.2采样频率：
采样频率是指计算机每秒钟采集多少个声音样本，是描述声音文件的音质、音调、衡量声卡、声音文件的质量标准。采样频率越高，即采样的间隔时间越短，则在单位时间内计算机得到的声音样本数据就越多，对声音波形的表示也就越精确，采样频率与声音频率之间有一定的关系，根据奈奎斯特理论，只有采样频率高于声音信号最高频率的2倍的时候，才能把数字信号表示的声音还原成为原来的声音，这就是说采样频率是衡量声卡采集、记录和还原声音文件的质量标准。
3.1.3采样位数与采样频率
采样位数即采样值或取样值，用来衡量声音波动变化的参数，是指声卡在采集和播放声音文件时候使用数字声音信号的二进制为数。采样频率是指录音设备在一秒钟内对声音信号的采样次数，采样频率越高声音的还原就越真实越自然。
采样位数和采样频率对于音频接口来说是最为重要的两个基本指标，也是选择音频接口的两个重要标准。无论采样频率如何，理论上来说采样的位数决定了音频数据最大的力度范围。每增加一个采样位数相当于力度范围增加了6dB。采样位数越多则捕捉到的信号越精确。对于采样率来说你可以想象它类似于一个照相机。显然采样率越高，计算机提取的声音越多，对于原始的还原也越加精确。
第四章 图形用户界面设计
4.1 图形用户界面概念
图形用户界面或图形用户接口是指采用图形方式显示的计算机操作环境由用户接口。与早期计算机使用的命令行界面相比，图形界面对于用户来说更为简便易用。
GUI是MATLAB提供的图形用户界面开发环境，提供了一系列用于创建图形用户界面的工具，从而简化界面布局和编程工作。
4.2用户界面设计
4.2.1 GUI设计模板
在MATLAB主窗口中，选择File菜单中的New菜单项，再选择其中的GUI命令，就会显示图形用户界面的设计模板。
MATLAB为GUI设计一共准备了四个模板，分别是Blank GUI、GUI with Uicontrols、GUI with Axes and Menu、Modal Question Dialog。
当用户选择不同的模板时，在GUI设计模板界面的右边就会显示出与该模板对应的GUI图形。
4.2.2 GUI设计窗口
在GUI设计模板中选中一个模板，然后单击OK按钮，就会显示GUI设计窗口，选择不同的GUI设计模式时，在GUI设计窗口中显示的结果是不一样的。
GUI设计窗口由菜单栏、工具栏、空间工具栏以及图形对象设计区等部分组成。GUI设计窗口的菜单栏有File、Edit、View、Layout、Tools和Help六个菜单项，使用其中的命令可以完成图形用户界面的设计操作。
4.2.3 GUI设计窗口的基本操作
(1)前面板的设计：在GUI设计窗口创建图形对象后，通过双击该对象，就会显示该对象的属性编辑器。如下图所示。例如，创建一个Push Button对象，并设计该对象的属性值。
图4-1 按钮属性编辑器
通过以上的按钮属性编辑器可以根据个人情况对按钮的名称、颜色、大小等方面的属性进行修改，使按钮在视觉上变的更加完美。
(2)按钮功能的实现：在GUI设计窗口创建按钮后，通过右键单击按钮，选择View callbacks下的callback对相应的按钮进行编程，使按钮实现相应的功能，如下图所示对按钮的响应功能进行设置。
图4-2 按钮功能编辑器
进入到按钮程序编辑窗口，通过编程即可实现按钮的相应功能，如下图：
图4-3 按钮的编程实现界面
通过对各个按钮控件的修改，和对m文件程序的添加就完成对GUI窗口的设计，最后得到的图形化操作界面如下图所示:
图4-4 图形化操作界面
4.2.4 语音的录入与打开
在MATLAB中，[y,fa,bits]=wavread(‘Blip’,[N1 N2]);用于读取语音， 7
采样值放在向y中，fs表示采样频率，bits表示采样位数。[N1 N2]表示读取从N1点到N2点的值。
Suond(x，fs，bits);用于对声音的回放，向量y则就代表了一个信号也就是说可以像处理一个信号表达式一样处理这个声音信号。
第五章 课程设计的软件实现
5.1 部分函数语法格式
读wav文件： x=wavread(‘filename’) 数组a及b中元素相乘： a.*b 创建图形窗口命令： figure 绘图函数： plot(x) 坐标轴： axis([xmin xmax ymin ymax]) 坐标轴注解： xlabel(‘„’) ylabel(‘„’) 图例注解： legend(‘„’) 一阶高通滤波器： y=filter([1-0.09375],1,x) 分帧函数： f=enframe(x,len,inc) x为输入语音信号，len指定了帧长，inc指定帧移，函数返回为nXlen的一个矩阵，每一行都是一帧数据。
