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北京工业大学信号处理与matlab大作业

北京工业大学信号处理与matlab大作业
北京工业大学信号处理与matlab大作业

各位同学:

信号处理与Matlab 实践大作业的基本要求如下:

1. 在类型1和类型2中任选一个类型

2. 若选择类型1,则大作业1和2必做

3. 若选择类型2,可在大作业3和4中任选一题;

4. 用Simulink 设计、构建各功能部分的子系统模型;

5.用Simulink 构建系统仿真模型,实现系统功能,得到相应结果

类型1

大作业1:用FFT 进行谱分析

FFT 的用途之一是找出隐藏或淹没在噪声时域信号中信号的频率成分。本题要求用FFT 对试验数据进行谱分析,指出数据包含的频率成份。

提示:首先建立试验数据。过程推荐如下:生成一个包含两个频率成分的试验信号,对这个信号加入随机噪声,形成一个加噪信号y 。(试验数据参数推荐为:数据采样频率为1000Hz ,时间区间从t=0到t=0.25,步长0.001秒,噪声的标准偏差为2,两个频率成分的试验信号可取50Hz 和120Hz )。绘制加噪信号y 它的波形。

其次,求出含噪声信号y 的离散傅立叶变换(取它的FFT ),(FFT 试验参数推荐为:256点)。

第三、求出信号的功率谱密度(它是不同频率所含能量的度量),并绘制功率谱图,标记出两个频谱峰值对应的频率分量。

大作业2:噪声数据的抑制

考虑一组实际数据,它可以用以下公式建模:

11.02cos(284)040()20n n n x n ππ?++≤≤?=???

其它 可以看出,这是在缓慢变化的指数信号分量(1.02n )上叠加了一个正弦干扰噪声序列。试

设计一种算法(滤波器),要求在()x n 中能够抑制、甚至消除这个正弦干扰噪声。 提示:可以考虑用L 点移动平均滤波器(MA )对()x n 进行滤波处理,若L=3,并用()x n 作为MA 滤波器的输入信号,则其输出:

[]2

01()()31()(1)(2)3i y n x n i x n x n x n ==-=+-+-∑

是3个最近的输入值的数字平均。3点MA 的框图模型见图。

图3点MA 滤波器的框图

更长长度的MA 滤波器有可能产生更好的噪声抑制效果,请试验选取7点MA 滤波器,即:

6

1()()7i y n x n i ==-∑ 给出试验结果。

类型2

大作业3:ATM 建模与仿真

现代计算机通信网络中传送数据包(数据包是现代计算机通信网络传送信息的最小数据单元,通常具有固定长度)的主要技术之一是所谓的异步传输模式(ATM )。假设存储于缓存中的数据包队列长度为()q n ,数据包到达A TM 交换机的到达率是()y n ,则存储数据和/或安排数据包路径的数学模型可以用差分方程描述如下

00(1)()(1)()

(1)()(())()l d j i j i q n q n y n d f n y n y n q n j q y n i αβ==+=++--+=-----∑∑ (1)

式中,()f n 是缓存的服务率(表示容量有限的交换存储),0

q 是期望的缓存区稳态队列长度,d 是信源和交换机之间的往返传送时延,而j α和i β是网络工程师设置的增益(为保证

网络稳定并消除数据包流动拥塞)。通常,00d i i β

==∑且00d

j j α=>∑,并且还可以假设服务率()f n μ=是常数,且仅当()q n μ≥时系统才提供该服务率。

另外,如果()q n μ<,则ATM 服务率等于()()f n q n =。

现针对上述ATM 交换机的模型,假设在信源和交换机之间没有时延,即0d =,则简化后的ATM 交换机的模型为

0001(1)()(1)()

(1)()(())((1))q n q n y n f n y n y n q n q q n q αα+=++-+=----- (2)

上式中,0,1j j α=是设置的数据包传输增益,并且假设服务率()f n μ=是常数。

注意,式(1)和(2)给出的是前向(或左)移位差分算子方程。若将式(2)改写成后向(右)移位运算,则ATM 交换机的模型又可以写成

0001()(1)()(1)

()(1)((1))((2))q n q n y n f n y n y n q n q q n q αα=-+--=------- (3)

引入变量0()(),0,1,2e n i q n i q i -=--=表示队列长度与其要求的稳态值之间的偏差,则有

01()(1)()(1)

()(1)(1)(2)

e n e n y n

f n y n y n e n e n αα=-+--=----- (4)

问题1 : 考虑式(4)给出的A TM 交换机模型。求以缓存服务率()12()f n u n =为输入序列,系统初始条件为(2)5,(1)5,(1)10e e y -=-=-=时的系统完全响应。用MA TLAB 画出ATM 交换机平均到达率的响应,以及缓存队列长度与要求值之间的偏差。

问题2 :

用MATLAB 和SIMULINK 研究式(4)给出的ATM 交换机的动态过程,假设缓存服务率满足

()()10()()10q n q n f n q n μμμ<=?=?≥=?

