第5章 Simulink视频和图像处理模块

第5章 Simulink视频、图像处理模块

及实例

教学目标

通过本章的学习，了解Simulink视频和图像处理模块集的各组成部分；了解图像数据类型、颜色空间等基本概念；了解常用图像处理的一般原理；掌握使用其相关子模块进行图像转换、图像增强、图像的几何变换、图像的形态学操作、图像的恢复与重建等常用图像处理操作的方法。

本章是在Simulink的基础上，从工程技术应用的角度出发，以静态图像为主要对象，着重讨论视频和图像处理模块集在数字图像处理中的基本应用方法。图像恢复和重建在MATLABR2008b版本的Simulink中还未包括针对性的处理模块，需要在图像处理工具箱中调用相关函数，如：deconvwnr、deconvreg、deconvlucy、deconvblind四种常用的图像恢复函数，以及利用radon函数实现图像重建等。这些内容加以扩展后可适用于视频信号处理。

5.1 视频和图像处理模块集

5.1.1 视频和图像处理模块集概述

以Simulink为基础的视频和图像处理模块集（Video and Image Processing Blockset）在MATLAB R14中开始出现，并随着MATLAB新版本的推出不断地更新，在MATLAB R2008b中的版本为V2.6。该模块集提供了视频和图像处理多项成熟技术的应用模块，可为航空航天、国防、影像通讯、工业自动化、交通管理、医学图像处理、地理测绘等诸多领域提供直观方便的图像处理手段。

与Simulink其它工具箱的用法相同，用户在使用视频和图像处理模块集时，只需选用所需模块绘制好仿真系统框图，设定各模块参数，即可启动仿真，完成图像处理工作。此方法简单直观，不需要编写复杂的程序代码，也不需要精通各模块的内部原理与算法。

有多个方法可以打开视频和图像处理模块集。1）单击MATLAB窗口左下角的Start 按钮，选择Blocksets→Video and Image Processing→Block library命令，即可打开如图5.1所示的Library:viplibv1（视频和图像处理模块集）窗口；2）直接在Command Window （命令窗口）内输入viplib命令；3）在Simulink Library Browser（Simulink 模块库浏览器）窗口中，单击Libraries列表框中的Video and Image Processing Blockset选项；即可在窗口右侧展开Video and Image Processing Blockset标签；4）右击Libraries列表框中的Video and Image Processing Blockset选项，在弹出的快捷菜单中选择Open Video and Image

226

MATLAB在电气信息类专业中的应用

Processing Blockset Library命令。

视频和图像处理模块集V2.6共有70多个子模块，分成以下共11大类模块：

? Analysis & Enhancement（分析和增强模块库）

? Conversions（转换模块库）

? Filtering（滤波模块库）

? Geometric Transformations（几何变换模块库）

? Morphological Operations（形态学操作模块库）

? Sinks（接收器模块库）

? Sources（输入源模块库）

? Statistics（统计模块库）

? Text & Graphics（文本和图形模块库）

? Transforms（变换模块库）

? Utilities（工具模块库）

图5.1 Library:viplibv1窗口

5.1.2 分析和增强（Analysis & Enhancement）模块库

分析和增强（Analysis & Enhancement）类模块主要用于对图像及视频进行分析或增强处理。双击图5.1所示视频和图像处理模块集窗口中的Analysis & Enhancement模块，即可打开该类模块库窗口，此模块库共包含10个子模块，各子模块功能如下：

(1) Block Matching（块匹配）模块

使用块匹配算法对多图像序列或视频帧序列进行运动估计。块匹配算法是常用的运动估计算法，可用于去除视频帧间的冗余信息，进行视频压缩。

(2) Contrast Adjustment（对比度调节）模块

通过线性变换像素值的方法对图像进行对比度调节。

(3) Corner Detection（角点检测）模块

找出图像中的角点。可选择Harris角点检测法、最小特征值法或者局部亮度比较法进

第5章 Simulink视频、图像处理模块及实例227

行角点检测。

(4) Deinterlacing（反交错处理）模块

也叫去隔行处理，通过对输入视频信号进行去隔行处理来消除运动模糊。可选择线复制法（倍线法）、线性插值法或者场中值滤波法。

(5) Edge Detection（边缘检测）模块

对图像进行边缘检测。可选择使用Sobel算子、Prewitt算子、Roberts算子或者Canny算子来找到图像中的物体边缘。

(6) Histogram Equalization（直方图均衡化）模块

对图像进行直方图均衡化。可以提高图像对比度。

(7) Median Filter（中值滤波）模块

执行中值滤波操作。可降低图像噪声。

(8) Optical Flow（光流法）模块

执行光流法操作进行运动估计。可选择Horn-Schunck法或Lucas-Kanade法。

(9) SAD（绝对误差和）模块

求二维绝对误差和SAD。可用于寻找两幅图像的相似之处，输出可选择SAD值（多个），或者SAD最小值。

(10) Trace Boundaries（边界跟踪）模块

对二值图像执行边界跟踪。非0像素为目标，0像素为背景。

5.1.3 转换（Conversions）模块库

转换（Conversions）类模块主要用于完成图像转换操作，例如色彩空间的转换。双击图 5.1所示视频和图像处理模块集窗口中的Conversions模块，即可打开该类模块库窗口，此模块库共包含7个子模块，各子模块功能如下：

(1) Autothreshold（自动阈值）模块

执行自动阈值转换。可将灰度图像转换成二值图像。

(2) Chroma Resampling（色度重采样）模块

进行色度重采样转换。对YCbCr模式信号进行色度重采样，以降低带宽及存储要求，有多种重采样方式供选择。

(3) Color Space Conversion（色彩空间转换）模块

执行色彩空间转换。共有9种转换类型可供选择，例如RGB转为灰度图，RGB转为YCbCr等等。

(4) Demosaic（去马赛克）模块

执行逆马赛克变换。对Bayer模式图像进行去马赛克处理。

(5) Gamma Correction（伽玛校正）模块

对图像或视频流应用或去除伽玛校正。改变伽玛值，可对图像的伽玛曲线进行编辑，检出图像信号中的深色部分和浅色部分，并使两者比例增大，从而提高图像对比度。

(6) Image Complement（图像求补）模块

对图像进行求补（求反）转换。对二值图像或灰度图进行求反，获得底片效果。

(7) Image Data Type Conversion（图像数据类型转换）模块

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MATLAB在电气信息类专业中的应用

转换图像数据类型。将输入图像转换成指定的数据类型并输出。可选择的输出数据类型有双精度型、单精度型、int8、int16等多种类型。

5.1.4 滤波（Filtering）模块库

滤波（Filtering）类模块用于对图像和视频进行各种滤波操作。双击图 5.1所示视频和图像处理模块集窗口中的Filtering模块，即可打开该类模块库窗口，此模块库共包含4个子模块，各子模块功能如下：

(1) 2-D Convolution（二维卷积）模块

计算出两个输入矩阵的二维离散卷积。

(2) 2-D FIR Filter（二维FIR数字滤波）模块

二维FIR数字滤波器。用滤波系数矩阵或滤波系数矢量对输入图像或矩阵进行二维FIR数字滤波。

(3) Kalman Filter（卡尔曼滤波）模块

卡尔曼滤波器。对输入信号进行卡尔曼滤波，以去除噪声影响，预测和判断动态系统的状态。

(4) Median Filter（中值滤波）模块

中值滤波器。执行二维中值滤波，可降低图像噪声。此模块也可在分析和增强（Analysis & Enhancement）模块库中找到。

5.1.5 几何变换（Geometric Transformations）模块库

几何变换（Geometric Transformations）类模块用于控制图片或视频的位置、大小、形状和方向。双击图5.1所示视频和图像处理模块集窗口中的Geometric Transformations模块，即可打开该类模块库窗口，此模块库共包含7个子模块，各子模块功能如下：

(1) Apply Geometric Transformation（应用几何变换）模块

对一幅图像应用投影或仿射变换。可对整幅图像或图像的一部分区域进行。

(2) Estimate Geometric Transformation（估算几何变换）模块

计算两幅图像最大数量点对之间的变换矩阵。

(3) Projective Transformation（投影变换）模块

执行投影变换操作。将一个四边形变换成另一个四边形。

(4) Resize（缩放）模块

执行缩放变换操作。改变图像的大小。

(5) Rotate（旋转）模块

按指定的角度旋转图像。

(6) Shear（切变）模块

执行切变操作。通过线性变化位移的方法移动图像的行或列，可指定切变的方向与数值。

(7) Translate（平移）模块

对输入图像执行平移操作。可按指定位移量上下左右移动。

第5章 Simulink视频、图像处理模块及实例229 5.1.6 形态学操作（Morphological Operations）模块库

形态学操作（Morphological Operations）类模块用于对图像和视频进行膨胀和腐蚀等各种形态学操作。双击图 5.1所示视频和图像处理模块集窗口中的Morphological Operations模块，即可打开该类模块库窗口，此模块库共包含7个子模块，各子模块功能如下：