5.2语音信号处理的相关函数
5.2.1语音信号的短时谱：
周期性声门波可表示为:
(5-1) 其中，g[n]是声门波的单周期的波形，p[n]是间隔为P的周期采样序列。当u[n]通过线性非时变声道，且该声道的单位冲击响应为h[n]时，声道输出为：
(5-2) 为了观察一段语音，需要降生到输出乘以一个一时刻τ 为中心的窗函数 w[n,τ] ,即得到：
(5-3)
这段语音信号的频域表达式为：
(5-4)
即语音信号的谱包络为
语谱图就是现实时变频谱幅度特征的图形表达式为：
(5-5)
将语音信号短时谱程序写入到MATLAB中得到单色语谱图的波形如下：
图5-1 语音信号单色语谱图
5.2.2 自相关方法估计语音信号的声道参数：
由均方预测误差最小的得到正则方程：
(5-6)
其中，
(5-7)
在最佳解时的误差为
(5-8)
在自相关法中式5-6，式5-8变为
(5-9)
(5-10) 由式5-9和式5-10可列出方程组式5-11
(5-11)
解方程组式5-9求出线性预测系数，通过误差式5-11可求出增益G
(5-12)
加窗后信号频谱图如下：
图5-2 加窗后信号频谱图
通过以上的方法，改变参数分别求得4极点模型频率响应和6极点模型频率响应，6极点波形如下图所示：
图5-3 六极点波形图
最后通过以上方法用一个函数分别实现以上三个功能，三个波形显示在一个界面，通过观察图形，查看它们之间的分别。三者比较所得到的波形如下：
图5-4 三者比较波形图
5.2.3 基音周期检测
数据为浊音语音信号speech1_10k(10000样点/秒)用25ms的汉明窗对语音信号speech1_10k进行加窗处理，并画出所得到的加窗信号的自相关函数，再用根据中心消波法及三电平中心消波法原理改进程序，最后对比中方法基音检测的效果并分析结果。
实验原理及方法
(1) 自相关检测原理：对于离散的数字语音信号序列x(n)，如果周期N，则自相关函数也是同周期的周期函数。即：x(n)=x(n+N)。清音信号没有周期性，他的自相关函数也没有周期。浊音新海具有准周期性。自相关基音检测正是利用这一性质对语音信号进行基音检测的。
(2) 中心消波法检测原理：中心消波处理是使用如下图所示的中心消波函数进行处理的：
图5-5 中心消波检测图
(3) 三电平消波法原理：为了减少自相关计算中的乘法运算，可以把上述中心消波以后的信号y(n)的自相关用两个信号的互相关代替，其中一个信号是y(n)另一个信号是对y(n)进行三电平量化产生的结果。且这个信号有三种可能的取值，因而这里的互相关计算只需要做加减法，而这个互相关序列的周期性与y(n)的自相关序列是近似相同的。
三电平法对语音信号处理得到的波形如下：
图5-6 三电平法波形图
中心消波法得到的波形如下图：
图5-7 中心消波法波形图
5.3 GUI实验箱操作界面设计
通过对各个控件的编程和对参数的设计，最后得到的GUI实验箱操作界
面如下图所示，通过界面上的各个按钮即可实现相应的功能。
图5-8 GUI实验箱操作界面
第六章 心得体会
通过本次课程设计完成了对语音信号的读取与打开，与课题的要求十分相符;初略的完成了界面的设计，但也存在相当的不足，达到了打开语音文件，显示已定波形。语音信号处理时语音学与数字信号处理技术相结合的交叉学科，将语音当做一种特殊的信号，即一种“复杂向量”来看待。也就是说，体现了数字信号处理技术。
本次课程设计时希望将数字信号处理技术应用与某一实际领域，这里就是指对语音的处理。作为存储与计算机中的语音信号，其本身就是离散化了的向量，我们只需要将这些离散的量提取出来美酒可以对其进行处理了。
本次课设，用到了处理数字信号的强有力工具MATLAB，通过MATLAB李的几个命令函数的调用，很轻易的在实际化语音与数字信号的理论之间搭了一座桥。
最后，还利用了MATLAB的另一强大功能——GUI界面设计。设计出了一个建议的用户应用界面，可以让人实现界面操作。
通过本次课程设计让我更加了解了语音信号处理在现实中的强大的应用空间，同时查阅了很多相关的资料，应用MTALAB软件来完成，熟练掌握了MATLAB软件，本次课程设计要求用GUI设计模块，查阅了很多资料，更加深刻的陆奥了了这方面知识。
