MATLAB基礎(chǔ)及應(yīng)用課件第78章

1、MATLAB基礎(chǔ)及應(yīng)用（第5版）MATLAB基礎(chǔ)及應(yīng)用（第5版）第7章 Simulink仿真 本章要點(diǎn) Simulink系統(tǒng)的基本模塊 仿真模型的編輯 仿真參數(shù)的設(shè)置第7章 Simulink仿真 本章要點(diǎn)7.1 認(rèn)識(shí)Simulink Simulink 是MATLAB環(huán)境下對(duì)動(dòng)態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行建模、仿真和分析的一個(gè)軟件包。該系統(tǒng)的兩個(gè)主要功能就是Simu（仿真）和Link（連接）。 一、Simulink的啟動(dòng)和退出 1Simulink的啟動(dòng)在MATLAB操作桌面下，單擊工具欄中的“Simulink Library”按鈕 ；或在命令窗口鍵入命令“simulink”，單擊【Enter】鍵，都會(huì)彈出一個(gè)名為

2、“Simulink Start Page”的對(duì)話框。7.1 認(rèn)識(shí)Simulink Simulink 是MA圖7-1 “Simulink Start Page”對(duì)話框圖7-1 “Simulink Start Page”對(duì)話框2模型的創(chuàng)建 “Simulink Start Page”對(duì)話框有“New”（新建）和“Examples”（實(shí)例）兩個(gè)選項(xiàng)卡，其中“New”（新建）選項(xiàng)卡可以選擇新建“Blank Model”（空白模型）、“Blank Library”（空白庫(kù)）、“Blank Project”（空白項(xiàng)目）等；“Examples”（實(shí)例）選項(xiàng)卡是一些仿真項(xiàng)目實(shí)例，可供參考。 單擊“Simulin

3、k Start Page”對(duì)話框中的“Blank Model”（空白模型），會(huì)彈出一個(gè)名為Untitled（無(wú)標(biāo)題）的空白窗口，所有控制模塊都可以創(chuàng)建在這個(gè)窗口中，如圖7-2所示。 2模型的創(chuàng)建 “Simulink Star圖7-2 新建模型圖7-2 新建模型 Simulink模塊庫(kù)瀏覽器 單擊“新建模型”窗口工具欄中的按鈕 ，可以打開(kāi)Simulink模塊庫(kù)瀏覽器。 Simulink模塊庫(kù)瀏覽器 單擊“新建模型1信號(hào)源模塊（Sources） 信號(hào)源模塊是輸入模塊，提供各種類型的信號(hào)或數(shù)據(jù)。1信號(hào)源模塊（Sources） 信號(hào)源模塊Signal Generator信號(hào)發(fā)生器Chirp Signa

4、l快速正弦掃描信號(hào)模塊功能模塊功能In1創(chuàng)建輸入端Ground接地From File從文件讀數(shù)據(jù)From Workspace從工作空間讀數(shù)據(jù) Constant常數(shù)Enumerated Constant枚舉類型常數(shù)Signal Builder信號(hào)生成器Ramp斜波信號(hào)Step階躍信號(hào)Sine Wave正弦波Signal Generator信號(hào)發(fā)生器Chirp Sig Random Number隨機(jī)信號(hào)Uniform Random Number均勻隨機(jī)信號(hào)Band-Limited White Noise帶限白噪聲Digital Clock數(shù)字時(shí)鐘Pulse Generator脈沖發(fā)生器Repeat

5、ing Sequence重復(fù)序列信號(hào)Repeating Sequence Stair重復(fù)階梯序列信號(hào)Repeating Sequence Interpolated重復(fù)曲線序列信號(hào)Clock當(dāng)前時(shí)間Digital Clock數(shù)字時(shí)間Counter Free-Running自動(dòng)運(yùn)行計(jì)數(shù)器（溢出時(shí)自動(dòng)清零）Counter Limited有限計(jì)數(shù)器（可自定義計(jì)數(shù)上限） Random Number隨機(jī)信號(hào)Uniform Rand2輸出模塊（Sinks） 輸出模塊也可稱為接收模塊，用于顯示仿真結(jié)果或輸出仿真數(shù)據(jù)。2輸出模塊（Sinks） 輸出模塊也可稱為接2輸出模塊（Sinks）模塊功能模塊功能Outl創(chuàng)