系统初始条件为(2)5,(1)5,(1)10e e y -=-=-=。

问题3:

对式(3)建立A TM 交换机的SIMULINK 仿真模型。假设系统初始条件为

(2)0,(1)0,(1)10q q y -=-=-=,

对队列长度和到达率进行仿真,并对仿真结果进行评估。

大作业4:Lienard 方程建模与仿真

1、问题背景

Lienard 方程所刻划的非线性动力学系统广泛描述了一大类一维运动系统如机械弹性、电路振荡运动的动力学特性,现已成为研究非线性阻尼振荡、分岔、混沌等的经典数学模型之一。然而它的通解或非平凡解却无法用解析方法简单求出,故一般采用实验观察或计算机模拟方法得到解的运动轨迹。

2、Lienard 方程

Lienard 方程的一般形式为:

d x dt f x dx dt g x 220++=()() (1)

式中函数项f x ()和g x ()通常是非线性的。这里g x ()表示恢复力;f x ()在f x ()>0时表示阻尼力。 现设y dx dt =,则(1)式可化为一阶微分方程组形式:

dx dt

y dy dt g x f x y ==--()()

(2)

若记: G x g d F x f d x

x ()()()()==??ττττ00 (3)

并作Lienard 变换:

y dx dt F x =

+() (4)

则(2)式变为

dx

dt

y F x

dy dt

g x

=-

=-

()

()

(5)

经过Lienard变换(4)后,可见(2)式中非线性函数项g x()和f x y

()分别进入(5)式的两个方程

中,如果

F x()和g x()是解析的,则Lienard方程至少存在一个稳定的极限环(解)。

3、问题解

要求应用Matlab研究Lienard方程从建模、实验到结果分析的全过程可视化计算问题。

1)首先应用Simulink设计、构建各功能部分的模块模型;

2)构建系统仿真模型,实现系统功能,对系统选择不同参数进行试验

3)得到相应结果并对数据(试验结果)进行分析。

语音信号处理与及其MATLAB实现分析

目录 摘要 (2) 第一章绪论 (3) 1.1 语音课设的意义 (3) 1.2 语音课设的目的与要求 (3) 1.3 语音课设的基本步骤 (3) 第二章设计方案论证 (5) 2.1 设计理论依据 (5) 2.1.1 采样定理 (5) 2.1.2 采样频率 (5) 2.1.3 采样位数与采样频率 (5) 2.2 语音信号的分析及处理方法 (6) 2.2.1 语音的录入与打开 (6) 2.2.2 时域信号的FFT分析 (6) 2.2.3 数字滤波器设计原理 (7) 2.2.4 数字滤波器的设计步骤 (7) 2.2.5 IIR滤波器与FIR滤波器的性能比较 (7) 第三章图形用户界面设计 (8) 3.1 图形用户界面概念 (8) 3.2 图形用户界面设计 (8) 3.3 图形用户界面模块调试 (9) 3.3.1 语音信号的读入与打开 (9) 3.3.2 语音信号的定点分析 (9) 3.3.3 N阶高通滤波器 (11) 3.3.4 N阶低通滤波器 (12) 3.3.5 2N阶带通滤波器 (13) 3.3.6 2N阶带阻滤波器 (14) 3.4 图形用户界面制作 (15) 第四章总结 (18) 附录 (19) 参考文献 (24)

摘要 数字信号处理是将信号以数字方式表示并处理的理论和技术。数字信号处理与模拟信号处理是信号处理的子集。 数字信号处理的目的是对真实世界的连续模拟信号进行测量或滤波。因此在进行数字信号处理之前需要将信号从模拟域转换到数字域,这通常通过模数转换器实现。而数字信号处理的输出经常也要变换到模拟域,这是通过数模转换器实现的。 数字信号处理的算法需要利用计算机或专用处理设备如数字信号处理器(DSP)和专用集成电路(ASIC)等。数字信号处理技术及设备具有灵活、精确、抗干扰强、设备尺寸小、造价低、速度快等突出优点,这些都是模拟信号处理技术与设备所无法比拟的。 数字信号处理的核心算法是离散傅立叶变换(DFT),是DFT使信号在数字域和频域都实现了离散化,从而可以用通用计算机处理离散信号。而使数字信号处理从理论走向实用的是快速傅立叶变换(FFT),FFT的出现大大减少了DFT的运算量,使实时的数字信号处理成为可能、极大促进了该学科的发展。 MATLAB是矩阵实验室(Matrix Laboratory)的简称,和Mathematica、Maple 并称为三大数学软件。它在数学类科技应用软件中在数值计算方面首屈一指。MATLAB可以进行矩阵运算、绘制函数和数据、实现算法、创建用户界面、连接其他编程语言的程序等,主要应用于工程计算、控制设计、信号处理与通讯、图像处理、信号检测、金融建模设计与分析等领域。 MATLAB的基本数据单位是矩阵,它的指令表达式与数学、工程中常用的形式十分相似,故用MATLAB来解算问题要比用C,FORTRAN等语言完相同的事情简捷得多,并且mathwork也吸收了像Maple等软件的优点,使MATLAB成为一个强大的数学软件。在新的版本中也加入了对C,FORTRAN,C++ ,JAVA的支持。可以直接调用,用户也可以将自己编写的实用程序导入到MATLAB函数库中方便自己以后调用,此外许多的MATLAB爱好者都编写了一些经典的程序,用户可以直接进行下载就可以用。

matlab期末大作业

电气学科大类 Modern Control Systems Analysis and Design Using Matlab and Simulink Title: Automobile Velocity Control Name: 巫宇智 Student ID: U200811997 Class:电气0811