本次课程设计，我明白了理论的学习需要在实践中才能得到巩固。在课程设计中，只有动手慢慢研究，才能真正了解MATLAB软件平台中可以直接设计数字滤波器的各个函数的调用，对设计GUI实验箱的所有函数的运用有了比较好的认识。
通过这个课程设计，我学到了很多MATLAB和语音信号的知识，提高了自己在语音信号设计方面的知识能力，动手能力和思维能力都得到了一定的提升，希望自己以后可以更多的继续学习这一门课程设计方面的知识。
附 录
1. 源程序代码:
21
22
参考文献
[1] 刘庆华 陈紫强《基于MATLAB和DSP的语音信号处理课程的建设》 电气电子教学学报 2006 10(3)：124-128 [2] 张力 《MATLAB在语音信号处理辅助教学中的应用》 电气电子教学学报 2005 27卷2期：96-99 [3] 邓立新 杨震《信息技术融入“语音信号处理”课程的教学实践》电气电子教学学报 2005 27卷5期：13-16 [4] 胡航，《语音信号处理》 哈尔滨工业大学出版社 2005年2月，第二版：135-137 [5] 张平，《MATLAB基础与应用》 北京航空航天大学出版社 2007，第二版：85-92 [6] 谢德芳 《数字信号处理》 北京科学出版社 2005，第一版
[7] 张雄伟 《现代语音处理技术及应用》 机械工业出版社 2006，第二版 [8] 吴家安 《语音编码技术及应用》 机械工业出版社 2006 第一版 [9] 刘幺和 宋庭新 《语音识别与控制应用技术》 科学出版社 2008 第二版
[10] 李昌立 吴善培 《数字语音编码实用教程》 人民邮电出版社 2004 第一版
[11] 姚天仁 《数字语音处理》 华中科技大学出版社 1992 第二版 [12] 朱敏雄 《计算机语音技术(修订版)》 北京航空航天大学出版社 2002 第一版
[13] 王炳锡 《语音编码》 西安电子科技大学出版社 2002 第一版
污水处理实验范文第3篇
利用 T DFT 分析信号频谱
一、实验目的
1.加深对 DFT 原理的理解。
2.应用 DFT 分析信号的频谱。
3.深刻理解利用 DFT 分析信号频谱的原理，分析实现过程中出现的现象及解决方法。
二、实验设备与环境
计算机、MATLAB 软件环境 三、实验基础理论
T 1.DFT 与 与 T DTFT 的关系
有限长序列 的离散时间傅里叶变换 在频率区间的 N 个等间隔分布的点 上的 N 个取样值可以由下式表示：
212 /0( )| ( ) ( ) 0 1Nj knjNk NkX e x n e X k k N 由上式可知，序列 的 N 点 DFT ,实际上就是 序列的 DTFT 在 N 个等间隔频率点 上样本 。
2.利用 T DFT 求 求 DTFT
方法 1 1：由恢复出的方法如下：
由图 2.1 所示流程可知：
101( ) ( ) ( )Nj j n kn j nNn n kX e x n e X k W eN 由上式可以得到：
污水处理实验范文第4篇
数字信号处理
姓名：
殷超宇
班级：
14060142 学号：
1406014226
实验题目：Z Z 变换及离散时间系统分析
指导教师：
张志杰
分数：
一
实验题目：
Z 变换及离散时间系统分析
二
实验目的：
1、通过本实验熟悉 Z 变换在离散时间系统分析中的地位和作用。
2、掌握并熟练使用有关离散系统分析的 MATLAB 调用函数及格式，以深入理解离散时间系统的频率特性。
三
实验内容：
给定系统 ) 8 .0 /( 2 .0 ) (2 z z H ，编程并绘出系统的单位阶跃响应 y(n),频率响应 ) e (jwH ，并给出实验数据与代码。
四
参考代码：
详见《数字信号处理上机实验指导》(班群里有)
五
实验代码(代码从 B MATLAB )
软件复制粘贴于此处，教师检查重点): :
clear;
x=ones(100);% x(n)=1,n=1~100;
t=1:100;% t 用于后面的绘图;
b=[0,0,-0.2]; % 形成向量 b;
a=[1,0,0.8]; % 形成向量 a;
y=filter(b,a,x);% 求所给系统的阶跃响应;
plot(t,y,"k-"); grid on;
ylabel(" y(n)")
xlabel("n")
六