6、建輸出端Terminator通用終端To File輸出到文件To Workspace輸出到工作空間Scope示波器Floating Scope浮點(diǎn)格式的示波器XY GraphXY關(guān)系圖Display實(shí)時(shí)數(shù)值顯示Stop Simulation輸出不為0時(shí)停止仿真2輸出模塊（Sinks）模塊功能模塊功能Outl創(chuàng)建輸出端3連續(xù)系統(tǒng)模塊（Continuous） 連續(xù)系統(tǒng)模塊提供積分、導(dǎo)數(shù)等連續(xù)系統(tǒng)仿真的常用子模塊。3連續(xù)系統(tǒng)模塊（Continuous） 連續(xù)系連續(xù)系統(tǒng)模塊的功能 模塊功能模塊功能Integrator不定積分Integrator Limited定積分Integrator Second-

7、Order二重不定積分Integrator Second-Order Limited二重定積分State-Space狀態(tài)方程Transfer Fcn傳遞函數(shù)Zero-Pole零極點(diǎn)PID ControllerPID控制器PID Controller（2D OF）雙自由度PID控制器Transport Delay傳輸延時(shí)Variable Time Delay可變時(shí)間延時(shí)Variable Transport Delay可變傳輸延時(shí)Derivative導(dǎo)數(shù)連續(xù)系統(tǒng)模塊的功能 模塊功能模塊功能Integrator不定8數(shù)學(xué)運(yùn)算模塊（Math Operations） 數(shù)學(xué)運(yùn)算模塊提供了基本數(shù)學(xué)運(yùn)算函數(shù)、

8、三角函數(shù)、復(fù)數(shù)運(yùn)算函數(shù)以及矩陣運(yùn)算函數(shù)。 在Simulink模塊庫(kù)瀏覽器左側(cè)的資源列表選中“Math Operations”、或雙擊右側(cè)窗口中的Math Operations模塊圖標(biāo)，如圖7-7所示。8數(shù)學(xué)運(yùn)算模塊（Math Operations） MATLAB基礎(chǔ)及應(yīng)用課件第7-8章表7-4 數(shù)學(xué)運(yùn)算模塊的功能模塊功能模塊功能Sum求和Add加法Subtract減法Sum of Elements各元素的累加和Bias偏移量WeightedSampleTimeMath對(duì)信號(hào)經(jīng)過(guò)加權(quán)時(shí)間采樣的運(yùn)算Gain常數(shù)增益Slider Gain可變?cè)鲆鍼roduct乘法Divide除法Product of

9、 Elements各元素的累積Dot Product點(diǎn)乘表7-4 數(shù)學(xué)運(yùn)算模塊的功能模塊功能模塊功能Sum求和Ad表7-4 數(shù)學(xué)運(yùn)算模塊的功能模塊功能模塊功能Sign符號(hào)函數(shù)Abs求絕對(duì)值Unary Minus單一元素的負(fù)數(shù)Math Function數(shù)學(xué)運(yùn)算函數(shù)Rounding Function取整函數(shù)Polynomial多項(xiàng)式MinMax求最大值或最小值MinMaxRunningResettable求最大值或最小值，帶復(fù)位功能Trigonometric function三角函數(shù)Sine Wave Function正弦波形函數(shù)Algebraic Constraint代數(shù)上的約束常量Sqrt平方

10、根Signal Sqrt信號(hào)的的平方根Reciprocal Sqrt平方根的倒數(shù)表7-4 數(shù)學(xué)運(yùn)算模塊的功能模塊功能模塊功能Sign符號(hào)函7.2 Simulink模塊操作 一、模塊的編輯處理 1模塊的操作（1）添加模塊 當(dāng)要把一個(gè)模塊添加到模型中，先在Simulink模塊庫(kù)中找到它，然后直接將這個(gè)模塊拖入模型窗口中即可。（2）選取模塊 當(dāng)模塊已經(jīng)位于模型窗口中時(shí)，只要用鼠標(biāo)在模塊上單擊就可以選中該模塊，這時(shí)模塊的四角上出現(xiàn)一些黑色的小方塊，這些小方塊就是該模塊的關(guān)鍵點(diǎn)，拖動(dòng)這些黑色小方塊可以改變模塊的大小。7.2 Simulink模塊操作 一、模塊的編輯處理 2模塊位置和外形的調(diào)整（1）調(diào)整模

