应用matlab对图像信号进行频谱分析及滤波

应用Matlab对图像信号进行频谱分析及滤波

实验目的

1. 巩固所学的数字信号处理理论知识，理解信号的采集、处理、传输、显示和存

储过程；

2. 综合运用专业及基础知识，解决实际工程技术问题的能力； 3. 学习资料的收集与整理，学会撰写课程设计报告。

实验环境

1. 微型电子计算机（PC）； 2. 安装Windows 10操作系统，MATLAB7.0，Formatfactory，绘画板等开发工具。

实验原理

在Matlab软件平台下，读取和显示彩色图像数据的相关函数和调用方法如下：

实验内容和任务要求

1. 选取一张彩色图像（注意不能出现雷同，否则记为0分），提取图像的灰度值，

并显示出灰度图像。 2. 在图像中增加正弦噪声信号(自己设置几个频率的正弦信号)，显示出加入噪声信

号后的灰度图像。

3. 给定滤波器的性能指标，分别设计FIR和IIR数字滤波器，并画出滤波器的幅

频响应曲线。

4. 用自己设计的滤波器对含噪声图像信号进行滤波，显示出滤波后的灰度图像。 5. 对原始灰度图像、加入噪声信号的灰度图像和滤波后的灰度图像进行频谱分析

和对比，分析信号的变化。

1

实验分析

本实验要求用Matlab软件完成对图像信息的处理。 对于任

应用Matlab对含噪声语音信号进行频谱分析及滤波

应用Matlab对含噪声的语音信号进行频谱分析及滤波

一、实验内容

录制一段个人自己的语音信号，并对录制的信号进行采样；画出采样后语音信号的时域波形和频谱图；在语音信号中增加正弦噪声信号(自己设置几个频率的正弦信号)，对加入噪声信号后的语音信号进行频谱分析；给定滤波器的性能指标，采用窗函数法和双线性变换设计数字滤波器，并画出滤波器的频率响应；然后用自己设计的滤波器对采集的信号进行滤波，画出滤波后信号的时域波形和频谱，并对滤波前后的信号进行对比试听，分析信号的变化。

二、实现步骤

1．语音信号的采集

利用Windows下的录音机，录制一段自己的话音，时间在1 s内。然后在Matlab软件平台下，利用函数wavread对语音信号进行采样，（可用默认的采样频率或者自己设定采样频率）。

2．语音信号的频谱分析

要求首先画出语音信号的时域波形；然后对语音号进行快速傅里叶变换，得到信号的频谱特性。

在采集得到的语音信号中加入正弦噪声信号，然后对加入噪声信号后的语音号进行快速傅里叶变换，得到信号的频谱特性。并利用sound试听前后语音信号的不同。

分别设计IIR和FIR滤波器，对加入噪声信号的语音信号进行去噪，画出并分析去噪

实验二 应用FFT对信号进行频谱分析

20090401310074 海南大学

实验二 应用FFT对信号进行频谱分析

一、实验目的

1、进一步加深DFT算法原理和基本性质的理解(因为FFT只是DFT的一种快速算法， 所以FFT的运算结果必然满足DFT的基本性质)。

2、学习用FFT对连续信号和时域离散信号进行谱分析的方法，了解可能出现的分析误差及其原因，以便在实际中正确应用FFT。

二、实验原理

i.

模拟信号频率?和采样得到的数字信号频率?的关系：

???T??/fs

ii. DTFT与对应的理想采样信号的频谱之间的对应关系为：

^Xa(j?)?X(ejw)|???T

即DTFT与FT的关系为：

X(ej?)?1T??r???Xa[j(?T?2?Tr)]

就是说，只要知道了采样序列的频谱，就可以得到相应的连续信号的频谱。(满足耐奎斯特采样定理)

iii.

