C0x012.信息处理实验教程(实验)

信息处理实验课程教学大纲 一、实验类别：专业实验 课程学分：2 二、实验总学时：32 三、应开实验个数：实验总学时为 32 学时的个数 必开实验个数：0 选开实验个数：10 四、适用专业：理工科各专业 五、实验成绩评定方法：

平时成绩×60%+考试成绩×40%，平时成绩由操作情况与实验报告成绩综合考虑，考试方式可单独采用操作考试、笔试或撰写小论文。

六、实验成绩占课程总成绩比例：100％ 七、实验教材或自编指导书：《光电检测与信息处理技术》（自编）八、实验项目：

实验编号 实验项目名称 实验类型 实验学时 要求 实验一 Matlab 基础与矩阵运算 验证性 4 必开 实验二 程序设计及 M 文件的开发 综合性 4 选开 实验三 2D 图形、3D 图形绘制实验 综合性 4 选开 实验四 利用 FFT 分析信号频谱 综合性 4 选开 实验五 窗函数法实现 FIR 滤波器 设计性 6 选开 实验六 图像信息处理基本操作 验证性 6 选开 实验七 图像信息滤波 设计性 6 选开 实验八 图像压缩编码 设计性 8 选开 实验九 语音信息处理基本操作 综合性 6 选开 实验十 语音识别 设计性 8 选开 实验一 Matlab 基础与矩阵运算 学时：4（一）实验类型：验证性（二）实验目的：

1．掌握 MATLAB 软件的掌握 MATLAB 程序输入、编辑、编译调试方法。

2．掌握矩阵运算方法。

（三）实验内容：

1．认识及应用 MATLAB 语言的在线帮助、基本语法规则及基本操作命令，2．学会在 MATLAB 中进行矩阵运算和数组运算。

（四）要 求：必开（五）每组人数：2～3（六）主要仪器设备及套数：高性能通用计算机、MATLAB平台，48 套以上（七）所属实验室：电子技术实验室 实验二 程序设计及 M 文件的开发 学时：4

（一）实验类型：综合性（二）实验目的：

掌握 MATLAB 程序程序设计和调试方法，掌握 M 文件的开发方法。

（三）实验内容：

使用 MATLAB 的命令窗，编写数学计算函数，并生成 M 文件。

（四）要 求：选开（五）每组人数：2～3（六）主要仪器设备及套数：高性能通用计算机、MATLAB平台，48 套以上（七）所属实验室：电子技术实验室 实验三 2D 和 3D 图形绘制 学时：4（一）实验类型：验证性（二）实验目的：

掌握二维、三维图形的绘制。

（三）实验内容：

1．绘制二维函数的图像 2．绘制三维函数的图像。

3．绘制统计直方图。

（四）要 求：选开（五）每组人数：2～3（六）主要仪器设备及套数：高性能通用计算机、MATLAB平台，48 套以上（七）所属实验室：电子技术实验室 实验四 利用 FFT 分析信号频谱 学时：4（一）实验类型：综合性（二）实验目的：

1．进一步加深离散傅立叶变换的理解； 2．应用离散傅立叶变换 DFT 分析连续信号的频谱； 3．深刻理解利用 DFT 分析连续信号的频谱的原理、分析中出现的现象及解决的方法。

（三）实验内容：

1．已知连续复合余弦信号（周期信号），确定信号的基频、基本周期和采样点数。

2．利用 FFT 分析连续时间指数信号的幅度谱； 3．利用 FFT 分析两个频率接近的余弦信号复合成的周期信号的频谱，确定是否有小信号存在。

（四）要 求：选开（五）每组人数：2～3（六）主要仪器设备及套数：高性能通用计算机、MATLAB平台，48 套以上（七）所属实验室：电子技术实验室 实验五 窗函数法实现 FIR 滤波器 学时：6（一）实验类型：综合性

实验目的：

1．掌握线性相位 FIR 系统的时域及频域特性。

2．掌握 FIR 数字滤波器设计的窗口法和频率取样法。

3．了解 FIR 数字滤波器优化设计的基本概念。

（三）实验内容：

1．FIR 滤波器的基本结构及 MATLAB 实现； 2．FIR 滤波器的时域特性和频域特性 2 维显示。

3．应用 FIR 滤波器对信号进行滤波（四）要 求：选开（五）每组人数：2～3（六）主要仪器设备及套数：高性能通用计算机、MATLAB平台，48 套以上（七）所属实验室：电子技术实验室 实验六 图像信息处理基本操作 学时：6（一）实验类型：设计性（二）实验目的：

