数字图像处理实验全

数字图像处理实验全（精选9篇）

数字图像处理实验全 篇1

以下图为线索连接本门课程的内容：

xa(t)数字信号前置滤波器A/D变换器处理器D/A变换器AF（滤去高频成分）ya(t)x(n)

一、时域分析

1． 信号

 信号：模拟信号、离散信号、数字信号（各种信号的表示及关系） 序列运算：加、减、乘、除、反褶、卷积  序列的周期性：抓定义

njwna、e(n)（可表征任何序列）cos(wn)u(n)、 典型序列：、、RN(n)、x(n)x(m)(nm)

m特殊序列：h(n)2． 系统

 系统的表示符号h(n) 系统的分类：y(n)T[x(n)]

线性：T[ax1(n)bx2(n)]aT[x1(n)]bT[x2(n)] 移不变：若y(n)T[x(n)]，则y(nm)T[x(nm)] 因果：y(n)与什么时刻的输入有关 稳定：有界输入产生有界输出

 常用系统：线性移不变因果稳定系统  判断系统的因果性、稳定性方法  线性移不变系统的表征方法：

线性卷积：y(n)x(n)*h(n)

NMk差分方程： y(n)ak1y(nk)bk0kx(nk)3． 序列信号如何得来？

xa(t)x(n)抽样

 抽样定理：让x(n)能代表xa(t) 抽样后频谱发生的变化？  如何由x(n)恢复xa(t)？

sin[xa(mT)T(tmT)]

xa(t)=mT

(tmT)

二、复频域分析（Z变换）

时域分析信号和系统都比较复杂，频域可以将差分方程变换为代数方程而使分析简化。A． 信号 1．求z变换

定义：x(n)X(z)x(n)znn

收敛域：X(z)是z的函数，z是复变量，有模和幅角。要其解析，则z不能取让X(z)无穷大的值，因此z的取值有限制，它与x(n)的种类一一对应。

 x(n)为有限长序列，则X(z)是z的多项式，所以X(z)在z=0或∞时可能会有∞，所以z的取值为：0z；

 x(n)为左边序列，0zRx，z能否取0看具体情况；

 x(n)为右边序列，Rxz，z能否取∞看具体情况（因果序列）；  x(n)为双边序列，RxzRx 2．求z反变换：已知X(z)求x(n)

 留数法

 部分分式法（常用）：记住常用序列的X(z)，注意左右序列区别。 长除法：注意左右序列 3．z变换的性质：

 由x(n)得到X(z)，则由x(nm)zmX(z)，移位性；  初值终值定理：求x(0)和x()；

 时域卷积和定理：y(n)x(n)*h(n)Y(z)X(z)H(z)；  复卷积定理：时域的乘积对应复频域的卷积；  帕塞瓦定理：能量守恒



nx(n)212X(ejw)dw2

4．序列的傅里叶变换

公式：X(ejw)x(n)enjwn

x(n)12X(ej)ejnd

注意：X(ejw)的特点：连续、周期性；X(ejw)与X(z)的关系 B． 系统

由h(n)H(z)，系统函数，可以用来表征系统。

 H(z)的求法：h(n)H(z)；H(z)=Y(z)/X(z)；  利用H(z)判断线性移不变系统的因果性和稳定性  利用差分方程列出对应的代数方程

MNMy(n)ak1y(nk)kbk0x(nk)kY(z)X(z)bk0Nkzk

k1ak1zk 系统频率响应H(ejw)：以2为周期的的连续函数



H(e)jwh(n)enjwn

H(ejw)h(n)enjwn，当h(n)为实序列时，则有H(ejw)=H*(ejw)