电气0811 巫宇智 Catalogue Preface (3) The Design Introduction (4) Relative Knowledge (5) Design and Analyze (6) Compare and Conclusion (19) After design (20) Appendix (22) Reference (22)

Automobile Velocity Control 1.Preface: With the high pace of human civilization development, the car has been a common tools for people. However, some problems also arise in such tendency. Among many problems, the velocity control seems to a significant challenge. In a automated highway system, using the velocity control system to maintain the speed of the car can effectively reduce the potential danger of driving a car and also will bring much convenience to drivers. This article aims at the discussion about velocity control system and the compensator to ameliorate the preference of the plant, thus meets the complicated demands from people. The discussion is based on the simulation of MATLAB. Key word: PI controller, root locus

matlab与信号 处理知识点

安装好MATLAB 2012后再安装目录下点击setup.exe 会出现 "查找安装程序类时出错,查找类时出现异常"的错误提示。该错误的解决方法是进入安装目录下的bin 文件夹双击matlab.exe 对安装程序进行激活。这是可以对该matlab.exe 创建桌面快捷方式,以后运行程序是直接双击该快捷方式即可。 信号运算 1、 信号加 MATLAB 实现: x=x1+x2 2、 信号延迟 y(n)=x(n-k) 3、 信号乘 x=x1.*x2 4、 信号变化幅度 y=k*x 5、 信号翻转 y=fliplr(x) 6、 信号采样和 数学描述:y=∑=2 1)(n n n n x MATLAB 实现: y=sum(x(n1:n2)) 7、 信号采样积 数学描述:∏==2 1)(n n n n x y MATLAB 实现: y=prod(x(n1:n2)) 8、 信号能量 数学描述:∑∞ -∞ == n x n x E 2 | )(| MATLAB 实现:Ex=sum(abs(x)^2)

9、 信号功率 数学描述:∑-== 1 2 | )(|1 P N n x n x N MATLAB 实现:Px=sum((abs(x)^2)/N MATLAB 窗函数 矩形窗 w=boxcar(n) 巴特利特窗 w=bartlett(n) 三角窗 w=triang(n) 布莱克曼窗 w=blackman(n) w=blackman(n,sflag) 海明窗 w=haiming(n) W=haiming(n,sflag) sflag 用来控制窗函数首尾的两个元素值,其取值为symmetric 、periodic 汉宁窗 w=hanning(n) 凯塞窗 w=Kaiser(n,beta) ,beta 用于控制旁瓣的高度。n 一定时,beta 越大,其频谱的旁瓣越小,但主瓣宽度相应增加;当beta 一定时,n 发生变化,其旁瓣高度不变。 切比雪夫窗:主瓣宽度最小,具有等波纹型,切比雪夫窗在边沿的采样点有尖峰。 W=chebwin(n,r)

基于Matlab的语音信号处理与分析

系(院)物理与电子工程学院专业电子信息工程题目语音信号的处理与分析 学生姓名 指导教师 班级 学号 完成日期:2013 年5 月 目录 1 绪论.............................................................................................................. 错误!未定义书签。 1.1课题背景及意义................................................................................. 错误!未定义书签。 1.2国内外研究现状................................................................................. 错误!未定义书签。 1.3本课题的研究内容和方法................................................................. 错误!未定义书签。 1.3.1 研究内容................................................................................ 错误!未定义书签。 1.3.2 开发环境................................................................................ 错误!未定义书签。 2 语音信号处理的总体方案............................................................................ 错误!未定义书签。 2.1 系统基本概述.................................................................................... 错误!未定义书签。 2.2 系统基本要求与目的........................................................................ 错误!未定义书签。 2.3 系统框架及实现................................................................................ 错误!未定义书签。 2.3.1 语音信号的采样.................................................................... 错误!未定义书签。 2.3.2 语音信号的频谱分析............................................................ 错误!未定义书签。 2.3.3 音乐信号的抽取.................................................................... 错误!未定义书签。 2.3.4 音乐信号的AM调制.............................................................. 错误!未定义书签。 2.3.5 AM调制音乐信号的同步解调............................................... 错误!未定义书签。 2.4系统设计流程图................................................................................. 错误!未定义书签。 3 语音信号处理基本知识................................................................................ 错误!未定义书签。 3.1语音的录入与打开............................................................................. 错误!未定义书签。 3.2采样位数和采样频率......................................................................... 错误!未定义书签。 3.3时域信号的FFT分析......................................................................... 错误!未定义书签。 3.4切比雪夫滤波器................................................................................. 错误!未定义书签。 3.5数字滤波器设计原理......................................................................... 错误!未定义书签。 4 语音信号实例处理设计................................................................................ 错误!未定义书签。 4.1语音信号的采集................................................................................. 错误!未定义书签。

春MATLAB仿真期末大作业

MATLAB仿真 期末大作业 姓名:班级:学号:指导教师:

2012春期末大作业 题目:设单位负反馈控制系统前向通道传递函数由)()(21s G s G 和串联,其中: ) 1(1)()(21++==s A s G s K s G A 表示自己学号最后一位数(可以是零),K 为开环增益。要求: (1)设K=1时,建立控制系统模型,并绘制阶跃响应曲线(用红色虚线,并标注坐标和标题);求取时域性能指标,包括上升时间、超调量、调节时间、峰值时间; (2)在第(1)问中,如果是在命令窗口绘制阶跃响应曲线,用in1或者from workspace 模块将命令窗口的阶跃响应数据导入Simulink 模型窗口,用示波器显示阶跃响应曲线;如果是在Simulink 模型窗口绘制阶跃响应曲线,用out1或者to workspace 模块将Simulink 模型窗口的阶跃响应数据导入命令窗口并绘制阶跃响应曲线。 (3)用编程法或者rltool 法设计串联超前校正网络,要求系统在单位斜坡输入信号作用时,速度误差系数小于等于0.1rad ,开环系统截止频率s rad c /4.4''≥ω,相角裕度大于等于45度,幅值裕度大于等于10dB 。

仿真结果及分析: (1)、(2)、将Simulink模型窗口的阶跃响应数据导入命令窗口并绘制阶跃响应曲线 通过在Matlab中输入命令: >> plot(tout,yout,'r*-') >> title('阶跃响应曲线') 即可得出系统阶跃响应曲线,如下: 求取该控制系统的常用性能指标:超调量、上升时间、调节时间、峰值时间的程序如下: G=zpk([],[0,-1],5)。 S=feedback(G,1)。

MATLAB在数字信号处理中的应用:连续信号的采样与重建

MATLAB 在数字信号处理中的应用:连续信号的采样与重建 一、 设计目的和意义 随着通信技术的迅速发展以及计算机的广泛应用,利用数字系统处理模拟信号的情况变得更加普遍。数字电子计算机所处理和传送的都是不连续的数字信号,而实际中遇到的大都是连续变化的模拟量,现代应用中经常要求对模拟信号采样,将其转换为数字信号,然后对其进行计算处理,最好在重建为模拟信号。 采样在连续时间信号与离散时间信号之间其桥梁作用,是模拟信号数字化的第一个步骤,研究的重点是确定合适的采样频率,使得既要能够从采样信号(采样序列)中五失真地恢复原模拟信号,同时由要尽量降低采样频率,减少编码数据速率,有利于数据的存储、处理和传输。 本次设计中,通过使用用MATLAB 对信号f (t )=A1sin(2πft)+A2sin(4πft)+A3sin(5πft)在300Hz 的频率点上进行采样,并进行仿真,进一步了解MA TLAB 在数字信号处理上的应用,更加深入的了解MA TLAB 的功能。 二、 设计原理 1、 时域抽样定理 令连续信号 xa(t)的傅立叶变换为Xa (j Ω),抽样脉冲序列p(t)傅立叶变换为P (j Ω),抽样后的信号x^(t)的傅立叶变换为X^(j Ω)若采用均匀抽样,抽样周期Ts ,抽样频率为Ωs= 2πfs ,有前面分析可知:抽样过程可以通过抽样脉冲序列p (t )与连续信号xa (t )相乘来完成,即满足:x^(t)p(t),又周期信号f (t )傅立叶变换为: F[f(t)]=2[(]n s n F j n π δ∞ =-∞Ω-Ω∑ 故可以推得p(t)的傅立叶变换为: P (j Ω)=2[(]n s n P j n π δ∞ =-∞Ω-Ω∑ 其中: 根据卷积定理可知: X (j Ω)=12π Xa (j Ω)*P(j Ω) 得到抽样信号x (t )的傅立叶变换为: X (j Ω)= [()]n n s n P X j n ∞=-∞Ω-Ω∑ 其表明:信号在时域被抽样后,他的频率X (j Ω)是连续信号频率X (j Ω)的形状以抽样频率Ωs 为间隔周期重复而得到,在重复过程中幅度被p (t )的傅立叶级数Pn 加权。因为只是n 的函数,所以X (j Ω)在重复过程中不会使其形状发生变化。 假定信号x (t )的频谱限制在-Ωm~+Ωm 的范围内,若以间隔Ts 对xa (t )进行抽样信号X^(j Ω)是以Ωs 为周期重复。显然,若早抽样过程中Ωs<Ωm ,则 X^ (j Ω)将会发生频谱混叠的现象,只有在抽样的过程中满足Ωs>2Ωm 条件,X^(j Ω)才不会产生混频的混叠,在接收端完全可以有x^(t )恢复原连续信号xa (t ),这就是低通信号的抽样定理的核心内容。

基于MATLAB的语音信号处理系统设计(程序+仿真图)--毕业设计

语音信号处理系统设计 摘要: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。语音信号处理的目的是得到某些参数以便高效传输或存储,或者是用于某种应用,如人工合成出语音、辨识出讲话者、识别出讲话内容、进行语音增强等。本文简要介绍了语音信号采集与分析以及语音信号的特征、采集与分析方法,并在采集语音信号后,在MATLAB 软件平台上进行频谱分析,并对所采集的语音信号加入干扰噪声,对加入噪声的信号进行频谱分析,设计合适的滤波器滤除噪声,恢复原信号。利用MATLAB来读入(采集)语音信号,将它赋值给某一向量,再将该向量看作一个普通的信号,对其进行FFT变换实现频谱分析,再依据实际情况对它进行滤波,然后我们还可以通过sound命令来对语音信号进行回放,以便在听觉上来感受声音的变化。 关键词:Matlab,语音信号,傅里叶变换,滤波器 1课程设计的目的和意义 本设计课题主要研究语音信号初步分析的软件实现方法、滤波器的设计及应用。通过完成本课题的设计,拟主要达到以下几个目的: 1.1.了解Matlab软件的特点和使用方法。 1.2.掌握利用Matlab分析信号和系统的时域、频域特性的方法; 1.3.掌握数字滤波器的设计方法及应用。 1.4.了解语音信号的特性及分析方法。 1.5.通过本课题的设计,培养学生运用所学知识分析和解决实际问题的能力。 2 设计任务及技术指标 设计一个简单的语音信号分析系统,实现对语音信号时域波形显示、进行频谱分析,