(1) Bottom-hat（底帽滤波）模块

底帽滤波器。对灰度图或二值图像执行bottom-hat滤波变换。

(2) Closing（闭合）模块

形态学闭合操作。可对灰度图或二值图像执行形态学闭合运算。

(3) Dilation（膨胀）模块

形态学膨胀操作。可对灰度图或二值图像执行形态学膨胀运算，在灰度图或二值图像内找到局部极大值。

(4) Erosion（腐蚀）模块

形态学腐蚀操作。可对灰度图或二值图像执行形态学腐蚀运算，在灰度图或二值图像内找到局部极小值。

(5) Label（标记）模块

对二值图像内的连通区域进行标记和计数。

(6) Opening（开启）模块

形态学开启操作。对灰度图或二值图像执行形态学开启运算。

(7) Top-hat（顶帽滤波）模块

顶帽滤波器。对灰度图或二值图像执行top-hat滤波变换。

5.1.7 接收器（Sinks）模块库

接收器（Sinks）类模块用于仿真结果的输出，也叫输出模块。双击图5.1所示视频和图像处理模块集窗口中的Sinks模块，即可打开该类模块库窗口，此模块库共包含6个子模块（旧版本中的Write AVI File模块被淘汰），各子模块功能如下：

(1) Frame Rate Display（帧频显示）模块

显示输入信号的帧频。

(2) To Multimedia File（输出多媒体文件）模块

向多媒体文件中写入视频和音频内容。

(3) To Video Display（输出视频显示器）模块

把视频数据发送到显示设备。

(4) Video To Workspace（向工作空间输出视频）模块

把视频信号输出到MATLAB工作空间。

(5) Video Viewer（视频显示器）模块

可显示二值图、灰度图、或者RGB图像，以及视频流等多种信号。

(6) Write Binary File（写二进制文件）模块

把二进制视频数据写入文件中。

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MATLAB在电气信息类专业中的应用

5.1.8 输入源（Sources）模块库

输入源（Sources）类模块用于为仿真系统提供图像及视频等输入源，把图片或视频导入到Simulink中。双击图5.1所示视频和图像处理模块集窗口中的Sources模块，即可打开该类模块库窗口，此模块库共包含5个子模块，各子模块功能如下：

(1) From Multimedia File（来自多媒体文件）模块

用多媒体文件作为源。从压缩的多媒体文件中读取视频帧和音频样本。

(2) Image From File（图像文件）模块

用图像文件作为源。从图像文件中导入图像。

(3) Image From Workspace（工作空间图像）模块

用来自工作空间的图像数据作为输入源。从MATLAB工作空间中导入图像。

(4) Read Binary File（读二进制文件）模块

用二进制文件作为输入源。从文件中读取二进制视频数据。

(5) Video From Workspace（视频来自工作空间）模块

用工作空间中的视频数据作为输入源。从MATLAB工作空间中导入视频信号。5.1.9 统计（Statistics）模块库

统计（Statistics）类模块用于对图片或视频进行各类统计操作。双击图 5.1所示视频和图像处理模块集窗口中的Statistics模块，即可打开该类模块库窗口，此模块库共包含12个子模块，各子模块功能如下：

(1) 2-D Autocorrelation（二阶自相关系数）模块

求输入矩阵的二阶自相关系数。

(2) 2-D Correlation（二阶互相关系数）模块

计算两个输入矩阵的二阶互相关系数。

(3) Blob Analysis（Blob分析）模块

进行Blob分析。对标记联通区域进行分析统计。

(4) Find Local Maxima（求局部极大值）模块

在矩阵中找局部极大值。

(5) Histogram（直方图）模块

生成输入矩阵的直方图。

(6) Maximum（最大值）模块

返回输入矩阵的最大值。

(7) Mean（平均值）模块

求输入矩阵的平均值。

(8) Median（中值）模块

求输入矩阵的中值。

(9) Minimum（最小值）模块

返回输入矩阵的最小值。

(10) PSNR（峰值信噪比）模块

第5章 Simulink视频、图像处理模块及实例231

求图像的峰值信噪比（PSNR）。

(11) Standard Deviation（标准差）模块

求输入矩阵的标准差。

(12) Variance（方差）模块

求输入矩阵的方差。

5.1.10 文本和图形（Text & Graphics）模块库

文本和图形（Text & Graphics）类模块用于在图像或视频中添加说明性文本和图形，为图像或视频作注解。双击图5.1所示视频和图像处理模块集窗口中的Text & Graphics模块，即可打开该类模块库窗口，此模块库共包含4个子模块，各子模块功能如下：

(1) Compositing（合成）模块

合成两幅图像的像素值，使两幅图像重叠，或者加亮选定的像素。

(2) Draw Markers（绘制标记）模块

通过在输出的图像上嵌入预定义的图形来绘制标记。

(3) Draw Shapes（绘图）模块

在图像上绘图。可画线，多边形，长方形，或者圆形。

(4) Insert Text（插入文本）模块

在图像上或视频流上插入文本标注。

5.1.11 变换（Transforms）模块库

变换（Transforms）类模块用于对图像和视频执行变换操作，例如傅立叶变换和离散余弦变换等等。双击图5.1所示视频和图像处理模块集窗口中的Transforms模块，即可打开该类模块库窗口，此模块库共包含7个子模块，各子模块功能如下：

(1) 2-D DCT（二维离散余弦变换）模块

求二维离散余弦变换（DCT）。

(2) 2-D FFT（二维傅立叶变换）模块

求输入信号的二维傅立叶变换。

(3) 2-D IDCT（二维离散余弦逆变换）模块

求二维离散余弦逆变换（IDCT）

(4) 2-D IFFT（二维傅立叶逆变换）模块

求输入信号的二维傅立叶逆变换。

(5) Gaussian Pyramid（高斯金字塔）模块

执行高斯金字塔分解。

(6) Hough Lines（Hough线）模块

求用ρ-θ对描述的线与图像边界交点的笛卡尔坐标

(7) Hough Transform（Hough变换）模块

执行Hough变换。可找出图像中的直线。

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MATLAB在电气信息类专业中的应用

5.1.12 工具（Utilities）模块库

工具（Utilities）类模块用于对图像和视频执行其它一些实用操作，例如图像填补及块处理等等。双击图5.1所示视频和图像处理模块集窗口中的Utilities模块，即可打开该类模块库窗口，此模块库共包含3个子模块，各子模块功能如下：

(1) Block Processing（块处理）模块

对输入矩阵的指定子矩阵进行用户自定义操作。

(2) Image Pad（图像填补）模块

对图像的四周进行填补。

(3) Variable Selector（可变选择器）模块

从输入矩阵中选择指定行或列的子集。

5.2 图像的增强

图像增强是指根据特定的需要有选择地突出图像中的某部分信息，并抑制某些不需要的信息的处理方法，其目的是为了改善图像的视觉效果，便于观看或做进一步分析处理。

目前图像增强的方法可分为空域法和频域法两大类，前者通过直接对图像的像素点进行操作来改变图像的显示效果，后者则间接地通过对图像的某个变换域进行操作来改善显示效果，具体包括灰度变换增强、图像平滑、图像锐化、色彩增强、频域增强等多种方法。

本节将以实例的方式介绍Simulink视频和图像处理模块集在图像增强处理中的几种使用方法，读者可从Simulink的帮助文档中找到更多关于这方面的知识和例子。为了便于读者学习，下面各实例所涉及的图片均选用Matlab自带的图片，这些图片存放在MATLAB软件安装位置的toolbox\images\imdemos文件夹中。

5.2.1 灰度变换增强

常见灰度变换方法包括直接灰度变换和直方图修正等方法，获取的主要视觉效果是增强图像对比度。

【例5-1】用对比度调节Contrast Adjustment模块进行直接灰度变换。

实现步骤如下。

(1) 打开一个新的模型窗口。。

(2) 在新建模型窗口中加入所需模块，各模块名称、数量、来源如表5.1所示，连接各模块，如图5.2所示。

表5.1 例5-1所用模块列表

第5章 Simulink视频、图像处理模块及实例233

(3) 双击图5.2所示的各模块，对其进行参数设置：

? Image From File模块：Main标签下的File name文本框pout.tif；

?Contrast Adjustment模块：Main标签下的Adjust pixel values from下拉列表框选择Range determined by saturating outlier pixels。

图5.2 例5-1仿真模型

(4) 设置仿真器参数。单击模型窗口Simulation→Configuration Paramelers命令，弹出Configuration Parameters:untitled/Configuration对话框，在对话框左侧Select标签下，选择Solver选项，在右侧的Simulation time标签下，Star time和Stop time两个文本框内分别设置起始为0，停止时间为0。Solver options标签下，Type下拉列表框选择Fixed-step，Solver下拉列表框选择Discrete (no continuous states)。