实验数据(图像或表格复制粘贴于此处，教师检查重点)：
七
实验心得与收获(可手写)：
污水处理实验范文第5篇
数字信号处理
姓名：
殷超宇
班级：
14060142 学号：
1406014226
实验题目：Z Z 变换及离散时间系统分析
指导教师：
张志杰
分数：
一
实验题目：
Z 变换及离散时间系统分析
二
实验目的：
1、通过本实验熟悉 Z 变换在离散时间系统分析中的地位和作用。
2、掌握并熟练使用有关离散系统分析的 MATLAB 调用函数及格式，以深入理解离散时间系统的频率特性。
三
实验内容：
给定系统 ) 8 .0 /( 2 .0 ) (2 z z H ，编程并绘出系统的单位阶跃响应 y(n),频率响应 ) e (jwH ，并给出实验数据与代码。
四
参考代码：
详见《数字信号处理上机实验指导》(班群里有)
五
实验代码(代码从 B MATLAB )
软件复制粘贴于此处，教师检查重点): :
clear;
x=ones(100);% x(n)=1,n=1~100;
t=1:100;% t 用于后面的绘图;
b=[0,0,-0.2]; % 形成向量 b;
a=[1,0,0.8]; % 形成向量 a;
y=filter(b,a,x);% 求所给系统的阶跃响应;
plot(t,y,"k-"); grid on;
ylabel(" y(n)")
xlabel("n")
六
实验数据(图像或表格复制粘贴于此处，教师检查重点)：
七
实验心得与收获(可手写)：
污水处理实验范文第6篇
摘
要........................................................................................................................................... 1 1 绪论 .............................................................................................................................................. 2
1.1 DSP系统特点和设计基本原则 ...................................................................................... 2 1.2 国内外研究动态 ............................................................................................................. 2 2系统设计........................................................................................................................................ 3 3硬件设计........................................................................................................................................ 5
3.1 硬件结构 ........................................................................................................................... 5 3.2 硬件电路设计 ................................................................................................................... 7