利用滤波器滤除噪声、对语音信号的参数进行提取分析等功能。采用Matlab设计语言信号分析相关程序,并且利用GUI设计图形用户界面。具体任务是: 2.1.采集语音信号。 2.2.对原始语音信号加入干扰噪声,对原始语音信号及带噪语音信号进行时频域分析。 2.3.针对语音信号频谱及噪声频率,设计合适的数字滤波器滤除噪声。 2.4.对噪声滤除前后的语音进行时频域分析。 2.5.对语音信号进行重采样,回放并与原始信号进行比较。 2.6.对语音信号部分时域参数进行提取。 2.7.设计图形用户界面(包含以上功能)。 3 设计方案论证 3.1语音信号的采集 使用电脑的声卡设备采集一段语音信号,并将其保存在电脑中。 3.2语音信号的处理 语音信号的处理主要包括信号的提取播放、信号的重采样、信号加入噪声、信号的傅里叶变换和滤波等,以及GUI图形用户界面设计。 Ⅰ.语音信号的时域分析 语音信号是一种非平稳的时变信号,它携带着各种信息。在语音编码、语音合成、语音识别和语音增强等语音处理中无一例外需要提取语音中包含的各种信息。语音信号分析的目的就在与方便有效的提取并表示语音信号所携带的信息。语音信号分析可以分为时域和变换域等处理方法,其中时域分析是最简单的方法。 Ⅱ.语音信号的频域分析 信号的傅立叶表示在信号的分析与处理中起着重要的作用。因为对于线性系统来说,可以很方便地确定其对正弦或复指数和的响应,所以傅立叶分析方法能完善地解决许多信号分析和处理问题。另外,傅立叶表示使信号的某些特性变得更明显,因此,它能更

期末大作业报告

期末大作业报告 课程名称:数字图像处理 设计题目:车牌识别 学院:信息工程与自动化学院 专业:计算机科学与技术 年级:xxxxx 学生姓名:xxxxxxx(学号xxxxxxxxxxxxx) 指导教师:xxxx 日期:20XX.6.10 教务处制 车牌识别 摘要:数字图像处理技术是20世纪60年代发展起来的一门新兴学科,随着图像处理理论和方法的进一步完善,使得数字图像处理技术在各个领域得到了广泛应用,并显示出广阔的应用前景。MATLAB既是一种直观、高效的计算机语言,同时又是一个科学计算平台。它为数据分析和数据可视化、算法和应用程序开发提供了最核心的数学和高级图形工具。根据它提供的500多个数学和工程函数,工程技术人员和科学工作者可以在它的集成环境中交互或编程以完成各自的计算。MATLAB中集成了功能强大的图像处理工具箱。由于MA TLAB语言的语法特征与C语言极为相似,而且更加简单,更加符合科技人员对数学表达式的书写格式,而且这种语言可移植性好、可扩展性强,再加上其中有丰富的图像处理函数,所以MA TLAB在图像处理的应用中具有很大的优势。车牌识别技术是智能交通系统的重要组成部分,在近年来得到了很大的发展。本文从预处理、边缘检测、车牌定位、字符分割、字符识别五个方面,具体介绍了车牌自动识别的原理。并用MATLAB软件编程来实现每一个部分,最后识别出汽车牌照。 关键词:车牌识别、数字图像处理、MATLAB

一、设计原理 车辆牌照识别系统的基本工作原理为:将摄像头拍摄到的包含车辆牌照的图像通过视频卡输入到计算机中进行预处理,再由检索模块对牌照进行搜索、检测、定位,并分割出包含牌照字符的矩形区域,然后对牌照字符进行二值化并将其分割为单个字符,然后输入JPEG或BMP 格式的数字,输出则为车牌号码的数字。牌照自动识别是一项利用车辆的动态视频或静态图像进行牌照号码、牌照颜色自动识别的模式识别技术。其硬件基础一般包括触发设备、摄像设备、照明设备、图像采集设备、识别车牌号码的处理机等,其软件核心包括车牌定位算法、车牌字符分割算法和光学字符识别算法等。某些牌照识别系统还具有通过视频图像判断车辆驶入视野的功能称之为视频车辆检测。一个完整的牌照识别系统应包括车辆检测、图像采集、牌照识别等几部分。当车辆检测部分检测到车辆到达时触发图像采集单元,采集当前的视频图像。牌照识别单元对图像进行处理,定位出牌照位置,再将牌照中的字符分割出来进行识别,然后组成牌照号码输出。 二、设计步骤 1. 提出总体设计方案: (1)车牌图像预处理方法 因为车牌图像都是在室外拍摄的,所以不可避免地会受到光照、气候等因素的影响,而且拍摄者的手部抖动与车辆的移动会造成图像的模糊。要去除这些干扰就得先对车牌图像进行预处理。由于当前数码相机的像素较高,原始图像的数据一般比较大,输入的彩色图像包含大量颜色信息,会占用较多的存储空间,且处理时也会降低系统的执行速度。因此对图像进行识别等处理时,常将彩色图像转换为灰度图像,以加快处理速度。对图像进行灰度化处理后常用的方法是图像二值化、去除背景图像、增强处理、边缘检测、滤波等处理等。