(5) 保存模型文件，并运行该仿真。运行结果如图5.3和图5.4所示。其中图5.3为原始图像，图5.4是经Contrast Adjustment模块处理后的图像。

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MATLAB在电气信息类专业中的应用

图5.3 例5-1原始图像图5.4 例5-1处理后图像由结果可看出，图像经过Contrast Adjustment模块进行灰度变换处理后，图像对比度明显增强。

【例5-2】用直方图均衡化Histogram Equalization模块进行直方图修正。

实现步骤如下。

(1) 打开一个新的模型窗口。

(2) 在新建模型窗口中加入所需模块，各模块名称、数量、来源如表5.2所示，连接各模块，如图5.5。

表5.2 例5-2所用模块列表

(3) 双击模型窗口中的各模块，对其进行参数设置：

? Image From File模块：Main标签下的File name文本框输入tire.tif；

?其余模块：各参数均采用默认设置；

图5.5 例5-2仿真模型

(4) 设置仿真器参数。同例5-1步骤（4）。

(5) 保存模型文件，并运行该仿真。运行结果如图5.6和图5.7所示。其中图5.6为原始图像，图5.7是经Histogram Equalization模块处理后的图像。

第5章 Simulink视频、图像处理模块及实例235

图5.6 例5-2原始图像图5.7 例5-2处理后图像

由结果可看出，这幅黑色为主的图像经过Histogram Equalization模块进行直方图均衡化处理后，对比度得到增强，原来黑色区域的图像细节得以显示。

5.2.2 图像平滑增强

图像平滑处理一般通过低通滤波实现，例如均值滤波和中值滤波。获取的主要增强效果是平滑图像细节，去除图像噪声。

【例5-3】用中值滤波Median Filter模块去除椒盐噪声。

实现步骤如下。

(1) 为了便于观察图像平滑效果，先准备一幅含有椒盐噪声的图像。在Command Window（命令窗口）内输入以下命令：

A= imread('coins.png'); % coins.png是一幅MATLAB自带的样图。

B= imnoise(A,'salt & pepper',0.02);

(2) 打开一个新的模型窗口。

(3) 在新建模型窗口中加入所需模块，各模块名称、数量、来源如表5.3所示，连接各模块，如图5.8示。

表5.3 例5-3所用模块列表

(4) 双击模型窗口中的各模块，对其进行参数设置：

? Image From Workspace模块：Main标签下Value文本框输入A；

? Image From Workspace1模块：Main标签下Value文本框输入B；

? Median Filter模块：各参数均采用默认设置；

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MATLAB在电气信息类专业中的应用

图5.8 例5-3仿真模型

(5) 设置仿真器参数。同例5-1步骤（4）。

(6) 保存模型文件，并运行该仿真。运行结果如图5.9、图5.10及图5.11所示。其中图5.9为原始图像，图5.10为加入椒盐噪声后的图像，图5.11是经Median Filter模块处理后的图像。

图5.9 例5-3原始图像图5.10 加椒盐噪声图像图5.11 例5-3平滑处理后图像对比三幅图像可以看出，加入椒盐噪声后的图像经过Median Filter模块进行图像平滑处理后，椒盐噪声被去除，同时其余的图像细节也被平滑。

5.2.3 图像锐化增强

图像锐化处理一般通过高通滤波实现。获取的主要视觉效果是增强图像边缘，补偿图像轮廓，使原来模糊的图像变得清晰。

【例5-4】用FIR滤波器2-D FIR Filter模块进行图像锐化处理。

实现步骤如下。

(1) 先读入一幅RGB图像。在Command Window（命令窗口）内输入以下命令：

I= im2double(imread('peppers.png')); % peppers.png是MATLAB自带样图。

(2) 打开一个新的模型窗口。

(3) 在新建模型窗口中加入所需模块，各模块名称、数量、来源如表5.4所示，连接

第5章 Simulink视频、图像处理模块及实例237 各模块，如图5.12所示。

表5.4 例5-4所用模块列表

(4) 双击模型窗口中的各模块，对其进行参数设置：

? Image From Workspace模块：Main标签下Value文本框输入I，Image signal 下拉列表框选择Separate color signals；

? Color Space Conversion模块：Conversion 下拉列表框选择R'G'B' to Y'CbCr（默认设置），Image signal 下拉列表框选择Separate color signals；

?2-D FIR Filter模块：将Main标签下的Coefficients 文本框输入fspecial('unsharp')以建立二维高通滤波器，Output size 下拉列表框选择Same as input port I，Padding options 下拉列表框选择Symmetric，Filtering based on 下拉列表框选择Correlation。

? Color Space Conversion1模块：Conversion 下拉列表框选择Y'CbCr to R'G'B'，Image signal 下拉列表框选择Separate color signals；

?两个Video Viewer模块：均将Image signal下拉列表框选择Separate color signals。

图5.12 例5-4仿真模型

(5) 设置仿真器参数。同例5-1步骤（4）。

(6) 保存模型文件，并运行该仿真。运行结果如图5.13及图5.14所示。其中图5.13为原始图像，图5.14为经2-D FIR Filter模块锐化后的图像。

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MATLAB在电气信息类专业中的应用

图5.13 例5-4原始图像图5.14 例5-4处理后图像对比两幅图像可以看出，原始图像经过高通滤波器进行图像锐化处理后，图像中物品的轮廓更加明显，图像显得更加清晰了。

5.3 图像的几何变换

图像的几何变换指图像在大小、位置和几何形状上的变换处理，具体包括图像的缩放、旋转、裁切、平移、切变、投影等操作。利用Simulink视频和图像处理模块集的几何变换模块库及其它相关模块可方便地对图像进行几何变换操作，本节仍以实例的方式为读者介绍其常见模块的几种用法，读者可以参考MATLAB软件帮助文档，从中体会到更多用法。

5.3.1 图像的旋转

图像的旋转可通过几何变换模块库中的Rotate模块实现。

【例5-5】用Rotate模块将图像逆时针旋转45°角。

实现步骤如下。

(1) 打开一个新的模型窗口。

(2) 在新建模型窗口中加入如表5.5所示的各个模块，连接各模块，如图5.15所示。

表5.5 例5-5所用模块列表

(3) 双击模型窗口中的各模块，对其进行参数设置：

第5章 Simulink视频、图像处理模块及实例239

? Image From File模块：Main标签下File name文本框输入autumn.tif；

? Rotate模块：Main标签下Angle (radians)文本框输入pi/4；（即45°角）

图5.15 例5-5仿真模型

(4) 设置仿真器参数。同例5-1步骤（4）。

(6) 保存模型文件，并运行该仿真。运行结果如图5.16及图5.17所示。其中图5.16为原始图像，图5.17为经Rotate模块旋转45°后的图像。

图5.16 例5-5原始图像图5.17 例5-5处理后图像

5.3.2 图像的切变

几何变换模块库中的Shear模块提供了水平和垂直两个方向的线性切变功能。

【例5-6】用Shear模块完成图像的水平切变。

实现步骤如下。

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MATLAB在电气信息类专业中的应用

(1) 打开一个新的模型窗口。

(2) 在新建模型窗口中加入如表5.6所示的各个模块，连接各模块，如图5.18所示。

表5.6 例5-6所用模块列表

(3) 双击模型窗口中的各模块，按自已的需要对其进行参数设置：

? Image From File模块：Main标签下File name文本框输入office_4.jpg；

?Shear模块：Main标签下Shear direction下拉列表框选择Horizontal（默认设置）；Row/column shear values [first last] 文本框输入[100 0]；

图5.18 例5-6仿真模型

(4) 设置仿真器参数。同例5-1步骤（4）。

(5) 保存模型文件，并运行该仿真。运行结果如图5.19及图5.20所示。其中图5.19为原始图像，图5.20为经Shear模块进行水平切变后的图像。

第5章 Simulink视频、图像处理模块及实例241 图5.19 例5-6原始图像图5.20 例5-6处理后图像

可以看出，按照本例中Shear模块设置的偏移量参数[100 0]，目标图像首行像素被移动到水平右偏100像素的位置，其余各行的偏移量线性递减，至最后一行偏移量为0，以此构成切变效果。读者可自行修改偏移方向及偏移量等相关参数，以获取不同的效果。

5.3.3 图像的缩放

利用几何变换模块库中的Resize模块，可方便地实现图像缩放功能。

【例5-7】用Resize模块缩小图像。

实现步骤如下。

(1) 打开一个新的模型窗口。

(2) 在新建模型窗口中加入如表5.7所示的各个模块，连接各模块，如图5.21所示。

表5.7 例5-7所用模块列表

(3) 双击模型窗口中的各模块，按自已的需要对其进行参数设置：

? Image From File模块：Main标签下File name文本框输入pears.png；

? Resize模块：Main标签下Resize factor in %文本框输入[30 30]；

图5.21 例5-7仿真模型

(5) 设置仿真器参数。同例5-1步骤（4）。

(6) 保存模型文件，并运行该仿真。运行结果如图5.22及图5.23所示。其中图5.22为原始大小图像，图5.23为经Resize模块进行缩小后的图像。为观察图像的真实大小，可在Video Viewer窗口选择Axes→Set Display To True Size命令，或通过右击图像来选择该命令。