三、频域分析

根据时间域和频域自变量的特征，有几种不同的傅里叶变换对

 时间连续，非周期频域连续（由时域的非周期造成），非周期（由时域的连续造成）； X(j)x(t)ejtdt

x(t)12X(j)ejtd

 时间连续，周期频域离散，非周期

X(jk0)1T0T0/2x(t)ejk0tdt

T0/2x(t)X(jk0)ejk0t

 时间离散，非周期频域连续，周期



X(e)jwx(n)enjwn

x(n)12X(ej)ejnd，wT（数字频率与模拟频率的关系式）

 时间离散，周期频域离散，周期

~X(k)N1n0~x(n)ej2Nkn~x(n)W

knNn0N11~x(n)NN1n0~X(k)ej2Nkn1NN1n0~knX(k)WN

 本章重点是第四种傅里叶变换-----DFS  注意：

x(n)和X(k)都是以N为周期的周期序列； 1）~x(n)和X(k)的定义域都为（,）

2）尽管只是对有限项进行求和，但~；

~~~例如：k0时，X(0)N1x(n)

n0~~k1时，X(1)N1n0~x(n)ej2Nn

2NNnN1~kN时，X(N)N1n0j~x(n)en02N~~x(n)=X(0)

~kN1时，X(N1)N1n0~x(n)ej(N1)n~X(1)

x(n)也有类似的结果。x(n)和X(k)一

同理也可看到~可见在一个周期内，~~一对应。

 比较X(e)jwx(n)enjwn~和X(k)N1n0~x(n)ej2Nkn~x(n)W，当x(n)knNn0N1x(n)的一个周期内有定义时，即x(n)=~x(n)，0nN1，则在只在~N12Nj2Nk时，X(ejw)X(k)。

1,kr 0,kr~ en0(kr)nx(n)和X(k)的每个周期值都只是其主值区间的周期延拓，所以求和 因为~~在任一个周期内结果都一样。

 DFT：有限长序列x(n)只有有限个值，若也想用频域方法分析，它只属于序列的傅里叶变换，但序列的傅氏变换为连续函数，所以为方便计算机处理，也希望能像DFS一样，两个域都离散。将x(n)想象成一个周期x(n)的一个周期，然后做DFS，即 序列~

~X(k)N1n0~x(n)ej2NknN1n0x(n)ej2Nkn

x(n)只有x(n)，不是真正的周期序列，但因为求和只需N注意：实际上~个独立的值，所以可以用这个公式。同时，尽管x(n)只有N个值，但依上式求出的X(k)还是以N为周期的周期序列，其中也只有N个值独立，这样将~X(k)规定在一个周期内取值，成为一个有限长序列，则会引出

N1j2Nkn~DFT X(k)x(n)en0RN(k)

x(n)1NN1n0X(k)ej2NknRN(n)

比较：三种移位：线性移位、周期移位、圆周移位

三种卷积和：线性卷积、周期卷积、圆周卷积

重点：1）DFT的理论意义，在什么情况下线性卷积=圆周卷积 2）频域采样定理：掌握内容，了解恢复

3）用DFT计算模拟信号时可能出现的几个问题，各种问题怎样引起？

混叠失真、频谱泄漏、栅栏效应

 FFT：为提高计算速度的一种算法

1）常用两种方法：按时间抽取基2算法和按频率抽取基2算法，各自的原理、特点是什么，能自行推导出N小于等于8的运算流图。2）比较FFT和DFT的运算量； 3）比较DIT和DIF的区别。

四、数字滤波器（DF）

一个离散时间系统可以用h(n)、H(z)、差分方程和H(ejw)来表征。问题：

1、各种DF的结构

2、如何设计满足要求指标的DF？

3、如何实现设计的DF？

A． 设计IIR DF，借助AF来设计，然后经S---Z的变换即可得到。

1）脉冲响应不变法：思路、特点 2）双线性变换法：思路、特点、预畸变 3）模拟滤波器的幅度函数的设计 B． 设计FIR DF 1）线性相位如何得到？条件是什么？各种情况下的特点。2）窗函数设计法：步骤、特点 3）频率抽样法：步骤、特点 C． 实现DF

Ma

标准形式：H(z)k0Nkzk

数字图像处理实验全 篇2

传统教学中,学生要完成实验任务却难以解决设备资源和时空限制。随着计算机科学的发展,仿真和虚拟技术有了迅速发展,建立虚拟实验平台成为解决实验室诸多弊端的发展方向。经过不断探索,国内外都有了重大突破和实际应用。