11、塊位置（2）調(diào)整模塊大?。?）調(diào)整模塊方向（4）調(diào)整模塊顏色和效果3模塊名的處理（1）改變模塊名（2）隱藏模塊名（3）改變模塊名的位置4復(fù)制和刪除模塊（1）復(fù)制模塊（2）刪除模塊2模塊位置和外形的調(diào)整1模塊參數(shù)的設(shè)置 Simulink中幾乎所有模塊的參數(shù)（Parameters）都允許用戶進(jìn)行設(shè)置，雙擊要設(shè)置的模塊就可以打開(kāi)模塊參數(shù)設(shè)置對(duì)話框，不同模塊參數(shù)設(shè)置對(duì)話框的項(xiàng)目會(huì)不同。 例如“Source”模塊庫(kù)的“Step”模塊參數(shù)對(duì)話框，如圖7-8所示。7.2.2 模塊屬性和參數(shù)的設(shè)置1模塊參數(shù)的設(shè)置7.2.2 模塊屬性和參數(shù)的設(shè)置圖7-8 模塊參數(shù)設(shè)置對(duì)話框圖7-8 模塊參數(shù)設(shè)置對(duì)話框2模塊屬性

12、的設(shè)置 選定要設(shè)置屬性的模塊，然后單擊“Diagram”“Properties”選項(xiàng)；或單擊右鍵在彈出的菜單中選擇“Properties”選項(xiàng)，將得到如圖7-9所示的屬性設(shè)置對(duì)話框。該對(duì)話框有三個(gè)標(biāo)簽Description（說(shuō)明）、Priority（優(yōu)先級(jí)）和Tag（標(biāo)記）。根據(jù)需要設(shè)定的基本屬性如下：1）Description（說(shuō)明）：對(duì)該模塊在模型中的用法進(jìn)行說(shuō)明。2）Priority（優(yōu)先級(jí)）：規(guī)定該模塊在模型中相對(duì)于其它模塊的優(yōu)先順序，優(yōu)先級(jí)的數(shù)值必須是整數(shù)（可以是負(fù)數(shù)），該數(shù)值越小，優(yōu)先級(jí)越高。3）Tag（標(biāo)記）：用戶為模塊添加的文本格式的標(biāo)記。2模塊屬性的設(shè)置 選定要設(shè)置屬性的模塊

13、，然后單圖7-9 模塊屬性設(shè)置對(duì)話框圖7-9 模塊屬性設(shè)置對(duì)話框三、模塊間的連線 1連接兩個(gè)模塊 從一個(gè)模塊的輸出端連到另一個(gè)模塊的輸入端是Simulink仿真最基本的操作。方法是先移動(dòng)鼠標(biāo)指向模塊的輸出端，鼠標(biāo)的箭頭會(huì)變成十字形光標(biāo)，這時(shí)按住鼠標(biāo)左鍵，拖動(dòng)鼠標(biāo)到另一個(gè)模塊的輸入端，當(dāng)十字形光標(biāo)出現(xiàn)“重影”時(shí)，釋放鼠標(biāo)即完成了連接。2模塊間連線的調(diào)整 用鼠標(biāo)單擊連線，可以選中該連線。這時(shí)會(huì)看到線上的一些黑色小方塊，這些是連線的關(guān)鍵點(diǎn)。用鼠標(biāo)按住關(guān)鍵點(diǎn)，拖動(dòng)即可以改變連線的方向。 三、模塊間的連線 1連接兩個(gè)模塊3連線的分支 仿真時(shí)經(jīng)常會(huì)碰到需要把信號(hào)輸送到不同的接收端的情況，這時(shí)就需要分支結(jié)構(gòu)

14、的連線?？梢韵冗B好一條線，然后把鼠標(biāo)移到支線的起點(diǎn)位置，先按下Ctrl鍵，然后按住鼠標(biāo)，將連線拖到目標(biāo)模塊，松開(kāi)鼠標(biāo)和Ctrl鍵即可。4刪除連線 如果想要?jiǎng)h除某條連線，可單擊要?jiǎng)h除的連線，此時(shí)連線上出現(xiàn)標(biāo)記點(diǎn)，表示該連線已經(jīng)被選中，然后單擊模型窗口工具欄中的【剪切】按鈕或者直接單擊鍵盤上的Delete鍵，即可刪除該連線。3連線的分支5標(biāo)注連線 雙擊需要標(biāo)注的連線，可以看到一個(gè)文本框，在里面輸入標(biāo)注文字單擊回車鍵確定即可。用鼠標(biāo)拖動(dòng)文本框還可以改變標(biāo)識(shí)的位置。另外，在FormatPort/Signal Displays菜單下還有與連線標(biāo)注有關(guān)的命令：1）Sample Time Color：將采樣

15、時(shí)間不同的模塊和連線用不同的顏色顯示。2）Port Data Types：在連線上顯示傳輸數(shù)據(jù)的類型，如double、int32等。5標(biāo)注連線7.3 仿真模型的參數(shù)設(shè)置 在仿真系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程中，事先還必須對(duì)仿真算法、輸出模式等各種模型參數(shù)進(jìn)行設(shè)置。 單擊模型窗口菜單欄“Simulation”“Model Configuration Parameters”選項(xiàng)，將出現(xiàn)仿真參數(shù)配置窗口，如圖7-11所示。7.3 仿真模型的參數(shù)設(shè)置 在仿真系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程中圖7-11 仿真模型參數(shù)配置窗口圖7-11 仿真模型參數(shù)配置窗口 仿真參數(shù)配置窗口主要分為7個(gè)選項(xiàng)卡： Solver（解題器）、Data Import