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图5.22 例5-7原始图像图5.23 例5-7处理后图像两图比较可以看出，按照本例中设置的缩放百分比参数[30 30]，大小原为486×732的图像，其行列像素数均缩小成原来的30%后，图像大小变成了146×220。

5.3.4 图像的裁切

利用工具（Utilities）模块库中的Variable Selector模块或Simulink的Signal Routing 模块库的Selector模块，都可以实现图像裁切功能。下面介绍一个使用Variable Selector 模块裁切图像的实例。关于使用Selector模块进行图像裁切的具体方法，读者可参考软件帮助。

【例5-8】用Variable Selector模块裁切图像，取得图像中的一部分。

实现步骤如下。

(1) 打开一个新的模型窗口。

(2) 在新建模型窗口中加入如表5.8所示的各个模块，连接各模块，如图5.24所示。

表5.8 例5-8所用模块列表

(3) 双击模型窗口中的各模块，对其进行参数设置：

? Image From File模块：Main标签下File name文本框输入coins.png；

?Variable Selector模块：Number of input signals文本框输入1，Select下拉列表框选择Columns；

? Variable Selector1模块：Number of input signals参数设置为1，Select下拉列表框选择Rows；

?两个Constant模块：Main标签下Constant value文本框输入[50 :150]。

第5章 Simulink视频、图像处理模块及实例243

图5.24 例5-8仿真模型

(4) 设置仿真器参数。同例5-1步骤（4）

(5) 保存模型文件，并运行该仿真。运行结果如图5.25及图5.26所示。其中图5.25为原始图像，图5.26为裁切后的图像。为观察图像的真实大小，可在Video Viewer窗口选择Axes→Set Display To True Size命令，也可右击图像来选择。

图5.25 例5-8原始图像图5.26 例5-8处理后图像

比较两图可以看出，按照本例中设置的行列裁留参数[50:150]，原始大小为246×300的图像，行列方向均只留下从50到150像素的部分，其余部分被裁掉，图像大小也变成了101×101。

在本例中，两个Variable Selector模块分别用于设置行和列的裁切操作，而两个Constant模块则从外部输入裁切后要留下的行和列的值，读者可分别修改两个Constant模块的设置值，来载切出不同的部分。也可以不用Constant模块，而直接在Variable Selector模块的参数设置窗口设置要裁切的参数，读者可自行试验。

5.4 图像的形态学操作

数学形态学是计算机数字图像处理中的一个重要研究领域，主要用于获取图像目标的

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MATLAB在电气信息类专业中的应用

形状特征，在对图像目标进行定量描述与分析的应用领域中发挥了重要的作用。形态学最基本的运算是膨胀和腐蚀，利用膨胀和腐蚀运算可以组成开启和闭合等其它形态学运算，为图像识别等领域提供数学运算支持。

下面介绍一个Simulink形态学应用实例，读者可从中体会形态学在图像处理中的巨大作用，以此作为进一步学习的入门基础。

【例5-9】用形态学方法分析计算MATLAB自带的一幅硬币图像里的硬币数量。

任务与思路：MATLAB自带图像文件中有一个coins.png文件，即例5-8中所使用的图像，该图像是一幅灰度图，现在希望计算机能自行计算该图像中所含硬币的数量。在Simulink中的操作思路是：先把灰度图转为二值图像，然后利用形态学开启运算对二值图进行处理，再用Label模块对目标进行计数。

具体操作步骤：

(1) 打开一个新的模型窗口。

(2) 在新建模型窗口中加入如表5.9所示的各个模块，连接各模块，如图5.27所示。

表5.9 例5-9所用模块列表

(3) 双击模型窗口中的各模块，对其进行参数设置：

? Image From File模块：在Main标签下File name文本框输入coins.png；

?Autothreshold模块：Main标签下Scale threshold复选框选中，在其下的Threshold scaling factor文本框中输入0.9；

?两个Label模块：Output下拉列表框选择Number of labels；

SIMULINK模块介绍

示波器的使用和数据保存 1.示波器的参数 " Number of axes" 项用于设定示波器的Y 轴数量，即示波器的输入信号端口的个数，其预设值为"1" ，也就是说该示波器可以用来观 察一路信号，将其设为"2" ，则可以同时观察两路信号，并且示波器的图标也自动变为有两个输入端口，依次类推，这样一个示波器可以同时观察多路信号。 "Time range" (时间范围) ，用于设定示波器时间轴的最大值，这一般可以选自动(auto) ，这样X 轴就自动以系统仿真参数设置中的起始和终止时间作为示披器的时间显示范围。 第三项用于选择标签的贴放位置。 第四项用于选择数据取样方式，其中Decimation 方式是当右边栏设为"3" 时，则每3 个数据取一个，设为"5" 时，则是5 中取1 ，设的数字越大显示的波形就越粗糙，但是数据存储的空间可以减少。一般该项保持预置值"1" ，这样输入的数据都显示，画出的波形较光滑漂亮。如果取样方式选Sample time 采样方式，则其右栏里输入的是采样的时间间隔，这时将

按采样间隔提取数据显示。该页中还有一项"Floating scope" 选择，如果在它左方的小框中点击选中，则该示波器成为浮动的示波器，即没有输入接口，但可以接收其他模块发送来的数据。 示波器设置的第二页是数据页，这里有两项选择。第一项是数据点数，预置值是5000 ，即可以显示5000个数据，若超过5000 个数据，则删掉前面的保留后面的。也可以不选该项，这样所有数据都显示，在计算量大时对内存的要求高一些。如果选中了数据页的第二项"Save data to workspace" ，即将数据放到工作间去，则仿真的结果可以保存起来，并可以用MATLAB 的绘图命令来处理，也可以用其他绘图软件画出更漂亮的图形。 在保存数据栏下，还有两项设置，第一项是保存的数据命名(Variable name) ，这时给数据起一个名，以便将来调用时识别。第二项是选择数据的保存格式(Format) ，该处有3 种选择:Arrary格式适用于只有一个输入变量的情况;Structure with time 和Structure 这两种格式适用于以矢量表示的多个变量情况，并且前者同时保存数值和时间，后者仅保存数值。用Arrary 格式保存的变量，为了以后可以用

视频图像处理

1. 典型图像处理 对可编程芯片，流水线中的任何处理顺序和参数都可以改变，而有些步骤可以跳过。在图像处理流水线中，绝大部分运算都需要大量的乘法和加法运算，而DSC21的DSP子系统非常适合高效的完成这种任务。 2. 视频输入模块

COMS芯片是OmniVision公司的ov7620 3. 视频输出模块 4. CCD硬件电路 系统的硬件部分主要由面阵CCD模块和数据存储模块两部分构成。 面CCD模块主要包括： 面阵CCD图像传感器、 驱动信号产生器、 图像信号预处理器 信号处理器。 图像通过光学系统成像在面阵CCD的光敏面上，驱动信号产生负责驱动面阵CCD图像传感器，并将图像电荷信号进行转移和输出，通过图信号预处理器对信号进行预处理，再输入到信号处理芯片，通过其内部的AD转换器和进一步处理获得数字亮度信号和数字色度信号。 面阵CCD: CCD为系统的核心元件，在驱动脉冲的作用下，实现光电荷的转换、存储、转移及输出等功能。 驱动信号产生器: 主要为CCD提供所需要的水平、垂直驱动等脉冲信号，同时还为信号处理电路提供钳位、复合同步、复合消隐、采样/保持等脉冲信号信号处理芯片: 主要完成CCD输出信号的AGC、视频信号的合成、A/D转换等功

能。CCD的输出信号输入至信号处理电路，经信号处理后转换为所需要的数字信号输出。 4.1. CCD器件---ICX409AK图像传感器 ICX409AK图像传感器是SONY公司生产的彩色1/3英寸行间转移型面CCD图像传感器，ICX409AK为16脚双列直插式封装，有效像素 752(H)x582(v)，像素单元尺寸为6.50ulnx6.25uln，适合于队L制式彩色视频摄像机。