从技术层面分析,虚拟仿真大致有基于VRML技术、Active技术、Java技术、Flash技术实现,通过综合分析研究,Flash Builder相比其他虚拟仿真技术具有很多优势:开发周期短,交互性强,对操作系统和浏览器兼容性强等。充分利用其强大的交互能力和方便的互联网支持,设计出了全交互式、网络化数字电路虚拟实验室,实现了基本逻辑电路设计功能,并能对元件进行方便的操作及电路的保存和还原功能,并具有很好的开放性和可扩展性。虚拟实验室的应用减少了教学硬件的资金投入,方便了学生的学习,有利于培养学生的动手能力,促进了教学手段的改革。

1 Flash Builder概述

FB是由Adobe公司开发的RIA平台,涵盖了支持富客户端技术开发和部署的一系列技术组合。只要客户端安装了Flash Player就可以体验富客户端应用,而目前世界上95%的计算机都安装有Flash播放器,FB项目最终编译成的swf文件在Flash Player中是以字节码形式运行,执行效率远远高于浏览器解析执行的JavaScript。不论技术上还是界面处理上,Flex技术堪称目前开发RIA程序最为成熟的技术之一。 FB是一个高效、免费的开源框架,可以通过智能编码、交互式遍历调试以及可视设计用户界面布局等功能加快了应用程序的开发。

FB包括MXML语言和ActionScript语言,一般情况下,FB应用程序是由MXML和ActionScript编写,其中MXML语言便于用户界面设计,而ActionScript语言主要用于客户端逻辑及程序控制处理,并且MXML语言和ActionScript语言都具备访问FB类库的能力,利用类库中的组件、管理器辅助开发,极大提高了开发效率,改善了应用程序。 FB编译器可以把MXML、ActionScript程序及通过它们相关联的FB类库编译成为swf,由Flash Player在客户端执行swf文件实现对应用的访问。

FB具有很多应用程序的开发优势,第一,不需要进行浏览器兼容测试, 不论你用什么样的操作系统和浏览器,只要安装了合适的Flash Player版本就能对FB应用程序进行访问;第二,支持完全自定义皮肤,能设计出绚丽的视觉效果;第三,与Flash无缝衔接,完成复杂动画效果;第四,具有强大的数据展示方式;第五,拥有功能强大的组件和特效,具有丰富的表现力;第六,可以创建突破平面限制的应用;第七,良好的数据传递和处理机制;第八,丰富的人机交互方式,便于开发逻辑性较强的应用。

2 数字电路虚拟实验室设计与实现

2.1 设计方案

数字电路分为组合逻辑电路和时序逻辑电路两大部分,此针对组合逻辑电路进行分析研究,数字电路的特点就是逻辑性强,侧重处理布尔类型数据的逻辑运算,主要由输入电平、逻辑元件、输出元件等组成[1]。实现数字电路虚拟实验室设计的关键是分析电路元件功能属性、电路工作原理、电路排错等。另外,实验平台要便于学生操作和师生互动学习。

设计方案具体如下:第一,构建元件库,首先在元件基类中定义元件公有属性和方法,然后各个具体元件类继承元件基类,并根据需要在其中定义自身属性和方法或者重写父类属性和方法,另外,需要单独定义电路板类和导线类;第二,实现电路连线和电路排错功能,排错包括连线实时排错和电路完整性检错;第三,电路元件和导线的常规操作,例如,元件和导线的任意拖动,元件和导线的添加和删除等[4](该部分功能实现比较简单,设计实现部分没做分析);第四,实现电路的保存和打开功能,以便学生分时段进行电路设计[5];第五,实现实验平台的网络化,实现用户管理和在线交流功能。

2.2 设计实现

2.2.1 构建元件库

基于ActionScript类的编程思想设计元件库,首先构造元件接口IElement,其中定义了元件的输入、输出和运算的空方法,然后Element类继承此接口,并具体设定了元件的大小、元件管脚形状和分布规律等公共属性,而后在Element类基础上构造了电平类LevelElement、输出类OutElement、与门类AndElement、或门类OrElement、非门类NotElement和与非门类AndNotElement和异或类XNorElement等,并且单独定义了电路板类和导线类,电路板类主要实现在电路板内鼠标按下、弹起及移动时,实现对元件和导线的相应操作,本文不再做分析。通过基于类的编程思想,实现了元件类程序与主程序的分离,便于后期维护和元器件扩展,为便于虚拟实验室设计,逻辑元件管脚默认低电平[7],元件类Element程序如下:

2.2.2 导线的连接和电路排错

首先定义一个导线类,鼠标只有单击到管脚区域时才能画线,并且实现了导线动态跟随被移动的元件。实时排错是在连线的过程中根据数字电路连线规则在元件类中编程实现,部分连线规则如下:元件输入管脚和元件输入管脚不能相连,元件输出管脚和元件输出管脚不能相连,一个元件输入管脚只能连接一个输入信号等等;同时也实现了电路完整性检错,其实现程序在主程序中,主要检查电路是否缺少电平元件及元件管脚是否均连接了导线等错误,保证设计电路的完整性。导线类的重要部分程序如下[8]:

2.2.3 电路的保存和打开

学生设计电路很多时候需要对对电路进行保存,并根据需要再次打开设计的电路,此结合xml语言,通过xml遍历元件和导线信息并保存其属性信息,反之,根据xml节点信息可以在电路板上还原电路结构。实现电路保存和打开功能的程序如下[9]:

2.2.4 在线交流设计

学生进行实验时,经常需要进行相互交流和讨论,老师也需要在线答疑及安排实验内容,这些都可以在聊天室完成。因此采用FMS设计聊天室,实现虚拟实验室在线交流功能。

3 数字电路虚拟实验室设计效果

3.1 全交互式虚拟实验平台

虚拟实验室的整体布局及实例如图1所示,右下方最大的区域是电路板,其内部的网格便于元件的布局,拖进的元件会自动吸附至最近的网格线。左边是电路器件栏,这些元件可以根据需要按下鼠标拖进电路板,顶部几个按钮依次是导出导入功能按钮,清空实验室功能按钮,删除元件、导线功能按钮、聊天室功能按钮和全屏功能按钮。导出按钮实现设计的电路以XML格式保存到用户本地文件,可以保存器件的类型、位置(x和y坐标)和ID号,以及导线从哪个元件引出,连至哪个元件及导线ID号。导入按钮可以根据保存的电路XML文件信息还原电路。 清空按钮可以清空电路板上已经存在但不需要的元件和导线,删除按钮可以删除某个不需要的元件和导线,使能时(鼠标单击到元件或器件时)显示黑色,不使能时(鼠标未单击到元件或器件时)显示灰色。单击聊天室按钮可以进入聊天室,实现在线交流,全屏按钮可以提供更大的实验操作空间和更好的视觉效果。

图1中连接了一个数字电路实例,从左到右依次是6个输入(假设从上至下序号为1至6),6个逻辑元件和1个输出元件,逻辑表达式是:Y=((I1&&I2)⊕(I3||I4))(!(I5&&I6)),程序设定高电平时管脚显示红色,低电平时管脚显示黑色,单击管脚实现连接导线,当连线不符合电路规则时会提示错误。该电路的XML文件如下:

该xml文件根节点data下有2个子节点,分别是元件节点elements和导线节点lines,节点elements中存储的是电路所有的元件信息,包括元件类型、坐标和ID号,节点lines中存储的是电路所有的导线信息,包括两端连接的元件ID号和导线ID号。

3.2 在线交流平台

聊天室测试成功界面如图2所示,左边是在线用户名,右边是聊天信息框,其顶部是登陆框,底部是发送信息框。在线的用户可以由FMS进行管理,在此交流平台学生可以相互交流技术问题,老师可以在线答疑和布置实验内容。

4 结 语

以往基于flash技术的数字电路虚拟实验室大部分是半交互的或者演示性的,而且多是单机版的,即使是交互式的,其元件多是基于帧的思想进行设计,元件库的扩展和后期维护比较困难。此数字电路虚拟实验室的元件是基于类的思想进行设计,易于元件库的扩展和后期维护,实现了全交互式和网络化。此平台是基于flash技术设计数字电路虚拟实验室的一个创新。目前器件栏的元件数量还很有限,需要进一步扩展,以实现更多虚拟实验设计。

摘要：RIA(富互联网应用)近几年得到了迅速发展,并具有诸多优势,特别是adobe公司的开发的flash builder最具发展优势,并得到了广泛应用。提出以Flash Builder(简称FB)为客户端实现虚拟实验室的前台设计,并实现电路设计的保存和打开;结合FMS(Flash Media server)设计在线聊天室,便于用户技术交流;以集成软件XAMPP实现虚拟实验室网络化和用户管理;通过理论研究和具体设计,实现数字电路虚拟实验室的全交互式。与半交互式和单机版的虚拟实验室相比有明显优势,此实验平台实现了更好的人机交互效果和便于应用推广,促进了教学手段的多元化和信息化。