1．掌握一幅灰度图像的直方图； 2．对灰度图像进行简单的灰度线形变换；（三）实验内容：

1．计算出一幅灰度图像的直方图 2．对灰度图像进行简单的灰度线形变换，3．看其直方图的对应变化和图像对比度的变化。

4．图像二值化（选取一个域值，(5)将图像变为黑白图像）（四）要 求：选开（五）每组人数：2～3（六）主要仪器设备及套数：高性能通用计算机、MATLAB平台，48 套以上（七）所属实验室：电子技术实验室 实验七 图像信息滤波 学时：6（一）实验类型：设计性（二）实验目的：

1．掌握平滑滤波。平滑：平滑的目的是模糊和消除噪声。平滑是用低通滤波器来完成，在空域中全是正值。

2．掌握锐化滤波。锐化：锐化的目的是增强被模糊的细节。锐化是用高通滤波器来完成，在空域中，接近原点处为正，在远离原点处为负。

3．利用模板进行图象增强就是进行模板卷积。

（三）实验内容：

1．利用二个低通邻域平均模板（3×3 和 9×9）对一幅图象进行平滑，验证模板尺寸对图象的模糊效果的影响。

2．利用一个低通模板对一幅有噪图象（GAUSS 白噪声）进行滤波，检验两种滤波模板（分别使用一个 5×5 的线性邻域平均模板和一个非线性模板：3×5 中值滤波器）对噪声的滤波效果。

3．选择一个经过低通滤波器滤波的模糊图象，利用 sobel 和 prewitt 水平边缘增强高通滤波器（模板）对其进行高通滤波图象边缘增强，验证模板的滤波效果。

4．选择一幅灰度图象分别利用 一阶 Sobel 算子和二阶 Laplacian 算子对其进行边缘检测，验证检测效果。3．用溴钨灯作白光源，搭建 4F 系统，放入 θ 调制板（图像已经被一定角度的光栅所调制），在傅里叶焦平面上制作滤波器，实现假彩色编码，得到彩色的输出像。

（四）要 求：选开（五）每组人数：2～3（六）主要仪器设备及套数：高性能通用计算机、MATLAB平台，48 套以上（七）所属实验室：电子技术实验室 实验八 图像压缩与编码 学时：8（一）实验类型：设计性 实验目的：

1．现基本 DCT 的压缩和编码； 2．学习图像分块二维余弦变换和 DCT 系数量化方法。

（三）实验内容：

1．首先图像通过分块 DCT 变换； 2．使用量化表对 DCT 系数进行量化； 3．对量化后的系数进进行 Zig-Zig 扫描； 4．对系统进行有损压缩，去除冗余，减少数据量。

5．对图像进行解压，恢复和重建图像。

（四）要 求：选开（五）每组人数：2～3（六）主要仪器设备及套数：高性能通用计算机、MATLAB平台，48 套以上（七）所属实验室：电子技术实验室 实验九 语音信息处理基本操作 学时：6（一）实验类型：设计性（二）实验目的：

掌握应用 MATLAB 处理语音技术的基本方法和应用。

（三）实验任务：

在 MATLAB平台上录入语音，读写语音文件，截取语音波形，对语音进行傅立叶编码，获取语音的频谱图。

（五）每组人数：2～3（六）主要仪器设备及套数：高性能通用计算机、MATLAB平台，48 套以上（七）所属实验室：电子技术实验室 实验十 语音识别 学时：8（一）实验类型：综合性（二）实验目的：

1．了解语音识别技术的基础。

2．掌握简单语音识别实验方法。

（三）实验内容：

1．语音信号的特征提取。

2．简单语音信号识别，十个数字的语音识别。

（四）要 求：选开（五）每组人数：2～3（六）主要仪器设备及套数：高性能通用计算机、MATLAB平台，48 套以上（七）所属实验室：电子技术实验室

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