Simulink常用模块简介

1 Continuous(连续模块) Integrator ：输入信号积分 Derivative ：输入信号微分 State-Space ：线性状态空间系统模型 Transfer-Fcn ：线性传递函数模型 Zero-Pole ：以零极点表示的传递函数模型 Memory ：存储上一时刻的状态值 Transport Delay ：输入信号延时一个固定时间再输出 Variable Transport Delay ：输入信号延时一个可变时间再输出 2 Discrete (离散模块) Discrete-time Integrator ：离散时间积分 Discrete Filter ：IIR与FIR滤波器 Discrete State-Space ：离散状态空间系统模型 Discrete Transfer-Fcn ：离散传递函数模型 Discrete Zero-Pole ：以零极点表示的离散传递函数模型 First-Order Hold ：一阶采样和保持器 Unit Delay ：一个采样周期的延时 3 Function&Tables(函数和表格模块) Fcn ：用自己定义的函数（表达式）进行运算 MATLAB Fcn ：利用MA TLAB的现有函数进行运算 S-Function ：调用自编的S函数的程序进行运算 Look-Up Table ：建立输入信号的查询表（线性峰值匹配） Look-Up Table （2-D）：建立两个输入信号的查询表（线性峰值匹配） 4 Math Operations(数学运算模块) Sum ：加减运算 Product ：乘运算 Dot Product ：点乘运算 Gain ：比例运算 Math Function ：包括指数函数、对数函数、求平方、开根号等常用数学函数Trigonometric Function ：三角函数，包括正弦、余弦、正切等 MinMax ：最值运算 Abs ：取绝对值 Sign ：符号函数 Logical Operator ：逻辑运算 Relational Operator ：关系运算 Complex to Magnitude-Angle ：由复数输入转为幅值和相角输出 Magnitude-Angle to Complex ：由幅值和相角输入合成复数输出 Complex to Real-Imag ：由复数输入转为实部和虚部输出 Real-Imag to Complex ：由实部和虚部输入合成复数输出 5 Nonlinear (非线性模块) Saturation ：饱和输出，让输出超过某一值时能够饱和 Relay ：滞环比较器，限制输出值在某一范围内变化 Switch ：开关选择，当第二个输入端大于临界值时，输出由第一个输入端而来，否则输出由第三个输入端而来。

simulink常用模块

SIMILINK模块库按功能进行分为以下8类子库： (1)Continuous（连续模块） (2)Discrete（离散模块） (3)Function&Tables（函数和平台模块） (4)Math（数学模块） (5)Nonlinear（非线性模块） (6)Signals&Systems（信号和系统模块） (7)Sinks（接收器模块） (8)Sources（输入源模块） 连续模块（Continuous）continuous.mdl Integrator：输入信号积分 Derivative：输入信号微分 State-Space：线性状态空间系统模型 Transfer-Fcn：线性传递函数模型 Zero-Pole：以零极点表示的传递函数模型 Memory：存储上一时刻的状态值 TransportDelay：输入信号延时一个固定时间再输出VariableTransportDelay：输入信号延时一个可变时间再输出离散模块（Discrete）discrete.mdl Discrete-timeIntegrator：离散时间积分器DiscreteFilter：IIR与FIR滤波器 DiscreteState-Space：离散状态空间系统模型

DiscreteTransfer-Fcn：离散传递函数模型 DiscreteZero-Pole：以零极点表示的离散传递函数模型 First-OrderHold：一阶采样和保持器 Zero-OrderHold：零阶采样和保持器 UnitDelay：一个采样周期的延时 函数和平台模块(Function&Tables)function.mdl Fcn：用自定义的函数（表达式）进行运算 S-Function：调用自编的S函数的程序进行运算 Look-UpTable：建立输入信号的查询表（线性峰值匹配） Look-UpTable(2-D)：建立两个输入信号的查询表（线性峰值匹配） 数学模块（Math）math.mdl Sum：加减运算 Product：乘运算 DotProduct：点乘运算 Gain：比例运算 MathFunction：包括指数函数、对数函数、求平方、开根号等常用数学函数TrigonometricFunction：三角函数，包括正弦、余弦、正切等 MinMax：最值运算 Abs：取绝对值 Sign：符号函数 LogicalOperator：逻辑运算

Matlab中SIMULINK的模块库以及比较常用的模块

2009年04月18日星期六 13:41 SIMULINK的模块库介绍 SIMILINK模块库按功能进行分为以下8类子库： Continuous（连续模块） Discrete（离散模块） Function&Tables（函数和平台模块） Math（数学模块） Nonlinear（非线性模块） Signals&Systems（信号和系统模块） Sinks（接收器模块） Sources（输入源模块） 连续模块（Continuous） Integrator：输入信号积分 Derivative：输入信号微分 State-Space：线性状态空间系统模型 Transfer-Fcn：线性传递函数模型 Zero-Pole：以零极点表示的传递函数模型 Memory：存储上一时刻的状态值 Transport Delay：输入信号延时一个固定时间再输出 Variable Transport Delay：输入信号延时一个可变时间再输出离散模块（Discrete） Discrete-time Integrator：离散时间积分器 Discrete Filter：IIR与FIR滤波器 Discrete State-Space：离散状态空间系统模型 Discrete Transfer-Fcn：离散传递函数模型

Discrete Zero-Pole：以零极点表示的离散传递函数模型 First-Order Hold：一阶采样和保持器 Zero-Order Hold：零阶采样和保持器 Unit Delay：一个采样周期的延时 函数和平台模块(Function&Tables) Fcn：用自定义的函数（表达式）进行运算 MATLAB Fcn：利用matlab的现有函数进行运算 S-Function：调用自编的S函数的程序进行运算 Look-Up Table：建立输入信号的查询表（线性峰值匹配） Look-Up Table(2-D)：建立两个输入信号的查询表（线性峰值匹配） 数学模块（ Math ） Sum：加减运算 Product：乘运算 Dot Product：点乘运算 Gain：比例运算 Math Function：包括指数函数、对数函数、求平方、开根号等常用数学函数Trigonometric Function：三角函数，包括正弦、余弦、正切等 MinMax：最值运算 Abs：取绝对值 Sign：符号函数 Logical Operator：逻辑运算 Relational Operator：关系运算 Complex to Magnitude-Angle：由复数输入转为幅值和相角输出 Magnitude-Angle to Complex：由幅值和相角输入合成复数输出

视频编辑与处理实验

实验三：视频编辑与处理实验 一、实验目的 学习视频图像编辑和处理的基本方法。 二、实验内容 1、学习Adobe Premiere的使用，了解其界面及基本操作； 2、学习导入视频、音频的方法，学习加入转场及字幕的方法。 三、实验仪器 1、计算机一台； 2、视频编辑软件Adobe Premiere。 四、实验原理 Adobe公司的Premiere是一款越来越受到业余使用者重视的非线性视频编辑软件，它有许多种版本，其中既包括是和普通消费者使用的基本版本，也包括共专业人士使用的Pro版本，还有一些为准专业级板卡做配套的OEM版本。它可以用多轨的影像与声音的合成、剪辑来制作多种格式的动态影像，提供了各种的操作介面来达成专业化的剪辑需求，通过对录像、声音、动画、照片、图画、文本等素材的采集制作能制作出完美炫目的视频作品，完全可以满足你进行后期制作的种种要求，输出成为Web流视频格式或任何其他媒体格式。启动Premiere后进入其主窗口，主窗口主要由菜单和具有不同的功能多种子窗口组成。就会出现预设方案对话框，每种预设方案中包括文件的压缩类型、视频尺寸、播放速度、音频模式等。主要的窗口包括项目窗口、监视窗口、时间轴、过渡窗口、效果窗口以及历史窗口等，可以根据需要调整窗口的位置或关闭窗口，也可通过Window菜单打开更多的窗口。 Premiere的主要功能包括编辑和组接各种视频片段；对视频片断进行各种特技处理；在两段视频片断之间增加各种过渡效果；在视频片断之上叠加各种字幕、图标和其它视频效果；给视像配音，并对音频片断进行编辑，调整音频与视频的同步；改变视频特性参数如图像深度、视频帧率和音频采样率等；设置音频、视像编码及压缩参数；编译生成A VI或MOV格式的数字视频文件。特别是以下的功能更为重要。过渡和特技处理。过渡是视频编辑中镜头与镜头之间的不同的组接方式。最常用的组接方式有切、划、化和动四种，“切”最简单，它是一段剪辑的出点紧接另一段剪辑的入点；后三种需通过Premiere的“过渡”来实现。每一种过渡方式都有一个对应的编辑窗口，通过这个窗口可以调整和改变过渡的参数。 标题和剪辑的叠加。在Premiere中可以给视频序列加上字幕，叠加小动画、小徽标或者其他小图形，也可以在一段剪辑之上叠加另一段剪辑而下层的视频内容仍能显示。超过100种专业设计的模板为新宝宝的诞生，婚礼，体育等事件制作吸引眼球的标题和滚动的效果。通过30多种顶级质量的Adobe字体为你的电影寻找最适合的电影标题，简单的操作即可为这些字体增加阴影，勾边及其他的一些效果。刻录你自定义的DVD光盘。整合在内的的DVD刻录操作使得制作DVD有趣且方便观看。从众多专业的模版中为你的DVD电影导入一种独特的DVD菜单，这些模板包括生日，竞技，音乐视频等。伴音的编辑和处理。在Premiere中，音频W A V文件是作为一种剪辑来处理的。因此，伴音剪辑的编辑如预播、切入/切出点；导入、移位、删除、剪贴、拉伸等都与视像剪辑的操作相同。只不过在建造窗口音频剪辑是在音频轨道上放置和处理的。 Premiere的插件丰富。与Abode公司的其他产品一样，Premiere开放性好，拥有众多的第三方插件，例如我们常见的Hollywood FX、Final Effects、Add Effects、Boris FX、TMPG Enc、Title Deko Pro、Smart Sound Quicktracks等等。这些插件和Premiere无缝衔接，极大地扩展了Premiere的功能。