16、/Export（數(shù)據(jù)輸入/輸出）、Math and Data Types（數(shù)學(xué)和數(shù)據(jù)類型）、Diagnostics（診斷）、Hardware Implemention（硬件工具）、Model Referencing（模型引用）和Simulation Target（仿真輸出文件的格式）， 其中Solver、Data Import/Export和Diagnostics三項(xiàng)經(jīng)常用到。 仿真參數(shù)配置窗口主要分為7個(gè)選項(xiàng)卡：7.3.1 Solver選項(xiàng)卡（1）Simulation time（仿真時(shí)間） 設(shè)置仿真起始時(shí)間和停止時(shí)間。在Star time 和Stop time兩個(gè)輸入框內(nèi)，直接輸入數(shù)值，時(shí)間

17、單位是秒。但要注意，這里的時(shí)間只是計(jì)算機(jī)對(duì)時(shí)間的一種表示，執(zhí)行一次仿真所需的時(shí)間依賴于很多因素，包括計(jì)算機(jī)的時(shí)鐘頻率、模型的復(fù)雜程度、解題器及其步長(zhǎng)等。（2）Solver selection（算法選擇） 仿真解題器的選擇操作。Type（算法類型）分為：Variable-step（變步長(zhǎng)算法）和Fixed-step（固定步長(zhǎng)算法）兩種。7.3.1 Solver選項(xiàng)卡（1）Simulation 7.3.2 Data Import/Export選項(xiàng)卡7.3.2 Data Import/Export選項(xiàng)卡（1）Load from workspace 從工作空間中載入數(shù)據(jù)。在仿真過(guò)程中，如果模型中有輸入

18、端口（In模塊），可從工作空間直接把數(shù)據(jù)載入到輸入端口。（2）Save to workspace or file 將輸出保存到工作空間或文件，一般情況選擇的輸出選項(xiàng)有：Time（時(shí)間），States（狀態(tài)），Output（輸出端口）和Final state（最終狀態(tài)）。（1）Load from workspace7.3.3 Diagnostics選項(xiàng)卡7.3.3 Diagnostics選項(xiàng)卡 在選項(xiàng)卡的中間列出了仿真過(guò)程中可能出現(xiàn)的一些事件，用戶可以在相應(yīng)事件右邊的下拉框中根據(jù)需要選擇系統(tǒng)的反應(yīng)（即采取的操作）。反應(yīng)的類型有以下幾種：1）None：不做任何反應(yīng)，不影響程序運(yùn)行。2）Warnin

19、g：顯示警告信息，不影響程序的運(yùn)行。3）Error：顯示錯(cuò)誤信息，中止運(yùn)行的程序。 在選項(xiàng)卡的中間列出了仿真過(guò)程中可能出現(xiàn)的一些事件MATLAB基礎(chǔ)及應(yīng)用（第5版）MATLAB基礎(chǔ)及應(yīng)用（第5版）第8章 MATLAB綜合實(shí)訓(xùn)本章要點(diǎn) 數(shù)字圖像的幾何操作 圖像增強(qiáng) 圖像置亂與恢復(fù) 數(shù)字水印算法的實(shí)現(xiàn) 第8章 MATLAB綜合實(shí)訓(xùn)本章要點(diǎn)8.1 數(shù)字圖像的幾何操作 一、項(xiàng)目說(shuō)明 1項(xiàng)目要求（1）圖像的文件操作（2）圖像的剪裁操作（3）圖像的大小調(diào)整（4）圖像的旋轉(zhuǎn)（5）圖像的插值操作（6）拓展要求 8.1 數(shù)字圖像的幾何操作 一、項(xiàng)目說(shuō)明 2實(shí)施步驟1）討論、研究項(xiàng)目要求，明確項(xiàng)目?jī)?nèi)容；2）學(xué)習(xí)項(xiàng)