DFT是对离散时间序列的频域采样，是对ZT上单位圆上的均匀采样，或者是

DTFT上[0,2?]的等间距采样。当满足频域的采样定理时，便可以由频域的采样值恢复ZT或者是DTFT。所以能用DFT对信号进行频谱分析。当采样的点数足够时，便能用它的包络作为模拟信号的近似谱。近似的过程中，可能会有混

关于用MATLAB设计对信号进行频谱分析和滤波处理的程序

设计出一套完整的系统，对信号进行频谱分析和滤波处理；

1．产生一个连续信号，包含低频，中频，高频分量，对其进行采样，进行频谱分析，分别设计三种高通，低通，带通滤波器对信号进行滤波处理，观察滤波后信号的频谱。

2.采集一段含有噪音的语音信号（可以录制含有噪音的信号，或者录制语音后再加进噪音信号），对其进行采样和频谱分析，根据分析结果设计出一合适的滤波器滤除噪音信号。

只要有程序就可以了，谢谢各位了，提供点帮助喽！！没学过MATLAB，自学的，要做很难的这个就有点困难啦！！这两个题目随便哪个都可以.先谢谢啦!!好的答案会追加分的，目前我只有这么多了!

完整的程序 %写上标题

%设计低通滤波器： [N,Wc]=buttord()

%估算得到Butterworth低通滤波器的最小阶数N和3dB截止频率Wc [a,b]=butter(N,Wc); %设计Butterworth低通滤波器 [h,f]=freqz(); %求数字低通滤波器的频率响应 figure(2); % 打开窗口2

subplot(221); %图形显示分割窗口

plot(f,abs(h)); %

实验二 应用FFT对信号进行频谱分析

实验二 应用FFT对信号进行频谱分析

一、实验目的

1.加深对离散信号的DTFT和DFT的及其相互关系的理解。

2.在理论学习的基础上，通过本次实验，加深对快速傅立叶变换的理解，熟悉FFT算法及其程序的编写。

3.熟悉应用FFT对典型信号进行频谱分析的方法。

4.了解应用FFT进行信号频谱分析过程中可能出现的问题，以便在实际中正确应用FFT。 二、实验原理与方法

一个连续信号xa(t)

的频谱可以用他的傅立叶变换表示为：=

如果对该信号进行理想采样，可以得到采样序列：x(n)=Xa(nT) 同样可以对该序列进行Z变换，其中T为采样周期：X(z)=

ω

当Z=ejω的时候，我们就得到了序列的傅立叶变换：X(ej)=

其中称为数字频率，它和模拟域频率的关系为： 式中的fs是采样频率，上式说明数字频率是模拟频率对采样频率fs的归一化。同模拟域的情况相似，数字频率代表了序列值变化的速率，而序列的傅里叶变换为序列的频谱。序列的傅里叶变换和对应的采样信号频率具有下式的对应关系。

X(ejω)=

即序列的频谱是采样信号频谱的周期延拓。从上式可以看出，只要分析采样序列的频谱，就可以得到相应的连续信号频谱，就可以得到相应的连续信号的频谱。注意：这里的

◆技术前沿◆

文章编号：１００９－－０９４０（２０１０）－ｍ一∞１２

基于ＭＡＴＬＡＢ

实现对语音信号频谱分析

赵淑敏兰州交通大学电子与信息互程学院麓铡７３００７０

摘

要：语音信号处理技术是语音处理领域中新近发展起来的一个学科分支，ＭＡＴＬＡＢ是一个数据

分析和处理功能十分强大的工程实用软件，运用它来进行语音信号的采集、分析和处理相当便捷。文章介绍了在Ｍａｔｌａｂ环境中如何采集语音信号和语音信号采集后的频谱分析处理．并通过实例分析了语音信号处理的Ｍａｔｔａｂ。

关键字：ＭＡＴＬＡＢ语音信号频谱分析傅里叶变换

一．引言

随着计算机技术和信息技术的发展．语音交互已经成为人机交互的必要手段，而语音信号的采集和处理是人机交互的前提和基础。Ｍａｔｌａｂ是美国Ｍａｔｈ

Ｗｏｒｋｓ

＝．语音信号的采集

Ｗｉｎｄｏｗｓ附件的娱乐中有个录音机程序，通过它可以驱动声片采集．播放和简单处理语音信号。为了清晰的阐明对语音信号进行频谱分析．首先使用Ｗｉｎｄｏｗｓ的录音机功能可以用麦克风直接录制一段女声”世界上最遥远的足巨离不是生与死．而是我就站在你面前你确不知道我爱你”，并保存为ＷＡＶ格式文件．供ＭＡＴＬＡＢ相关函数直接读取．写入或播放。本文以ＷＡＶ格式语音信号作为分析处理的输入数据。