基于MATLAB的语音信号采集与处理

工程设计论文 题目:基于MATLAB的语音信号采集与处理 姓名: 班级: 学号: 指导老师:

一.选题背景 1、实践意义: 语音信号是一种非平稳的时变信号,它携带着各种信息。在语音编码、语音合成、语音识别和语音增强等语音处理中无一例外需要提取语音中包含的各种信息。语音信号分析的目的就在于方便有效地提取并表示语音信号所携带的信息。所以理解并掌握语音信号的时域和频域特性是非常重要的。 通过语音相互传递信息是人类最重要的基本功能之一.语言是人类特有的功能.声音是人类常用工具,是相互传递信息的最重要的手段.虽然,人可以通过多种手段获得外界信息,但最重要,最精细的信息源只有语言,图像和文字三种.与用声音传递信息相比,显然用视觉和文字相互传递信息,其效果要差得多.这是因为语音中除包含实际发音容的话言信息外,还包括发音者是谁及喜怒哀乐等各种信息.所以,语音是人类最重要,最有效,最常用和最方便的交换信息的形式.另一方面,语言和语音与人的智力活动密切相关,与文化和社会的进步紧密相连,它具有最大的信息容量和最高的智能水平。 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,处理的目的是用于得到某些参数以便高效传输或存储;或者是用于某种应用,如人工合成出语音,辨识出讲话者,识别出讲话容,进行语音增强等. 语音信号处理是一门新兴的学科,同时又是综合性的多学科领域,

是一门涉及面很广的交叉学科.虽然从事达一领域研究的人员主要来自信息处理及计算机等学科.但是它与语音学,语言学,声学,认知科学,生理学,心理学及数理统计等许多学科也有非常密切的联系. 语音信号处理是许多信息领域应用的核心技术之一,是目前发展最为迅速的信息科学研究领域中的一个.语音处理是目前极为活跃和热门的研究领域,其研究涉及一系列前沿科研课题,巳处于迅速发展之中;其研究成果具有重要的学术及应用价值. 数字信号处理是利用计算机或专用处理设备,以数值计算的方法对信号进行采集、抽样、变换、综合、估值与识别等加工处理,借以达到提取信息和便于应用的目的。它在语音、雷达、图像、系统控制、通信、航空航天、生物医学等众多领域都获得了极其广泛的应用。具有灵活、精确、抗干扰强、度快等优点。 数字滤波器, 是数字信号处理中及其重要的一部分。随着信息时代和数字技术的发展,受到人们越来越多的重视。数字滤波器可以通过数值运算实现滤波,所以数字滤波器处理精度高、稳定、体积小、重量轻、灵活不存在阻抗匹配问题,可以实现模拟滤波器无法实现的特殊功能。数字滤波器种类很多,根据其实现的网络结构或者其冲激响应函数的时域特性,可分为两种,即有限冲激响应( FIR,Finite Impulse Response)滤波器和无限冲激响应( IIR,Infinite Impulse Response)滤波器。 FIR滤波器结构上主要是非递归结构,没有输出到输入的反馈,系统函数H (z)在处收敛,极点全部在z = 0处(因果系统),因而只能

语音信号处理matlab实现

短时能量分析matlab源程序: x=wavread('4.wav'); %计算N=50,帧移=50时的语音能量 s=fra(50,50,x);%对输入的语音信号进行分帧,其中帧长50,帧移50 s2=s.^2;%一帧内各种点的能量 energy=sum(s2,2);%求一帧能量 subplot(2,2,1); plot(energy) xlabel('帧数'); ylabel('短时能量E'); legend('N=50'); axis([0,500,0,30]) %计算N=100,帧移=100时的语音能量 s=fra(100,100,x); s2=s.^2; energy=sum(s2,2); subplot(2,2,2); plot(energy) xlabel('帧数'); ylabel('短时能量E'); legend('N=100'); axis([0,300,0,30]) %计算N=400,帧移=400时的语音能量 s=fra(400,400,x); s2=s.^2; energy=sum(s2,2); subplot(2,2,3); plot(energy) xlabel('帧数'); ylabel('短时能量E'); legend('N=400'); axis([0,60,0,100]) %计算N=800,帧移=800时的语音能量 s=fra(800,800,x); s2=s.^2; energy=sum(s2,2); subplot(2,2,4); plot(energy) xlabel('帧数'); ylabel('短时能量E'); legend('N=800'); axis([0,30,0,200]) 分帧子函数: function f=fra(len,inc,x) %对读入语音分帧,len为帧长,inc为帧重叠样点数,x为输入语音数据 fh=fix(((size(x,1)-len)/inc)+1);%计算帧数 f=zeros(fh,len);%设一个零矩阵,行为帧数,列为帧长 i=1;n=1; while i<=fh %帧间循环 j=1; while j<=len %帧内循环 f(i,j)=x(n); j=j+1;n=n+1; end n=n-len+inc;%下一帧开始位置 i=i+1; end