3.2.1 总输入电路 ........................................................................................................... 7 3.2.2 总输出电路 ........................................................................................................... 7 3.2.3 语音输入电路 ....................................................................................................... 9 3.2.4 语音输出电路 ....................................................................................................... 9
4 实验结果及分析 ......................................................................................................................... 10 4.1 实验结果 ......................................................................................................................... 10 4.2 实验分析 ......................................................................................................................... 12 5 总结与心得体会 ......................................................................................................................... 13 参考文献......................................................................................................................................... 14 致谢 ................................................................................................................................................ 15
摘
要
基于DSP的语音信号处理系统，该系统采用TMS320VC5509作为主处理器，TLV320AIC23B作为音频芯片，在此基础上完成系统硬件平台的搭建和软件设计，从而实现对语音信号的采集、滤波和回放功能，它可作为语音信号处理的通用平台。
语音是人类相互之间进行交流时使用最多、最自然、最基本也是最重要的信息载体。在高度信息化的今天，语音信号处理是信息高速公路、多媒体技术、办公自动化、现代通信及智能系统等新兴领域应用的核心技术之一。通常这些信号处理的过程要满足实时且快速高效的要求，随着DSP技术的发展，以DSP为内核的设备越来越多，为语音信号的处理提供了良好的平台。本文设计了一个基于TMS320VC5509定点的语音信号处理系统，实现对语音信号的采集、处理与回放等功能，为今后复杂的语音信号处理算法的研究和实时实现提供一个通用平台。
关键词：语音处理;DSP;TMS320VC5509;TLV320AIC23B
1 1 绪论
语音是人类相互间所进行的通信的最自然和最简洁方便的形式，语音通信是一种理想的人机通信方式。语音通信的研究涉及到人工智能、数字信号处理、微型计算机技术、语言声学、语言学等许多领域，所以说语音的通信是一个多学科的综合研究领域，其研究成果具有重要的学术价值。另外通过语音来传递信息是人类最重要的、最有效、最常用的交换信息的形式。语言是人类特有的功能，声音是人类常用的工具，是相互传递信息的主要手段。同时也是众构成思想交流和感情沟通的最主要的途径。
1.1 DSP系统特点和设计基本原则