Simulink常用模块名称及其功能简介

Simulink常用模块名称中英文对照Sources库 Band-Limited White Noise 宽带限幅白噪声模块，把一个白噪声引入到连续系统中 Chirp Signal 线性调频信号（频率按时间线性变化的正弦波）模块，产生频率增加的正弦信号 Clock 时钟信号模块，显示或者提供仿真时间 Constant 常量输入模块，产生一个常数值 Digital Clock 数字时钟模块，按指定的间隔产生采样时间 Digital Pulse Generator 产生具有固定间隔的脉冲 From File 从一个文件读取数据 From Work space 从在工作空间定义的矩阵读入数据Ground 接地模块，将一个未连接的输入端接地In1 输入端口模块 Pulse Generator 脉冲信号发生器模块，产生固定间隔的脉冲 Ramp 斜坡信号输入模块，产生一个以常数斜率增加或者减小的信号 Random Number 产生正态分布的随机数 Repeating Sequence 产生一个可重复的任意信号 Signal Generator 产生多种多样的普通信号 Signal Builder 自定义信号发生器 Sine Wave 产生正弦波信号 Step 阶跃信号模块，产生一个单步函数Uniform Random Number 产生均匀分布的随机数 Sinks库 Display 实时数字显示模块，显示其输入信号的值Floating Scope 浮动示波器模块 Out1 输出端口模块

Scope 示波器模块，显示在仿真过程产生的信号的波形 Stop Simulation 仿真终止模块，当它的输入信号非零时，就结束仿真 Terminator 信号终结模块，结束一个未连接的输出端口To File 写数据到文件 To Workspace 把数据写进工作空间里定义的矩阵变量XY Graph 用一个MATLAB图形窗口来显示信号的X-Y坐标的图形 Continuous库主要用于连续系统的仿真 Derivative 微分模块，输出为输入信号的微分。无 需设置参数 Integrator 积分模块，输出时输入信号的积分，可设定初始条件（比如混沌系统的仿真），通常情况下初始条件不用考虑Memory 输出来自前一个时间步的模块输入 State-Space 状态空间模块，主要应用应用于现代控制理论中多输入多输出系统的仿真，双击模块可设置的主要参数有：系数矩阵A,B,C,D以及初始条件 Transfer Fcn 传递函数多项式模型，实现现行传递系统，双击可设置分子多项式和坟墓多项式的系数 Transport Delay 时间延迟模块，通过模块内部参数设定延迟时间 Variable Transport Delay 将输入延迟一可变的时间 Zero-Pole 传递函数零、极点模型，实现一个用零极点标明的传递函数，双击设置零点、极点、增益 Disontinuous库主要用于非线性系统仿真 Backlash 磁滞回环特性模块 Coulomb & Viscous Friction 库伦摩擦与黏性摩擦特性模块 Dead Zone 死区特性模块 Hit Crossing 检测输入信号的零交叉点模块 Quantizer 阶梯状量化处理模块

第4章_视频处理技术

08电子信息工程2班林伟彬3108002633 第四章视频处理技术 一、选择题 1、在视频通信应用中，用户对视频质量的要求和对网络带宽占用的要求之间的关系是：A A、矛盾的 B、一致的 C、反向的 D、互补的2在视频应用通信中，解决用户对视频质量要求和占用网络带宽要求之间矛盾的是：B A、提高视频质量B、视频编解码技术 C、降低视频质量 D、增加带宽 3、图像和视频之所以能进行压缩，在于图像和视频中存在大量的：A A、冗余 B、相似性 C、平滑区 D、边缘区 4、在视频图像中，C 是相邻两帧的差值，体现了两帧之间的不同之处。 A、视觉冗余 B、运动估计 C、运动补偿 D、结构冗余 5、在视频图像中主要存在的是：B A、视觉冗余 B、时间冗余 C、空间冗余 D、结构冗余6．视频图像的编码方法的基本思想是：第一帧和关键帧采用A方法进行压缩。 A．帧内编码B．帧间编码C．运动估计D．运动补偿 7．如果视频图像只传输第一帧和关键帧的完整帧，而其他帧只传输B，可以得到较高的圧缩比。 A．运动估计和补偿B．帧差信息 C．运动估计D．运动补偿 8．下列D视频压缩系列标准主要用于视频通信应用中。 A．MPEG B．H．26x C．JPEG D．AVS 9．下列B视频压缩系列标准主要用于视频存储播放应用中。 A．MPEG B．H．26x C．JPEG D．AVS 10．基于LAN网络的视频压缩标准是：C。 A．MPEG B．H．324 C．H．323 D．H．320 11、基于ISDN网络的视频压缩框架标准是： D A、MPEG B、H.324 C、H.323 D、H.320 12、基于PSTN网络的视频压缩框架标准是： B A、MPEG B、H.324 C、H.323 D、H.320 13、视频压缩系列标准MPEG-x主要是应用于视频存储播放应用中，例如，DVD中的视频压缩标准为 B A、MPEG-1 B、MPEG-2 C、MPEG-3 D、MPEG-4 14、CIF图像格式的大小是 B A、176×144 B、352×288 C、704×576 D、1408×1152 15、当采用H.261标准编码时，亮度分量与颜色分量的比值为 A A、4:1:1 B、4:2:2 C、4:0：2 D、4:2:0 16、曾经普遍使用的VCD系统就是基于 A 编码标准研制的。 A、MPEG-1 B、MPEG-2 C、MPEG-3 D、MPEG-4 17.MPEG-1标准的典型编码码率为A ，其中1.1Mbps用于视频，128看kps用于音频，其余带宽用于MPEG系统本身。 A 1.5Mps B 2Mps C 10Mps D 15Mps 18.MPEG-1标准中， C是图像编码的基本单元，运动补偿、量化等均在其上进行。

常用Simulink模块简介

常用Simulink模块简介 Sources库中模块 Band-Limited white Noise 给连续系统引入白噪声 Chirp Signal 产生一个频率递增的正弦波（线性调频信号） Clock 显示并提供仿真时间 Constant 生成一个常量值 Counter Free-Running 自运行计数器，计数溢出时自动清零Counter Limited 有限计数器，可自定义计数上限 Digital Clock 生成有给定采样间隔的仿真时间 From File 从文件读取数据 From Workspace 从工作空间中定义的矩阵中读取数据 Ground 地线，提供零电平 Pulse Generator 生成有规则间隔的脉冲 In1 提供一个输入端口 Ramp 生成一连续递增或递减的信号 Random Number 生成正态分布的随机数 Repeating Sequence 生成一重复的任意信号 Repeating Sequence Interpolated 生成一重复的任意信号，可以插值Repeating Sequence Stair 生成一重复的任意信号，输出的是离散值Signal Builder 带界面交互的波形设计 Signal Generator 生成变化的波形 Sine Wave 生成正弦波 Step 生成一阶跃函数 Uniform Random Number 生成均匀分布的随机数 Sink库中模块 Display 显示输入的值 Floating Scope 显示仿真期间产生的信号，浮点格式 Out1 提供一个输出端口 Scope 显示仿真期间产生的信号 Stop Simulation 当输入为非零时停止仿真 Terminator 终止没有连接的输出端口 To File 向文件中写数据 To Workspace 向工作空间中的矩阵写入数据 XY Graph 使用Matlab的图形窗口显示信号的X-Y图 Discrete库中的模块 Difference 差分器 Difference Derivative 计算离散时间导数 Discrete Filter 实现IIR和FIR滤波器 Discrete State-Space 实现用离散状态方程描述的系统 Discrete Transfer Fcn 实现离散传递函数 Discrete Zero-Pole 实现以零极点形式描述的离散传递函数Discrete-time Integrator 执行信号的离散时间积分 First-Order Hold 实现一阶采样保持 Integer Delay 将信号延迟多个采样周期

第4章 视频处理技术

第四章视频处理技术 一、选择题 1、在视频通信应用中，用户对视频质量的要求和对网络带宽占用的要求之间的关系是：A A、矛盾的 B、一致的 C、反向的 D、互补的2在视频应用通信中，解决用户对视频质量要求和占用网络带宽要求之间矛盾的是：B A、提高视频质量 B、视频编解码技术 C、降低视频质量 D、增加带宽 3、图像和视频之所以能进行压缩，在于图像和视频中存在大量的：A A、冗余 B、相似性 C、平滑区 D、边缘区 4、在视频图像中，C 是相邻两帧的差值，体现了两帧之间的不同之处。 A、视觉冗余 B、运动估计 C、运动补偿 D、结构冗余 5、在视频图像中主要存在的是：B A、视觉冗余 B、时间冗余 C、空间冗余 D、结构冗余 6．视频图像的编码方法的基本思想是：第一帧和关键帧采用A方法进行压缩。 A．帧内编码B．帧间编码C．运动估计D．运动补偿