《科学计算与MATLAB》期末大作业

杭州电子科技大学信息工程学院《科学计算与MATLAB》期末大作业

给出程序、图、作业分析,程序需加注释。 1. 试编写名为fun.m 的MATLAB 函数,用以计算下述的值: ?? ? ??-<->=t t n t t t n t f 的)4/sin()(si 对所有)4/sin(其他情况)sin(的)4/sin()(si 对所有)4/sin()(ππππ 绘制t 关于函数f(t)的图形,其中t 的取值范围为ππ66≤≤-t ,间距为10/π。 function y=fun()%定义函数 % t=-6*pi:pi/10:6*pi; %定义变量范围 y = (sin(pi/4)).*(sin(t)>sin(pi/4))+(sin(-pi/4)).*(sin(t)=sin(-pi/4)));%函数表示 plot(t,y); %画图 end

2.解以下线性方程组 ??? ??=+=++=--3 530 42231 321321x x x x x x x x A=[2 -1 -1;1 1 4;3 0 5];%输入矩阵 B=[2;0;3]; %输入矩阵 X = A\B %计算结果 3.已知矩阵? ? ??? ???? ???=44434241 3433323124232221 14131211A 求: (1)A(2:3,2:3) (2)A(:,1:2) (3)A(2:3,[1,3]) (4)[A,[ones(2,2);eye(2)]]

A=[11 12 13 14;21 22 23 24;31 32 33 34;41 42 43 44];%输入矩阵A(2:3,2:3) %输出矩阵 A(:,1:2) %输出矩阵 A(2:3,[1,3]) %输出矩阵 [A,[ones(2,2);eye(2)]] %输出矩阵

基于MATLAB的有噪声语音信号处理毕设

大学本科毕业设计论文 基于MATLAB的有噪声语音信号处理

摘要 滤波器设计在数字信号处理中占有极其重要的地位,FIR数字滤波器和IIR 滤波器是滤波器设计的重要组成部分。Matlab功能强大、简单易学、编程效率高,深受广大科技工作者的欢迎。特别是Matlab还具有信号分析工具箱,不需具备很强的编程能力,就可以很方便地进行信号分析、处理和设计。利用MATLAB信号处理工具箱可以快速有效地设计各种数字滤波器。课题基于MATLAB 有噪音语音信号处理的设计与实现,综合运用数字信号处理的理论知识对加噪声语音信号进行时域、频域分析和滤波。通过理论推导得出相应结论,再利用MATLAB作为编程工具进行计算机实现。在设计实现的过程中,使用窗函数法来设计FIR数字滤波器,用巴特沃斯、切比雪夫和双线性变法设计IIR数字滤波器,并利用MATLAB作为辅助工具完成设计中的计算与图形的绘制。通过对对所设计滤波器的仿真和频率特性分析,可知利用MATLAB信号处理工具箱可以有效快捷地设计FIR和IIR数字滤波器,过程简单方便,结果的各项性能指标均达到指定要求。 关键词?数字滤波器;MATLAB;窗函数法;巴特沃斯; 切比雪夫; 双线性变换

Abstract ?Filterdesignin digital signal processingplaysan extre melyimportant role, FIR digital filters and IIR filter is an importan tpart of filter design.Matlab is powerful,easy to learn,programming efficiency,which was welcomed bythemajority ofsc ientists. Matlab alsohas a particular signalanalysis toolbox,it need nothave strongprogrammingskills can be easily signal analysis, processing and design. Using MATLAB Signal Processing Toolbox can quickly andefficiently design avarietyof digitalfilters. MATLAB basedon the noise issuespeech signal processing design and implementation of digital signalprocessing integrated use of the theoretical knowledge ofthe speechsignal plus noise, time domain, frequencydomainanalysis andfiltering. Thecorrespondingresults obtainedthroughtheoreticalderivation, and then use MATLAB as a programming toolfor computer implementation.Implemented inthe design process,usingthewindow function methodtodesign FIR digital filters with Butterworth, Chebyshev andbilinear Reform IIR digital filter design and use ofMATLAB as asupplementary tool to complete thecalculation and graphic design Drawing. Throughthesimulation of thedesigned filter and the frequency analysis shows thatusingMatlabSignal Processing Toolbox can quickly and easily design digital filters FIR andIIR,the processis simple and convenient, the results of the performance indicators to meetthe specifiedrequirements. ? Keywords: digital filter; MATLAB;Chebyshev;Butterworth;