例：在

生物医学信号处理大作业

题目：语音信号的滤波与频谱分析

学生姓名 学院名称 精密仪器与光电子工程 专 业 学 号

一、实验目的

语音信号的滤波与频谱分析

录制自己的一段语音：“天津大学精密仪器与光电子工程学院生物医学工程X班XXX, College of precision instrument and opto-electronics engineering, biomedical engineering”，时间控制在15秒到30秒左右；利用wavread函数读入语言信号，记住采样频率。

二、实验过程

（1）求原始语音信号的特征频带：可以分别对一定时间间隔内，求功率谱（傅里叶变换结果取模的平方）并画出功率谱。

（2）根据语音信号频谱特点，设计FIR或IIR滤波器，分别画出滤波器幅频和相频特性曲线。说明滤波器特性参数。用设计的滤波器对信号滤波，画出滤波后时域波形。用sound函数回放语音信号。

（3）求出特征频段语音信号随时间变化的曲线（每隔0.05秒求一次功率谱，连接成曲线）。

（4）选做：语谱图：横轴为时间，纵轴为频率，灰度值大小表示功率

龙源期刊网 http://www.qikan.com.cn

连续非周期信号频谱分析及Matlab实现

作者：谢海霞 孙志雄

来源：《现代电子技术》2013年第11期

摘 要： 为了便于计算机辅助计算复杂的连续信号频谱，经常采用DFT方法。DFT不仅能反映信号的频域特征更便于用计算机处理。这里先对连续非周期信号做离散化处理，然后截短得到有限长序列，最后做DFT变换。针对常用信号DFT谱分析的原理及谱分析中的相关问题进行了较为深入的探讨，并结合实例用Matlab仿真软件进行了分析和验证。 关键词： DFT； 频谱分析； Matlab； 矩形窗； Hamming窗

中图分类号：TN911.72?34 文献标识码： A 文章编号： 1004?373X（2013）11?0053?04 0 引 言

频谱分析在数字信号处理中用途广泛：如滤波、检测等方面，这些都需要DFT（Discrete Fourier Transform）运算[1?3]。信号的Fourier变换建立了信号的时域与频域之间的一一对应关系，可以借助DFT来分析。有限长序列的DFT可以由数字方法直接计算，且DFT存

《数字信号处理与DSP应用》

课程论文

论 文 题 目： 基于DSP用FFT变换 进行频谱分析

作 者： 仇亚军

学 号： 2011160901

专 业： 集成电路工程

班 级： 机电6班

课程指导教师： 黄乡生

基于DSP用FFT变换进行分析

摘要： 随着计算机和微电子技术的飞速发展，基于数字信号处理的频谱分析已

经应用到各个领域并且发挥着重要作用。信号处理方法是当前机械设备故障诊断中重要的技术基础之一，分析结果的精确程度是诊断成功与否的关键因素。研究频谱分析是当前主要的发展方向之一。数字信号处理基本上从两个方面来解决信号的处理问题：一个是时域方法，即数字滤波；另一个是频域方法，即频谱分析.

本文主要介绍了离散傅里叶变换以及快速傅里叶变换，通过对DFT以及FFT算法进行研究，从基础深入研究和学习，掌握FFT算法的关键。通过对DSP芯片工作原理以及开发环境的学习，

用FFT对信号作频谱分析 1．实验目的

学习用FFT对连续信号和时域离散信号进行谱分析的方法，了解可能出现的分析 误差及其原因，以便正确应用FFT。 2. 实验原理

用FFT对信号作频谱分析是学习数字信号处理的重要内容。经常需要进行谱分析的信号是模拟信号和时域离散信号。对信号进行谱分析的重要问题是频谱分辨率D和分析误差。频谱分辨率直接和FFT的变换区间N有关，因为FFT能够实现的频率分辨率是，因此要求。可以根据此式选择FFT的变换区间N。误差主要来自于用FFT作频谱分析时，得到的是离散谱，而信号（周期信号除外）是连续谱，只有当N较大时离散谱的包络才能逼近于连续谱，因此N要适当选择大一些。

周期信号的频谱是离散谱，只有用整数倍周期的长度作FFT，得到的离散谱才能代表周期信号的频谱。如果不知道信号周期，可以尽量选择信号的观察时间长一些。 对模拟信号进行谱分析时，首先要按照采样定理将其变成时域离散信号。如果是模拟周期信号，也应该选取整数倍周期的长度，经过采样后形成周期序列，按照周期序列的谱分析进行。

3．实验步骤及内容

（1）对以下序列进行谱分析。