20、目設(shè)計(jì)提示，練習(xí)相關(guān)函數(shù)的用法；3）編寫程序，實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目功能；4）圖形用戶界面的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)；5）項(xiàng)目演示。 2實(shí)施步驟二、項(xiàng)目設(shè)計(jì)提示 函數(shù)功能函數(shù)格式說(shuō)明讀入圖像A=imread（文件名，圖像格式)從圖像文件中讀入圖像數(shù)據(jù)到變量A 中。圖像格式包括bmp、tif、jpg、png等A=imread（文件名.擴(kuò)展名)圖像顯示imshow（圖像變量名）顯示數(shù)據(jù)類型為uint8的灰度圖像imshow（圖像變量名，map）顯示數(shù)據(jù)類型為double的索引圖像。map為顏色圖圖像剪裁變量名=imcrop（圖像變量名）交互式剪裁。拖動(dòng)鼠標(biāo)選定剪裁區(qū)域變量名=imcrop（圖像變量名，x y w h）非交互式

21、剪裁。x和y為剪裁起點(diǎn)；w為寬、h度為高度二、項(xiàng)目設(shè)計(jì)提示 函數(shù)功能函數(shù)格式說(shuō)明讀入圖像A=imrea二、項(xiàng)目設(shè)計(jì)提示 函數(shù)功能函數(shù)格式說(shuō)明圖像大小調(diào)整變量名=imresize（圖像變量名，調(diào)整系數(shù)，參數(shù)）比例調(diào)整。調(diào)整系數(shù)為“放大”或“縮小”的倍數(shù)；參數(shù)表示插值方法，包括nearest（默認(rèn)）、bilinear、bicubic等變量名=imresize（圖像變量名，m n，參數(shù)）拉伸調(diào)整。得到尺寸為mn的圖像，參數(shù)表示插值方法圖像旋轉(zhuǎn)變量名=imrotate（圖像變量名，角度，參數(shù)）角度為正，逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)；角度為負(fù)，順時(shí)針旋轉(zhuǎn)。參數(shù)表示插值方法變量名=imrotate（圖像變量名，角度，參數(shù)，

22、crop）crop可以將旋轉(zhuǎn)后超出原圖像的部分剪裁掉，得到與原圖像大小相同的部分圖像插值變量名=interp2（圖像變量名，n，參數(shù)）n為插值次數(shù)。每插值一次，在兩個(gè)元素間插入一個(gè)點(diǎn)。參數(shù)表示插值方法二、項(xiàng)目設(shè)計(jì)提示 函數(shù)功能函數(shù)格式說(shuō)明圖像大小調(diào)整變量名=i【例8-1】對(duì)一幅圖像進(jìn)行剪裁、放大2倍和旋轉(zhuǎn)15的處理。clearclcX=imread(cameraman.tif); %調(diào)入原圖像subplot(221);imshow(X); title(原圖像); %顯示原圖像X1=imcrop(X,60 40 100 90); %60 40 100 90為剪裁區(qū)域subplot(222);im

23、show(X1); title(原圖像剪裁塊);【例8-1】對(duì)一幅圖像進(jìn)行剪裁、放大2倍和旋轉(zhuǎn)15的處理。X2=imresize(X,2,bilinear); %參數(shù) bilinear為雙線性插值subplot(223);imshow(X2); title(拉伸調(diào)整的原圖像);X3=imrotate(X,15,bilinear,crop); %參數(shù) crop為返回同樣大小的圖像subplot(224);imshow(X3); title(旋轉(zhuǎn)的原圖像);X2=imresize(X,2,bilinear); MATLAB基礎(chǔ)及應(yīng)用課件第7-8章三、項(xiàng)目評(píng)價(jià) 項(xiàng)目評(píng)價(jià)是在教師的主持下，通過(guò)項(xiàng)目負(fù)責(zé)

24、人的講解演示，評(píng)估項(xiàng)目的完成情況，評(píng)價(jià)內(nèi)容如下：1）圖像的視覺(jué)效果；2）處理圖像與原始圖像之間的偏離程度；3）圖形用戶界面是否友好。三、項(xiàng)目評(píng)價(jià) 項(xiàng)目評(píng)價(jià)是在教師的主持下，通過(guò)項(xiàng)目負(fù)責(zé)人的講解8.2 數(shù)字圖像增強(qiáng) 圖像增強(qiáng)就是對(duì)圖像進(jìn)行加工，以得到對(duì)具體應(yīng)用來(lái)說(shuō)視覺(jué)效果更“好”，更“有用”的圖像。 一、 項(xiàng)目說(shuō)明 1項(xiàng)目要求 （1）圖像測(cè)試 （2）圖像添加噪聲8.2 數(shù)字圖像增強(qiáng) 圖像增強(qiáng)就是對(duì)圖（3）圖像的對(duì)比度調(diào)整（4）圖像求反（5）圖像平滑（6）拓展要求實(shí)現(xiàn)圖像增強(qiáng)操作的圖形用戶界面設(shè)計(jì)，包括“圖像測(cè)試”、“添加噪聲”、“對(duì)比度調(diào)整”、“圖像求反”和“圖像平滑”等基本功能。（3）圖像的對(duì)