关键词：Flash Builder,虚拟实验室,网络化,聊天室,全交互式

参考文献

[1]路明礼.数字电子技术[M].武汉:武汉理工大学出版社,2005.

[2]王树昆,赵晓巍.数字电子技术基础[M].2版.北京:中国电力出版社,2010.

[3]宋善德,等.数字逻辑虚拟实验系统的研究与设计[J].计算机工程与科学,2004,26(7):79-96.

[4]杨灵芝,胡润萍,李莹.中学虚拟电路实验系统的设计[J].电脑知识与技术,2009,34(5):9727-9728.

[5]罗卫东.用Flash AS3设计与实现电路实验仿真课件[J].物理教师,2008,29(9):48-49.

[6]郑阿奇.PHP实用教程[M].北京:电子工业出版社,2009.

[7]孙颖.Flash ActionScript3殿堂之路[M].北京:电子工业出版社,2007.

[8]张亚飞,等.至理:精通Flex网络开发技术:整合ActionScript/JavScrript/Ajax动态网站[M].电子工业出版社,2009.

[9]陈爽,付凯.Flex与ActionScript程序开发[M].1版.北京:清华大学出版社、北京交通大学出版社,2010.

数字图像处理实验平台的设计 篇3

关键词： 数字图像处理    实验平台    Matlab    GUI

数字图像处理是信息科学中一个发展迅速的研究方向，是模式识别、计算机视觉、图像通讯、多媒体技术等学科的基础，是一门涉及多领域的交叉学科，具有很强的理论性和实践性[1]。该课程的主要任务是通过对数字图像处理基本概念、理论和算法的学习，培养学生对数字图像的实践编程处理能力，为学生从事图像处理工程师工作奠定基础。该课程涉及内容比较宽广，课程起点高，难度系数较大，如何在教学过程中提高学生的学习兴趣和后续实践能力一直是该课程研究的重点[2]。

为促使学生更深入地学习数字图像处理课程，在学习过程中更熟练地掌握数字图像处理的基本理论和基本方法，并有效提高学生的实践动手能力和创新能力。本文利用Matlab的图形用户界面环境（GUI）设计了一个数字图像处理实验平台。该实验平台采用模块化设计的方式，通过对窗口及控件的控制函数的设计，较好地实现数字图像处理算法一体化集成的功能。通过该平台可以实现助教、助学、实践创新及考核等功能，帮助学生理解和掌握数字图像处理的基本技能。

1.数字图像处理实验平台的总体设计

数字图像处理实验平台总体设计如图1所示，在该实验平台上主要集中了数字图像处理中常用的基本操作及算法，通过该平台的窗口界面对象操作就能够实现相应的数字图像处理功能，主要操作包括文件对象操作、图像格式转换、直方图修正、图像转置、图像旋转、空间域图像滤波、灰度图像二值化处理、图像边缘检测、图像变换操作、图像代数运算、亮度对比度调节、图像缩放操作和形态学操作等。该平台可以操作者提供了一个方便快捷的数字图像处理实践环境，适合实现对数字图像进行基本处理[3]。

2.实验平台界面的设计

在数字图像处理系统实验平台的设计过程中，主要利用Matlab提供的GUI向导设计控件而完成，图形用户界面包含的图形对象有图形窗口、菜单、控件、文本等，本文设计改变传统的菜单式设计，将所有的图像处理操作采用窗口或控件的方式直接放于平台窗口界面上。设计时在GUIDE开发环境中设计好GUI后会自动生成相应的FIG文件和M文件，其中在FIG文件中实现数字图像处理窗口界面，包括有图像界面窗口和静态界面中所有序列化的图形对象[4][5]。根据数字图像处理系统的系统框图，将要实现的功能全部集中体现在界面上，进行合理布局，界面设计结果如图2所示：

3.实验平台的模块功能实现