7．如果视频图像只传输第一帧和关键帧的完整帧，而其他帧只传输B，可以得到较高的圧缩比。 A．运动估计和补偿B．帧差信息 C．运动估计D．运动补偿8．下列D视频压缩系列标准主要用于视频通信应用中。 A．MPEG B．H．26x C．JPEG D．AVS 9．下列B视频压缩系列标准主要用于视频存储播放应用中。 A．MPEG B．H．26x C．JPEG D．AVS 10．基于LAN网络的视频压缩标准是：C。 A．MPEG B．H．324 C．H．323 D．H．320 11、基于ISDN网络的视频压缩框架标准是： D A、MPEG B、H.324 C、H.323 D、H.320 12、基于PSTN网络的视频压缩框架标准是： B A、MPEG B、H.324 C、H.323 D、H.320 13、视频压缩系列标准MPEG-x主要是应用于视频存储播放应用中，例如，DVD中的视频压缩标准为 B A、MPEG-1 B、MPEG-2 C、MPEG-3 D、MPEG-4 14、CIF图像格式的大小是 B A、176×144 B、352×288 C、704×576 D、1408×1152 15、当采用H.261标准编码时，亮度分量与颜色分量的比值为 A

Matlab中SIMULINK的模块库以及比较常用的模块

Matlab中SIMULINK的模块库以及比较常用的模块 2009年04月18日星期六 13:41 SIMULINK的模块库介绍 SIMILINK模块库按功能进行分为以下8类子库： Continuous（连续模块） Discrete（离散模块） Function&Tables（函数和平台模块） Math（数学模块） Nonlinear（非线性模块） Signals&Systems（信号和系统模块） Sinks（接收器模块） Sources（输入源模块） 连续模块（Continuous）continuous.mdl Integrator：输入信号积分 Derivative：输入信号微分 State-Space：线性状态空间系统模型 Transfer-Fcn：线性传递函数模型 Zero-Pole：以零极点表示的传递函数模型 Memory：存储上一时刻的状态值 Transport Delay：输入信号延时一个固定时间再输出 Variable Transport Delay：输入信号延时一个可变时间再输出 离散模块（Discrete） discrete.mdl Discrete-time Integrator：离散时间积分器 Discrete Filter：IIR与FIR滤波器 Discrete State-Space：离散状态空间系统模型 Discrete Transfer-Fcn：离散传递函数模型 Discrete Zero-Pole：以零极点表示的离散传递函数模型 First-Order Hold：一阶采样和保持器 Zero-Order Hold：零阶采样和保持器 Unit Delay：一个采样周期的延时 函数和平台模块(Function&Tables) function.mdl Fcn：用自定义的函数（表达式）进行运算 MATLAB Fcn：利用matlab的现有函数进行运算 S-Function：调用自编的S函数的程序进行运算 Look-Up Table：建立输入信号的查询表（线性峰值匹配） Look-Up Table(2-D)：建立两个输入信号的查询表（线性峰值匹配） 数学模块（ Math ） math.mdl Sum：加减运算 Product：乘运算 Dot Product：点乘运算 Gain：比例运算 Math Function：包括指数函数、对数函数、求平方、开根号等常用数学函数

simulink常用模块

连续模块（Continuous） Integrator：输入信号积分 Derivative：输入信号微分 State-Space：线性状态空间系统模型 Transfer-Fcn：线性传递函数模型 Zero-Pole：以零极点表示的传递函数模型 Memory：存储上一时刻的状态值 Transport Delay：输入信号延时一个固定时间再输出 Variable Transport Delay：输入信号延时一个可变时间再输出 离散模块（Discrete）discrete.mdl Discrete-time Integrator：离散时间积分器 Discrete Filter：IIR与FIR滤波器 Discrete State-Space：离散状态空间系统模型 Discrete Transfer-Fcn：离散传递函数模型 Discrete Zero-Pole：以零极点表示的离散传递函数模型 First-Order Hold：一阶采样和保持器 Zero-Order Hold：零阶采样和保持器 Unit Delay：一个采样周期的延时 函数和平台模块(Function&Tables) function.mdl Fcn：用自定义的函数（表达式）进行运算 MATLAB Fcn：利用matlab的现有函数进行运算 S-Function：调用自编的S函数的程序进行运算 Look-Up Table：建立输入信号的查询表（线性峰值匹配） Look-Up Table(2-D)：建立两个输入信号的查询表（线性峰值匹配） 数学模块（Math ）math.mdl Sum：加减运算 Product：乘运算 Dot Product：点乘运算 Gain：比例运算 Math Function：包括指数函数、对数函数、求平方、开根号等常用数学函数Trigonometric Function：三角函数，包括正弦、余弦、正切等 MinMax：最值运算 Abs：取绝对值 Sign：符号函数 Logical Operator：逻辑运算 Relational Operator：关系运算 Complex to Magnitude-Angle：由复数输入转为幅值和相角输出 Magnitude-Angle to Complex：由幅值和相角输入合成复数输出 Complex to Real-Imag：由复数输入转为实部和虚部输出 Real-Imag to Complex：由实部和虚部输入合成复数输出 非线性模块（Nonlinear ）nonlinear.mdl Saturation：饱和输出，让输出超过某一值时能够饱和。 Relay：滞环比较器，限制输出值在某一范围内变化。

数字视频处理技术

多媒体CAI课件制作中的数字视频处理技术 摘要：在多媒体CAI课件中，视频是一种重要的多媒体元素。利用数字视频技术对视频材料进行编辑制作和加工处理，是多媒体课件开发中的重要一环。本文探讨了数字视频技术在多媒体CAI课件制作中的应用，着重从数字视频处理硬件技术、数字视频采集与压缩、数字视频编辑三方面进行了阐述。 关键词：多媒体数字视频处理非线性编辑 引言 多媒体CAI课件是由计算机对视频、音频、图像、动画、文字等进行处理，使之有机结合在一起成为应用于教学的信息载体。它突破了文字的限制，以更加自然、逼真的方式展示视听世界，对改善人机交互能力和知识表达能力起到了重要作用。 随着多媒体计算机性能的大幅度提高和视频技术的长足发展，数字视频技术在多媒体CAI课件中得到了越来越广泛的应用。尤其在展示事实性知识及实时操作方面有着其他媒体无法比拟的优越性：(1)视频画面是真实世界的记录，使教学更富客观性和真实性。(2)其运动连续的特点有利于表现事物的相互关系，变抽象为形象，有利于学生对知识的理解和巩固。多媒体CAI课件中的数字视频处理包括视频捕获、视频编辑、视频压缩/解压缩以及视频重放等环节。 一、数字视频处理硬件技术 PC机用来处理视频的硬件设备的功能包括：视频捕获、视频压缩、视频重放等。制作多媒体CAI课件的计算机在处理数字视频时要求相应的硬件支持。 1.多媒体计算机主机 对数字视频进行处理的多媒体计算机需要较高的配置。CPU选用PⅡ/400以上，最好能达到PⅢ/500，内存不能低于128M，256kB以上二级CACHE，以提高整体速度和处理能力。硬盘最好选用SCSI硬盘，平均存取时间要低于15ms，数据传输率要达到8000kB/s，这能较好地保证系统的稳定性。笔者选用市场上常见的7200rad/min的IDE硬盘进行试验，无法保证稳定连续的采集和回放。 2.视频采集卡 视频采集卡又称视频捕捉卡，用它可获取数码化视频信息，并将其存储和播放出来。多媒体课件制作时需用到的视频素材多为模拟信号，将模拟信号转化变为计算机能识别的数字信号，多采用视频采集卡来完成。有些视频采集卡还提供硬压缩功能，采集速度快，可成功实现每秒30帧，全屏幕视频数字化捕捉。 视频采集卡按档次不同，有不同的采集精度。专业用视频采集卡信号损失微小，如德国PINNACLE公司的TARGA3000专业视频采集卡，但价格昂贵。在多媒体课件制作中，推荐

Simulink常用模块中文名称(带模块图片)

Simulink常用模块名称中英文对照 Sources库 Band-Limited White Noise：宽带限幅白噪声模块，把一个白噪声引入到连续系统中 Chirp Signal：线性调频信号（频率按时间线性变化的正弦波）模块，产生频率增加的正弦信号 Clock：时钟信号模块，显示或者提供仿真时间 Constant：常量输入模块，产生一个常数值 Digital Clock：数字时钟模块，按指定的间隔产生采样时间 Digital Pulse Generator：产生具有固定间隔的脉冲 From File：从一个文件读取数据 From Work space：从在工作空间定义的矩阵读入数据 Ground：接地模块，将一个未连接的输入端接地 In1：输入端口模块