DSP(digital signal processor)是一种独特的微处理器，是以数字信号来处理大量信息的器件。其工作原理是接收模拟信号，转换为0或1的数字信号。再对数字信号进行修改、删除、强化，并在其他系统芯片中把数字数据解译回模拟数据或实际环境格式。它不仅具有可编程性，而且其实时运行速度可达每秒数以千万条复杂指令程序，远远超过通用微处理器，是数字化电子世界中日益重要的电脑芯片。它的强大数据处理能力和高运行速度，是最值得称道的两大特色。
1.2 国内外研究动态
语音信号处理作为一个重要的研究领域，已经有很长的研究历史。但是它的快速发展可以说是从1940年前后Dudley的声码器和Potter等人的可见语音开始的;20世纪60年代中期形成的一系列数字信号处理的理念和技术基础;到了80年代，由于矢量量化、隐马尔可夫模型和人工神经网络等相继被应用于语音信号处理，并经过不断改进与完善，使得语音信号处理技术产生了突破性的进展。一方面，对声学语音学统计模型的研究逐渐深入，鲁棒的语音识别、基于语音段的建模方法及隐马尔可夫模型与人工神经网络的结合成为研究的热点。另一方面，为了语音识别实用化的需要，讲者自适应、听觉模型、快速搜索识别算法以及进一步的语言模型的研究等课题倍受关注。
在通信越来越发达的当今世界，尤其最近几十年，语音压缩编码技术在移动
2 通信、IP电话通信、保密通信、卫星通信以及语音存储等很多方面得到了广泛的应用。因此，语音编码一直是通信和信号处理的研究热点，并其取得了惊人的进展，目前在PC机上的语音编码已经趋于成熟，而如何在嵌入式系统中实时实现语音压缩编码则是近些年来语音信号处理领域的研究热点之一。
2系统设计
在实际生活中，当声源遇到物体时会发生反射，反射的声波和声源声波一起传输，听者会发现反射声波部分比声源声波慢一些，类似人们面对山体高声呼喊后可以在过一会儿听到回声的现象。声音遇到较远物体产生的反射会比遇到较近的反射波晚些到达声源位置，所以回声和原声的延迟随反射物体的距离大小改变。同时，反射声音的物体对声波的反射能力，决定了听到的回声的强弱和质量。另外，生活中的回声的成分比较复杂，有反射、漫反射、折射，还有回声的多次反射、折射效果。
当已知一个数字音源后，可以利用计算机的处理能力，用数字的方式通过计算模拟回声效应。简单的讲，可以在原声音流中叠加延迟一段时间后的声流，实现回声效果。当然通过复杂运算，可以计算各种效应的混响效果。如此产生的回声，我们称之为数字回声。
本次实验的程序流程图如下：
图2.1 程序流程图
3
本次实验的系统框图如下：
图2.2 系统框图
4
3硬件设计
3.1 硬件结构
图3.1是系统的硬件结构框图, 系统主要包括VC5509和A IC23 两个模块。
图3.1系统硬件结构框图
利用VC5509 的片上外设I2C( Inter - Integrated Circuit, 内部集成电路)模块配置AIC23 的内部寄存器; 通过VC5509 的McBSP (Multi channel Buffered Serial Ports, 多通道缓存串口)接收和发送采样的音频数据。控制通道只在配置AIC23 的内部寄存器时工作, 而当传输音频数据时则处于闲置状态。
AIC23通过麦克风输入或者立体声音频输入采集模拟信号, 并把模拟信号转化为数字信号, 存储到DSP的内部RAM中,以便DSP处理。
当DSP完成对音频数据的处理以后, AIC23再把数字信号转化为模拟信号, 这样就能够在立体声输出端或者耳机输出端听到声音。
5 AIC23能够实现与VC5509 DSP的McBSP端口的无缝连接, 使系统设计更加简单。接口的原理框图, 如下图所示。
图3.2 AIC23与VC5509接口原理图
系统中A IC23的主时钟12 MHz直接由外部的晶振提供。MODE接数字地, 表示利用I2 C控制接口对AIC23传输控制数据。CS接数字地, 定义了I2 C总线上AIC23的外设地址, 通过将CS接到高电平或低电平, 可以选择A IC23作为从设备在I2 C总线上的地址。SCLK和SDIN是AIC23控制端口的移位时钟和数据输入端,分别与VC5509的I2C模块端口SCL和SDA相连。
收发时钟信号CLKX1和CLKR1由A IC23的串行数据输入时钟BCLK提供, 并由A IC23的帧同步信号LRCIN、LRCOUT启动串口数据传输。DX1和DR1分别与A IC23 的D IN 和DOUT 相连, 从而完成VC5509与AIC23间的数字信号通信。