25、比度調(diào)整2實(shí)施步驟1）討論、研究項(xiàng)目要求，明確項(xiàng)目?jī)?nèi)容；2）學(xué)習(xí)項(xiàng)目設(shè)計(jì)提示，分析算法；3）仿真算法，完成項(xiàng)目；4）項(xiàng)目演示、講解設(shè)計(jì)方案，完成項(xiàng)目評(píng)價(jià) 2實(shí)施步驟二、項(xiàng)目設(shè)計(jì)提示 （1）圖像測(cè)試 先將教師提供的圖像讀入工作空間，記下圖像尺寸和數(shù)據(jù)類型，利用hist函數(shù)繪制概率分布圖，注意橫坐標(biāo)的數(shù)值范圍和步長(zhǎng)；使用統(tǒng)計(jì)函數(shù)mean計(jì)算圖像均值。（2）圖像添加噪聲 噪聲信號(hào)可以由隨機(jī)矩陣函數(shù)實(shí)現(xiàn)，直接與圖像相加即可，注意相加后的值不要超過(guò)圖像的數(shù)據(jù)范圍，也不要小于0；如果加噪的效果不明顯，可增大隨機(jī)矩陣的元素?cái)?shù)值，例如乘以一個(gè)大于1的系數(shù)。二、項(xiàng)目設(shè)計(jì)提示 （1）圖像測(cè)試（3）圖像的對(duì)比度調(diào)整

26、（4）圖像求反 （5）圖像平滑 將圖像中除四個(gè)邊（第1行、末行、第1列、末列）的元素外，每個(gè)元素都用其8鄰域與其自身相加之和的平均值代替，這種平滑方法稱為均值濾波；如果是用這9個(gè)元素的中間值代替就稱為中值濾波。元素的8鄰域指在該元素上、下、左、右、對(duì)角和反對(duì)角位置上的八個(gè)元素。 （3）圖像的對(duì)比度調(diào)整【例8-2】使用均值濾波方法的圖像平滑clearclcI=imread(cameraman.tif); %讀入圖像，I為uin8類型subplot(131);imshow(I); title(原圖像); A=round(randn(256,256)*15); %隨機(jī)矩陣放大15倍，生 成噪聲I1=

27、I+uint8(A); %加入噪聲，A由double轉(zhuǎn)為uin8subplot(132);imshow(I1); title(加噪聲后的圖像);【例8-2】使用均值濾波方法的圖像平滑clearI2=double(I1);for i=2:255 for j=2:255 temp=0; for m=1:3 %均值濾波 for n=1:3 temp=temp+I2(i+m-2,j+n-2); end end I2(i,j)=round(temp/9); endendsubplot(133);imshow(uint8(I2); title(平滑操作后的圖像);I2=double(I1);MATLAB基

28、礎(chǔ)及應(yīng)用課件第7-8章 三、項(xiàng)目評(píng)價(jià) 圖像處理的效果與圖像本身有關(guān)，不同的圖像對(duì)同一種算法會(huì)有不同的表現(xiàn)?？蓮囊韵聨讉€(gè)方面評(píng)價(jià)：（1）主觀評(píng)價(jià) 觀察圖像處理的視覺(jué)效果，綜合多個(gè)觀察者的評(píng)價(jià)意見(jiàn)。（2）算法評(píng)價(jià) 主要評(píng)價(jià)算法是否正確、實(shí)現(xiàn)功能是否符合項(xiàng)目要求、有無(wú)功能擴(kuò)展、程序可讀性如何、算法是否簡(jiǎn)練、編寫是否規(guī)范、程序運(yùn)行效率如何等方面。（3）演示過(guò)程評(píng)價(jià) 主要評(píng)價(jià)演示效果如何、對(duì)算法理解程度如何、回答問(wèn)題是否準(zhǔn)確、語(yǔ)言是否流暢等方面。 三、項(xiàng)目評(píng)價(jià) 圖像處理的效果與圖像本身有關(guān)，不同的8.3 數(shù)字圖像置亂 圖像置亂是對(duì)圖像元素的位置按照某種規(guī)律（密鑰）重新排列，達(dá)到隱藏圖像真實(shí)內(nèi)容的目的，置