在各平台模块功能实现中，我们主要通过对界面上的相应控件对象编写回调函数，激活相应控件以实现图像处理功能，在GUIDE开发环境中自动生成的M文件中包括界面窗口中自动生成的函数框架、控制函数及自定义图形对象的回调函数。例如在文件操作模块中，设计了载入图像、保存图像、撤销、退出的触控按钮。在设计时，载入图像时采用对话框的方式，uigetfile函数显示一个对话框用选择图像，当前路径下的文件和目录将在带对话框内显示[8];保存图像触控按钮的实现主要应用uiputfile（）标准写盘处理对话框实现，将处理后的图像写入相应路径下的磁盘中;撤销操作是指对当前对象的上一步操作的取消，图像的处理后显示区显示的是原始图像;退出即退出当前操作界面;其他模块的设计方式类似。

如图3所示，我们对输入的lena图像进行了边缘检测，采用的边缘检测算子为canny算子，在图形输出窗口直接看到的输出结果，如果想要改变算子就可以直接点击不同的算子按钮即可实现图像处理。通过验证该实验平台的控件选择方式比菜单式的数字图像处理平台更直观、方便，可以实现教学演示、实训练习等，帮助学生更深入理解和掌握数字图像处理课程的基本知识。

4.结语

本文基于MatlabGUI实现了一个数字图像处理实验平台，该平台将数字图像处理基本算法集成于一个界面中，所有功能实现通过点击界面中相应的控件完成，部分操作还可以自定义参数，经处理的图像能够直观、形象地展示在数字图像处理实验平台上。该平台使得数字图像处理的教学过程更方便、直观，对学生学习了解数字图像处理具有一定的辅助作用，同时也可将该平台应用于学生实践创新能力的培养。

参考文献：

[1]史彩娟，刘利平，李志刚.“数字图像处理”课程多层次实践教学体系研究[J].中国电力教育，2014，（307）：133-134.

[2]杨淑莹，张桦."数字图像处理"教学软件的开发设计[J].天津师范大学学报，2009，（4）：76-80.

[3]梁原.基于MATLAB的数字图像处理系统研究[D].长春理工大学.2008.

[4]陈超等编著.MATLAB应用实例精讲-图像处理与GUI设计篇[M].北京：电子工业出版社，2011.

[5]邢文博，蒋敬.基于Matlab开发数字图像处理GUI[J]，电气电子教学学报，2013，35（6）：107-108.

数字信号处理实验报告完整版 篇4

利用 T DFT 分析信号频谱

一、实验目的

1.加深对 DFT 原理的理解。

2.应用 DFT 分析信号的频谱。

3.深刻理解利用 DFT 分析信号频谱的原理，分析实现过程中出现的现象及解决方法。

二、实验设备与环境

计算机、MATLAB 软件环境 三、实验基础理论

T 1.DFT 与 与 T DTFT 的关系

有限长序列 的离散时间傅里叶变换 在频率区间的 N 个等间隔分布的点 上的 N 个取样值可以由下式表示：

212 /0()|()()0 1Nj knjNk NkX e x n e X k k N      由上式可知，序列 的 N 点 DFT ,实际上就是 序列的 DTFT 在 N 个等间隔频率点 上样本。

2.利用 T DFT 求 求 DTFT

方法 1 1：由恢复出的方法如下：

由图 2.1 所示流程可知：

101()()()Nj j n kn j nNn n kX e x n e X k W eN               由上式可以得到：

数字教育资源全覆盖项目介绍 篇5

“教学点数字教育资源全覆盖”项目

实施情况汇报材料

学校简介：

临夏县麻尼寺沟乡三台小学始建于1956年，2004年通过整村搬迁项目搬迁至卧龙沟村。学校服务半径为三台村、卧龙沟两个行政村，服务人口562人。

卧龙沟村地处甘肃省与青海省交界处，四面环山，气候阴寒湿冷，交通位置偏远，是一个典型的纯少数民族聚集地区。人民生活条件普遍较差，思想意识落后，全村现在仅有一个从初中毕业生，其余刚刚脱盲。

三台小学现有四个教学班，学生50人，教师5人，（其中本科学历3人，大专学历2人）教师合格率为100%。

由于特殊的地理位置加上特殊的村情，导致了学校发展特别困难。主要面临以下几方面问题：

1、师资不足，严重制约着学校课程的开设与学生的全面发展。

2、教师的不专业导致在教学中也有诸多的困难。

3、信息的闭塞，导致教师知识更新慢，无法及时解决教学中遇到的困难。

4、特殊的村情使学生的知识面极窄。

2013年8月，上级主管部门为我们学校配发了“教学点数字教育资源全覆盖”项目的全套设备（包括联想主机一台，长虹42寸的彩电一台，优课优盘一个，500G硬盘一个以及相应的连接设备）。