6 3.2 硬件电路设计
3.2.1 总输入电路
图3.3 总输入电路
从左到右各部分电路为：
话筒，开关，语音输入电路，UA741高增益放大电路，有源二阶带 通滤波器。
3.2.2 总输出电路
图3.4 总输出电路
从左到右各部分电路为：
LM386高频功率放大器及其外围器件连接电路，语音输出电路，开关，扬声器。
8 3.2.3 语音输入电路
图3.5语音输入电路
3.2.4 语音输出电路
图3.6 语音输出电路
语音信号通道包括模拟输入和模拟输出两个部分。模拟信号的输入输出电路如图所示。上图中MICBIAS 为提供的麦克风偏压，通常是3/4 AVDD，MICIN为麦克风输入，可以根据需要调整输入增益。下图中LLINEOUT 为左声道输出，RLINEOUT为右声道输出。用户可以根据电阻阻值调节增益的大小，使语音输入输出达到最佳效果。从而实现良好的模拟语音信号输入与模拟信号的输出。
9 4 实验结果及分析
4.1 实验结果
按“F5”键运行，注意观察窗口中的bEcho=0，表示数字回声功能没有激活。这时从耳机中能听到麦克风中的输入语音放送。将观察窗口中bEcho的取值改成非0值。这时可从耳机中听到带数字回声道语音放送。
分别调整uDelay和uEffect的取值，使他们保持在0-1023范围内，同时听听耳机中的输出有何变化。
当uDelay和uEffect的数值增大时，数字回声的效果就会越加的明显。
图4.1 修改前程序图
图4.2 修改前程序图
图4.3 频谱分析
图4.4 左声道及右声道波形
11 4.2 实验分析
所以，从本实验可知当已知一个数字音源后，可以利用计算机的处理能力，用数字的方式通过计算模拟回声效应。简单的讲，可以在原声音流中叠加延迟一段时间后的声流，实现回声效果。当然通过复杂运算，可以计算各种效应的混响效果。
声音放送可以加入数字回声，数字回声的强弱和与原声的延迟均可在程序中设定和调整。
12 5 总结与心得体会
通过本次课程设计，我明白了细节决定成败这句话的道理，在实验中，有很多注意的地方，都被忽视了，导致再花费更多的时间去修改，这严重影响了试验的进度。同时，在本次实验中我了解了ICETEK – VC5509 – A板上语音codec芯片TLV320AIC23的设计和程序控制原理，并进一步掌握了数字回声产生原理、编程及其参数选择、控制，以及了解了VC5509DSP扩展存储器的编程使用方法。
这一学期的理论知识学习加上这次课程设计，使我对DSP有了更加深刻的了解，对数字信号的处理功能，软硬件相结合，语音信号的采集与放送等等方面都有了很深的了解，相信本次课程设计，无论是对我以后的学习，还是工作等方面都有一个很大的帮助。因此，本次课程设计让我受益匪浅。
参考文献
[1]李利.DSP原理及应用[M].北京:中国水利水电出版社,2004. [2]王安民,陈明欣,朱明.TMS320C54xxDSP实用技术[M].北京:清华大学出版社,2007 [3]彭启琮,李玉柏.DSP技术[M].成都:电子科技大学出版社,1997 [4]李宏伟,等.基于帧间重叠谱减法的语音增强方法[J].解放军理工大学学报,2001(1):41~44 [5]TexasInstrumentsIncorporated.TMS320C54x系列DSP的CPU与外设[M].梁晓雯,裴小平,李玉虎,译.北京:清华大学出版社,2006 [6]赵力.语音信号处理[M].北京:机械工业出版社,2003比较图4和图5,可以看到1200Hz以上的频谱明显得到了抑制。
[7]江涛,朱光喜.基于TMS320VC5402的音频信号采集与系统处理[J].电子技术用,2002,28(7):70~72[8]TexasInstrumentsIncorporated:TMS320VC5402Datasheet,2001
致谢
在本次课程设计的即将完成之际，笔者的心情无法平静，本文的完成既是笔者孜孜不倦努力的结果，更是指导老师樊洪斌老师亲切关怀和悉心指导的结果。在整个课程设计的选题、研究和撰写过程中，老师都给了我精心的指导、热忱的鼓励和支持，他的精心点拨为我开拓了研究视野，修正了写作思路，对课程设计的完善和质量的提高起到了关键性的作用。另外，导师严谨求实的治学态度、一丝不苟的工作作风和高尚的人格魅力，都给了学生很大感触，使学生终生受益。在此，学生谨向老师致以最真挚的感激和最崇高的敬佩之情。