MATLAB期末大作业模板

MATLAB应用技术 期末大作业 专业: 姓名: 学号: 分数

一、在一个图形窗口中以子图形式同时绘制正弦、余弦、正切、余切曲线。请写下完整代码,展示图形结果。(请标注题图和坐标轴,用不同颜色和不同线型分别绘制以上曲线)。(15分) 二、某公司员工的工资计算方法如下。 (1)工作时数超过120小时者,超过部分加发15%。 (2)工作时数低于60小时者,扣发700元。 (3)其余按每小时84元发。 根据员工的工时数,计算应发工资。请写下完整的程序代码,并任意输入一工时数(使用input 函数),将结果展示(使用disp 函数)利用该代码进行计算工资,请写下计算结果。(15分) 三、编写一个函数文件,使其能够产生如下的分段函数: ?? ? ??≥<<≤-=66225.0,25.05.15.0)(x x x x x x f 请编写完整的函数文件(保存函数文件名为hanshu.m ),并编写脚本文件代码,任意输入x 值(使用input 函数),在脚本文件中调用函数文件求)(x f ,展示结果(使用disp 函数),请写下计算结果。(15分) 四、将5个学生的6门功课的成绩存入矩阵P 中,进行如下处理: (1)分别求每门课的最高分、最低分及相应学生的序号。 (2)分别求每门课的平均分和标准差。 (3)5门课总分的最高分、最低分及相应学生序号。 (4)将5门课总分按从大到小顺序存入score 中,相应学生序号存入num 。 请将各小题的运行代码完整写下来,并写下运行结果。(20分) 五、请利用所学的MATLAB 知识,自主设计一个图形用户界面,请完整记录它的设计过程,需提供文字、代码和图片,以充分说明设计的图形用户界面可实现

MATLAB大作业

选 题 说 明 本人选做第2、4、5、9、11、12、13、14、16、19、24 题。 作业内容题目2:问题描述:在[0 , 2π]范围内绘制二维曲线图y=cos(5x)*sin(x) (1)问题分析 这是一个二维绘图问题,先写出x的取值范围,再用plot函数画出y的图像。 (2)软件说明及源代码 >> x = 0:pi/100:2.*pi; y=cos(5*x).*sin(2*x); >> plot(x,y) (3)实验结果 题目4:问题描述:创建符号函数并求解,要求写出步骤和运行结果 (1)创建符号函数f=ax2+bx+c

(2)求f=0的解 (1)问题分析 这是符号计算问题,首先要确定符号变量,然后创建符号函数,最后利用subs函数求解特值。 (2)软件说明及源代码 >> syms a b c x f; f=a*x^2+b*x+c; subs(f,0) (3)实验结果 ans = c 题目5:问题描述:求积分 (1)问题分析 这是符号计算的积分求解问题,首先需要确定符号变量,然后利用int函数计算积分。 (2)软件说明及源代码 >> syms x y; y=sqrt(1-2*sin(2*x)); >> int(y,x,0,pi/2) (3)实验结果 ans = ellipticE(-pi/4, 4)*1i - ellipticE(pi/4, 4)*1i - ellipticE(-pi/6, 4)*2i + ellipticE(pi/6, 4)*2i 题目9:问题描述:按水平和竖直方向分别合并下述两个矩阵:

(1)问题分析 这是考查矩阵的基本操作,首先定义矩阵,然后合并矩阵。 (2)软件说明及源代码 >> A=[1,0,0;1,1,0;0,0,1]; B=[2,3,4;5,6,7;8,9,10]; >> a=[A,B],b=[A;B] (3)实验结果 a = 1 0 0 2 3 4 1 1 0 5 6 7 0 0 1 8 9 10 b = 1 0 0 1 1 0 0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 题目11:问题描述:计算z=yx2+3y2x+2y3的和: (1)问题分析 这是符号计算问题,首先确定符号变量,然后构造函数,最后利用diff函数进行求导。 (2)软件说明及源代码 >> syms x y z; >> z=y*x^2+3*y^2*x+2*y^3; >> diff(z,y,1),diff(diff(z,y,1),x,1) (3)实验结果 ans = x^2 + 6*x*y + 6*y^2

基于matlab的语音信号处理程序

wavefile='a.wav'; [y,fs,nbits]=wavread(wavefile);%读取信号,采样率和采样位数[10000,19999] sound(y,fs,nbits) fs %采样频率这里每秒22050,发现采样频率为音频信号的典型值22050Hz nbits Y=fft(y,1024);%数据点数 whos y figure(1), subplot(2,1,1),plot(y);title('原始信号波形');grid on subplot(2,1,2),plot(abs(Y));title('原始信号频谱'); grid on%横坐标频率,纵坐标振幅%subplot(3,1,3),plot(angle(Y));title('原始信号相位');grid on %双线性变换法设计的低通滤波器 fp=1000;%fp为通带频率 fc=1200;%fc为阻带起始频率 As=100;%As-阻带最小衰减(dB); Ap=1;%Ap-通带波纹(dB); fs1=fs; wp=2*fp/fs1;%wp-椭圆滤波器通带截止角频率; wc=2*fc/fs1;%Ws-椭圆滤波器阻带起始角频率; [n,wn]=ellipord(wp,wc,Ap,As); %n-椭圆滤波器最小阶数; [b,a]=ellip(n,Ap,As,wn);%返回长度为n+1的滤波器系数行向量b和a, b为分子a 为分母 figure(2),freqz(b,a,512,fs1); %数字滤波器的频率响应函数,512表示选取单位圆的上半圆等间距的N个点作为频响输出; x=filter(b,a,y);%一维数字滤波器,y2为滤波前输入,x为滤波结果序列 X=fft(x,1024); figure(3), subplot(2,1,1),plot(x);title('低通滤波后信号波形');grid on subplot(2,1,2),plot(abs(X));title('低通滤波后信号频谱');grid on sound(x,fs); %分析图形,比较滤波前后时域波形和频域频谱。%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% %短时能量 y=y*2^nbits/2; frameSize=256; overlap=128; %[y,fs,nbits]=wavReadInt(wavefile); fprintf('length of %s is %g sec.\n',wavefile,length(y)/fs);

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