Pulse Generator：脉冲信号发生器模块，产生固定间隔的脉冲Ramp：斜坡信号输入模块，产生一个以常数斜率增加或者减小的信号Random Number：产生正态分布的随机数 Repeating Sequence：产生一个可重复的任意信号 Signal Generator：产生多种多样的普通信号 Signal Builder：自定义信号发生器 Sine Wave：产生正弦波信号 Step：阶跃信号模块，产生一个单步函数 Uniform Random Number：产生均匀分布的随机数 Sinks库 Display：实时数字显示模块，显示其输入信号的值 Floating Scope：浮动示波器模块 Out1：输出端口模块 Scope：示波器模块，显示在仿真过程产生的信号的波形 Stop Simulation：仿真终止模块，当它的输入信号非零时，就结束仿真Terminator：信号终结模块，结束一个未连接的输出端口 To File：写数据到文件 To Workspace：把数据写进工作空间里定义的矩阵变量 XY Graph：用一个MATLAB图形窗口来显示信号的X-Y坐标的图形 Continuous库主要用于连续系统的仿真

视频图像处理

视频图像处理 一、智能产品简介 智能视频系统是由位于前端或后端的视频分析服务器组成，对监控摄像机所拍摄的视频图像进行分析，能将影像中的人、车或者物体的状态从任何背景中分离出来，加以辨认、分析与追踪。比对出所追踪对象的行为模式与预设的诸项安全规则，若发现违规之处，立刻进行报警通知，同时由使用平台进行信息记录或显示。 二、智能分析的功能: 目前，智能视频分析系统在视频监控方向的应用主要在对运动目标的识别、分类和追踪。可以设置的规则、功能为以下几种: 1、绊线检测 针对人、车通过特定运动方向绊线的监控;其应用如:警戒线、单向闸门流向、栅栏攀爬…等; 2、警戒区域 针对人、车进入或离开特定管制区域的监控;其应用例:停机坪、码头车站的工作区域、营业场所后台…等。 3、闲逛 针对不合理滞留过久的人、车发出警示讯息，以提醒安管保全人员加以盘察注意。 4、偷窃 针对特定重要资产的保全;例如:贵重的挂画或摆饰、装备器材、场站内的车辆或机具…等。 5、遗留物 针对可能的爆裂物、易燃物、生化污染物…的恶意弃置。

6、群体事件 针对人群聚集 智能监控和传统监控的比较 传统报警系统和智能分析报警性能比较 三、系统使用网络结构 1、简单模式:视频来源来自于模拟监控头，比较适合小型单一的监控系统 2、联网模式:视频来自于编码后的网络数据，适用于大型联网监控，在大型监控系统中有独特的优势，不需要做任何线路的更改，可以任意选择要分析的视频，操作极其方便 智能视频分析系统概述 智能视频(IV，Intelligent Video)源自计算机视觉(CV，Computer Vision)技术。计算机视觉技术是人工智能(AI，Artificial Intelligent)研究的分支之一，它能够在图像及图像描述之间建立映射关系，从而使计算机能够通过数字图像处理和分析来理解视频画面中的内容。 视频监控中所提到的智能监控技术主要是指:“运用智能算法，对输入视频图像进行自动的内容分析，提取当前监控画面中我们所感兴趣的，关键的，有效的信息。“如果把摄像机看作人的眼睛，而智能视频系统或设备则可以看作人的大脑。智能视频分析技术借助计算机强大的数据处理功能，对视频画面中的海量数据进行高速分析，过滤掉用户不关心的信息，仅仅为监控者提供有用的关键信息。智能视频监控以数字化、网络化视频监控为基础，但又有别于一般的网络化视频监控，它是一种更高端的视频监控应用。 智能视频分析系统是一种涉及图像处理、模式识别、人工智能等多个领域的智能视频分析产品。它能够对视频区域内出现的警戒区警戒线闯入、物品遗留或丢失、逆行、人群密度异常等异常情况进行分析，能够对视频区域内出现的运动目标

四种主流视频图像处理技术

四种主流视频图像处理技术 如今，随着经济的发展和人们生活水平的提高，视频监控在生活中应用的范围越来越广，人们对新形势下视频处理技术的应用和发展问题尤为关注。 数字视频和数字图像比传统的图像和视频分辨率要高，处理方便，易于操作和整理。但由于部分设备性能不足、客观条件限制等因素，在实际的视频监控应用中，仍会出现视频图像模糊不清、关键信息捕捉不到等问题。而在视频图像处理的过程中，由于操作技术问题或者客观因素等，给视频图像处理技术的应用带来一些负面影响，降低了处理技术的水平和质量。 视频图像处理技术的四大技术 视频图像处理过程中会涉及到对视频图像数据的采集、传输、处理、显示和回放等过程，这些过程共同形成了一个系统的整体周期，可以连续性的运作。在视频图像处理技术范围内最主要的就是包括了图像的压缩技术和视频图像的处理技术等。目前，市场上主流的视频图像处理技术包括：智能分析处理，视频透雾增透技术，宽动态处理，超分辨率处理，下面分别介绍以上四种处理技术。 智能分析处理技术 智能视频分析技术是解决视频监控领域大数据筛选、检索技术问题的重要手段。目前国内智能分析技术可以分为两大类：一类是通过前景提取等方法对画面中的物体的移动进行检测，通过设定规则来区分不同的行为，如拌线、物品遗留、周界等；另一类是利用模式识别技术对画面中所需要监控的物体进行针对性的建模，从而达到对视频中的特定物体进行检测及相关应用，如车辆检测、人流统计、人脸检测等应用。 视频透雾增透技术 视频透雾增透技术，一般指将因雾和水气灰尘等导致朦胧不清的图像变得清晰，强调图像当中某些感兴趣的特征，抑制不感兴趣的特征，使得图像的质量改善，信息量更加丰富。由于雾霾天气以及雨雪、强光、暗光等恶劣条件导致视频监控图像的图像对比度差、分辨率低、图像模糊、特征无法辨识等问题，增透处理后的图像可为图像的下一步应用提供良好的条件。 数字图像宽度动态的算法 数字图像处理中宽动态范围是一个基本特征，在图像和视觉恢复中占据了重要的位置，关系着最终图像的成像质量。其动态的范围主要受保护信号量和平均噪声比值来决定的，其中动态范围可以从光能的角度来定义。 数字的信号处理会受到曝光量中曝光效果、光照度和强度的影响和作用。动态范围跟图案的深度息息相关，如果图像动态范围宽，则在图像处理时亮度变化较为明显，但如果动态范围较窄，在亮度转化时，亮暗程度的变化并不明显。目前图像的宽动态范围在视频监控、医疗影像等领域应用较为广泛。 超分辨率重建技术 提高图像分辨率最直接的办法就是提高采集设备的传感器密度。然而高密度的图像传感器的价格相对昂贵，在一般应用中难以承受；另一方面，由于成像系统受其传感器阵列密度的限制，目前已接近极限。

高三信息技术专题复习 图像处理、音频处理和视频处理历年真题

图像处理、音频处理和视频处理 班级：姓名：得分：. 1.【加试题】将一个时长为1分钟、采样频率为44.1kHz、量化位数为16、双声道未经压缩的Wave格式音频文件压缩为MP3格式文件，压缩后的MP3格式文件大小为940KB，则其压缩比约为（） A. 11 : 1 B. 11 : 2 C. 11：4 D. 88 : 1 2.使用会声会影软件进行作品制作，部分操作界面如下图所示。 下列说法正确的是（） A. 该作品中使用了3个图像素材 B. 该作品添加的标题内容是“新时代” C. 播放修整后的素材，“Video1.avi”开始播放时“Video3.avi”不会播放 D. 播放修整后的素材，“Sound1.wav”开始播放时“Music1.wav”停止播放 3.【加试题】一个未经压缩的BMP格式图像文件，其相关信息如图所示。由此可知，表示该图像的每个像素需要的二进制位数是（） A.4 B.8 C.24 D.32 4．使用GoldWave软件打开某音频文件，选中其屮一段音频后的部分界面如图所示。

下列说法正确的是（） A.当前选中的声道是右声道 B.量化位数为16 bit,采样频率为1411Hz C.仅将当前选中部分设为“静音”后直接保存，文件大小会变化 D.仅将当前选中部分“剪裁”操作后直接保存，音频的时长仍为4秒 5.【加试题】一幅未经压缩的1366×768橡素、24位真彩色的BMP图像，其存储容量约为（） A. 3MB B. 24MB C. 768MB D. 3073MB 6．使用GoldWave软件编辑某音频文件，选择其中一段音频后的部分界面如图所示。 下列说法正确的是（） A．插入10s静音后，右声道时长仍为40s B．选择声道为双声道后按原格式保存，声音文件存储容量翻倍