MATLAB实用教程 教学课件 作者 张磊 郭莲英 丛滨09.ppt

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1、1第九章数据处理MATLAB/Simulink的推出得到了各个领域专家学者的关注，其强大的扩展功能为各个领域的应用提供了基础，为各个层次的研究人员提供了有力的工具。本章将介绍MATLAB在信息处理、图像处理和声音处理等领域的应用。2本章主要内容9.1信息处理领域9.2图像处理领域9.3数字语音信号处理领域39.1信息处理领域在计算机中，所有的信号都是离散信号，因此在使用MATLAB/Simulink进行信号处理之前，首先要通过相关课程学习离散时间信号处理的有关理论，如Z变换、离散傅立叶变换和数字滤波器等。MATLAB提供了信息处理工具箱（SignalPro

2、cessingToolbox），并且Simulink提供了信息处理模型集（SignalProcessingBlockset）。当然，在信号处理过程中还需用到MATLAB和Simulink的其他功能。9.1.1工具箱介绍信号处理工具箱将大量函数分成若干类，以方便按功能查找，以下列出主要的类。1．波形产生（WaveformGeneration）2．滤波器分析（FilterAnalysis）3．滤波器实现（FilterImplementation）4．线性系统变换（LinearSystemTransformations）5．FIR滤波器设计（FIRDigital

3、FilterDesign）46．IIR滤波器设计（IIRDigitalFilterDesign）7．IIR滤波器的阶评估（IIRFilterOrderEstimation）8．变换（Transforms）9．统计信号处理和谱分析（StatisticalSignalProcessingandSpectralAnalysis）10．窗函数（Windows）11．参数化建模（ParametricModeling）12．特殊操作（SpecializedOperations）13．模拟低通滤波器原型（AnalogLowpassFilterPrototypes）14．

4、模拟滤波器设计（AnalogFilterDesign）15．模拟滤波器转换（AnalogFilterTransformation）16．滤波器离散化（FilterDiscretization）17．模对数倒谱分析（CepstralAnalysis）18．线性预测（LinearPrediction）19．多速信号处理（MultirateSignalProcessing）20．图形用户界面（GraphicalUserInterfaces）59.1.2模型集介绍信号处理模型集将大量模块分成若干类，以方便按功能查找，以下列出主要的类。1．评估工具（Estimati

5、on）2．滤波工具（Filtering）3．数学函数（MathFunctions）4．输入输出接口（Platform-SpecificI/O）5．调制解调器（Quantizers）6．信号管理（SignalManagement）7．信号操作（SignalOperations）8．信号处理信宿（SignalProcessingSinks）9．信号处理信源（SignalProcessingSources）10．统计工具（Statistics）11．信号转换工具（Transform）69.1.3实例例9.1计算如下所示的离散系统单位脉冲响应（计算64个采样点）。

6、Simulink模型可以如图9-1所示。图中各模块可根据注释名称在Simulink模块库中找到，模块SignalFromWorkspace需设置属性Signal为[1zeros(1,63)]；模块DiscreteTransferFcn需设置属性NumeratorCoefficients为[0.20.10]和DenominatorCoefficients为[1-0.4-0.5]；模块Reshape需设置属性Outputdimensionality为1-Darray；Simulink的配置参数中将StartTime设置为1，StopTime设置为64，Solv

7、erType设置为Fixed-step，Solver设置为discrete。7运行该模型，并在命令窗口输入如下代码：figurestem(yout)运行结果如图9-2所示。M文件的具体代码序列如下：b=[0.20.10];a=[1-0.4-0.5];h=impz(b,a,64);%计算脉冲响应figurestem(h)title('IMPZfunction')运行结果也如图9-2所示。8例9.2对信号进行快速傅立叶变换，Simulink模型中可以用模块来实现该功能，它等同于y=fft(u)的M文件的代码。从这个例子说明，两种计算和仿真的方式有时是完全等价的

8、。基于MATLAB的FIR滤波器的设计有多种方法，包括窗函数法（对