29、亂后的圖像可以根據(jù)同樣的規(guī)律（密鑰）恢復(fù)。一、項(xiàng)目說(shuō)明1項(xiàng)目要求（1）圖像的客觀評(píng)價(jià)（2）圖像置亂（3）置亂圖像恢復(fù)8.3 數(shù)字圖像置亂 圖像置亂是對(duì)圖像元素的位置按照某種2實(shí)施步驟1）討論、研究項(xiàng)目要求，明確項(xiàng)目?jī)?nèi)容；2）學(xué)習(xí)項(xiàng)目設(shè)計(jì)提示，分析算法；3）仿真算法，討論、評(píng)價(jià)、修改算法，并確定一個(gè)項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)方案；4）實(shí)現(xiàn)方案，完成項(xiàng)目；5）撰寫項(xiàng)目報(bào)告；6）項(xiàng)目演示、講解設(shè)計(jì)方案，完成項(xiàng)目評(píng)價(jià)。2實(shí)施步驟二、項(xiàng)目設(shè)計(jì)提示 （1）圖像的客觀評(píng)價(jià) 相關(guān)系數(shù)可以使用二維相關(guān)函數(shù)corr2實(shí)現(xiàn)；峰值信噪比的計(jì)算公式。式中： 大小為的原圖像 處理后的圖像二、項(xiàng)目設(shè)計(jì)提示 （1）圖像的客觀評(píng)價(jià)（2）圖像置亂

30、方案一：類似于撲克洗牌。將圖像的全部偶數(shù)行提出，構(gòu)成圖像1；再提出全部奇數(shù)行構(gòu)成圖像2，連接圖像1和圖像2，構(gòu)成與原圖像同樣尺寸的新圖像；對(duì)新圖像的列進(jìn)行同樣的操作。重復(fù)n次，滿足要求即可，n為密鑰。方案二：先將圖像變成單列矩陣A，使每一個(gè)圖像元素都有一個(gè)唯一的地址（單列矩陣的行號(hào)），再利用randperm（隨機(jī)排列整數(shù)矩陣）函數(shù)生成一個(gè)同樣長(zhǎng)度的單列矩陣B，該矩陣與原圖像的尺寸信息作為密鑰保存；建立一個(gè)與A、B等長(zhǎng)的單列矩陣C，C中存放以矩陣B的元素值為地址的矩陣A的元素。（3）置亂圖像恢復(fù) 需要知道置亂密鑰和置亂方案才能恢復(fù)出原圖像，用不同方案置亂的圖像需要用相應(yīng)的算法恢復(fù)。 （2）圖像置

31、亂【例8-3】圖像置亂算法（方案2）clearclcX=imread(cameraman.tif);subplot(121)imshow(X)title(原圖像) %顯示原圖像【例8-3】圖像置亂算法（方案2）clearA=X(:);B=randperm(65536); %生成隨機(jī)排列整數(shù) 矩陣，作為置亂密鑰C=zeros(65536,1);for i=1:65536 C(i)=A(B(i); %置亂，用密鑰重新排列 圖像矩陣endA=X(:); D=zeros(256);k=1;for i=1:256 %將單列矩陣轉(zhuǎn)換成與原圖像同樣尺寸的矩陣 for j=1:256 D(j,i)=C(k);

32、 k=k+1; endend D=zeros(256);subplot(122)imshow(uint8(D) %uint8(D)強(qiáng)制轉(zhuǎn) 換D的數(shù)據(jù)格式title(置亂后的圖像)imwrite(uint8(D),d:image.bmp,bmp) % 保存置亂后的圖像fid=fopen(d:test.bin,wb) %保存密鑰fwrite(fid,B,double)fclose(fid)subplot(122)MATLAB基礎(chǔ)及應(yīng)用課件第7-8章【例8-4】方案2的圖像恢復(fù)程序clearclcRD=imread(d:image.bmp,bmp); %讀入 置亂后的圖像subplot(121)im

33、show(RD)title(置亂后的圖像)fid=fopen(d:test.bin,rb) %讀入密鑰RB=fread(fid,65536,double);fclose(fid)【例8-4】方案2的圖像恢復(fù)程序clearRC=RD(:); %生成單列矩陣RA=zeros(65536,1);for i=1:65536 RA(RB(i)=RC(i); %恢復(fù)，用密鑰重 新排列置亂的矩陣EndX=zeros(256);k=1;RC=RD(:); for i=1:256 %將單列矩陣轉(zhuǎn)換成與原圖像 同樣尺寸的矩陣 for j=1:256 X(j,i)=RA(k); k=k+1; endendX=uin

34、t8(X);subplot(122)imshow(X)title(恢復(fù)的圖像)for i=1:256 MATLAB基礎(chǔ)及應(yīng)用課件第7-8章三、項(xiàng)目評(píng)價(jià)（1）客觀評(píng)價(jià) 利用峰值信噪比和相關(guān)系數(shù)等指標(biāo)評(píng)價(jià)圖像置亂效果和恢復(fù)效果。 （2）算法評(píng)價(jià) 主要評(píng)價(jià)算法實(shí)現(xiàn)方案的優(yōu)勢(shì)和缺陷，安全性如何？運(yùn)算時(shí)間是多少？有無(wú)實(shí)用價(jià)值等方面。（3）項(xiàng)目開(kāi)發(fā)文檔評(píng)價(jià) 主要評(píng)價(jià)文檔內(nèi)容是否完整、分析是否全面、結(jié)構(gòu)是否合理、語(yǔ)句是否通順、編輯排版是否規(guī)范等方面。（4）論述答辯過(guò)程評(píng)價(jià) 主要評(píng)價(jià)答辯態(tài)度如何、思路是否清晰、回答是否準(zhǔn)確、語(yǔ)言是否流暢、對(duì)算法不足方面有無(wú)認(rèn)識(shí)等方面。 三、項(xiàng)目評(píng)價(jià)8.4 數(shù)字水印技術(shù) 數(shù)字水

35、印就是將版權(quán)（或認(rèn)證）信息嵌入到多媒體數(shù)據(jù)中，但不影響原始數(shù)據(jù)的正常使用，目的是鑒別非法復(fù)制或盜用的數(shù)字圖像產(chǎn)品，主要用于數(shù)字產(chǎn)品的知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)、產(chǎn)品防偽等方面。一、項(xiàng)目說(shuō)明1項(xiàng)目背景介紹（1）數(shù)字水印分類1）按水印特性劃分2）按水印所附載的媒體劃分3）按水印的檢測(cè)過(guò)程劃分4）按水印的內(nèi)容劃分 8.4 數(shù)字水印技術(shù) 數(shù)字水印就是將版權(quán)（或認(rèn)證）（2）數(shù)字水印的評(píng)價(jià)1）隱蔽性是指原始圖像在嵌入水印后的改變程度?？梢杂迷紙D像與嵌入水印后的圖像進(jìn)行比較來(lái)確定其隱蔽性。2）魯棒性是指含有水印的圖像在經(jīng)過(guò)各種線性和非線性處理后，提取的水印與原始水印之間的差別。差別的大小常用來(lái)判斷待測(cè)圖像中是否存在水印

36、。3）水印容量是指水印的信息量。水印容量和魯棒性之間是相互矛盾的，水印容量的增加會(huì)帶來(lái)魯棒性的下降，對(duì)隱蔽性也有同樣的影響。 （2）數(shù)字水印的評(píng)價(jià)1）隱蔽性是指原始圖像在嵌入水印后的改變2項(xiàng)目要求 以一幅256256的256級(jí)灰度圖像woman作為原始圖像，以一幅256256的黑白圖像text.png的局部作為水印圖像。水印檢測(cè)不需要原始圖像，只需要密鑰；水印具有一定的隱藏性和魯棒性。（1）隱蔽性要求含有水印的圖像與原始圖像在視覺(jué)上無(wú)明顯改變、峰值信噪比大于30、相關(guān)系數(shù)大于0.95。提取的水印圖像與嵌入的水印圖像相關(guān)系數(shù)大于0.9，視覺(jué)上無(wú)明顯差別。（2）魯棒性要求含有水印的圖像經(jīng)過(guò)剪切、加噪聲、濾波、壓縮等處理后，提取的水印圖像在視覺(jué)上變化不大，與原水印的峰值信噪比大于30、相關(guān)系數(shù)大于0.85。（3）水印容量在滿足隱蔽性和魯棒性指標(biāo)的前提下，水印容量越多越好。2項(xiàng)目要求 以一幅256256的256級(jí)灰度圖像w3實(shí)施步驟1）討論、研究項(xiàng)目要求，明確項(xiàng)目?jī)?nèi)容；2）檢索、閱讀參考資料，學(xué)習(xí)項(xiàng)目設(shè)計(jì)提示；3）仿真算法，討論、評(píng)價(jià)、修改算法，并確定一個(gè)項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)方案；4）實(shí)現(xiàn)方案，完成項(xiàng)目；5）撰寫項(xiàng)目報(bào)告；6）項(xiàng)目演示、講解設(shè)計(jì)方案，完成項(xiàng)目評(píng)價(jià)。3實(shí)施步驟二、項(xiàng)目設(shè)計(jì)提示 （1）數(shù)字水印嵌入模型 （2）數(shù)字水印提取模型 二、項(xiàng)目設(shè)計(jì)提示 （1）數(shù)字水印嵌入模