为了更好的发挥这套设备的作用，使它真正在教学中发挥作用，我校主要干了以下工作：

1、前提准备阶段

1.1合理选择项目安装位置，严格按照上级文件精神，使用布线安装图，安装好强弱电的布线，规范安全用电设施。同时做好防尘、防盗措施。

1.2各教学点选择一间教室，作为数字资源接收室和教学应用专用教室。

1.3配套解决防盗设施。学校自筹经费，为实施项目的教学点配套统一解决防盗设施等。

2、安装调试工作

设施设备到位后，学校配合县教育局认真学习设备安装技术，并在县教育局仪器站站长赵鑫同志的帮助下，严格按照有关技术要求，做好设备安装调试工作，确保了所有设施设备安装后正常运行。

3、加强培训和教学应用工作

教育部有关文件和会议一再强调，该项目的实施，将给各教学点推送大量的数字教育资源，要高度重视教师应用能力的培训工作，有力推进教学点教育教学质量的提高。

3.1 2013年8月28日对我校的一名教师进行了“教学点数字教育资源全覆盖”项目的县级培训。之后在其指导下，对全校教师开展了“数字教育资源全覆盖”项目的校级培训。我校通过六期培训，从设备安装到实际教学应用进行了对所有教师的指导。

3.2 通过教师对使用设备进行教学时遇到的问题解决与自主探

索讨论，我们学校对该套设备的积累了一定的好经验，是设备在教学中发挥了极大的作用，也提高了设备的有效使用率。

3.3 学校为了让优质数字教育资源“面向学生，走进课堂，用于教学”，通过鼓励教师使用该套设备，使教师的教学效率提高了，学生的学习积极性也有了极大的提高。

4、加强项目设备管理

项目设备属于国有资产，应严格执行《事业单位国有资产管理暂行办法》。学校建立完善项目设备购置、验收入库、维护保管、资产处置等内部管理制度并具体实施，做到帐、物相符。决不允许项目设备截留和挪作它用，更不允许任何人将项目设备搬回家用。

5、项目验收工作

我校的“教学点数字教育资源全覆盖”项目接受了县上验收和省级验收。

5.1 我校的“教学点数字教育资源全覆盖”项目从一开始得到了上级部门的帮助与不断指导，县教育局仪器站站长赵鑫同志多次在我校检查我校的设备使用情况并指导工作。使我校的“教学点数字教育资源全覆盖”项目在县级检查中取得了很好的效果

5.2 2013年11月，省教育厅领导专家对我校的“教学点数字教育资源全覆盖”项目进行了验收检查。并实地察看了所有教师的使用设备上课情况。省上在领导专家对我校的“教学点数字教育资源全覆盖”项目给予了极大的肯定。

6、教学成果

6.1 由于该村的特殊情况，学生在入学前根本没有接受过任何学前教育。在一年级的教学中，通过使用这套设备后，学生能够正确朗读拼音发音，能够正确的书写遇到的汉字，通过动画演示学生对于所学知识有了直观的感受。

6.2 在早自习时通过使用该套设备资源让学生自学听课文朗读，解决了学生普通话发音不标准的问题。

6.3 由于师资不足加上教师的不专业，像音乐、美术等课程无法正常开设，根本没办法执行国家课程标准，使用了该套设备以后，让不专业的教师变得“专业”。现在我校开齐了课程标准规定的所有课程，并可以按课程标准规定进行所有课程的教学

6.4 有了这套设备，我校学生的学习积极性有了极大提高，学生的知识面宽了，知道了解的多了。丰富了学校文化生活，校园里不再是死气沉沉的，随时可以听到学生的欢歌笑语，6.5 英语一直是我们学校的软肋，没有专业的教师，导致教师重点抓不住，通过教师使用该套设备备课、上课、学生自学。现在我们学校不再是“哑巴英语”的天下了。

学校数字教育资源全覆盖使用情况 篇6

——xx中心学校

一、基本情况

2013年11月“数字教育资源全覆盖”设备安装调试后，学校即投入使用，并严格按照国家规定开齐语文、数学、音乐、美术、思想与品德、体育等课程。

二、设备应用情况

1.在教学过程中，学校教师结合实际，灵活运用优质校、优秀教师的教学课件，使课堂教学生动形象，提高学生学习兴趣。

2.通过全覆盖资源开展教研、听课活动。通过听取资源里的优质课、名师、专家的建议，不断提高教育教学理念、教育教学水平。

三、培训情况

在使用教学点数字教育资源全覆盖前，我校教师参加了市教育局组织的集中培训，初步掌握了设备操作规程和如何利用资源应用于教学。

新桥中心学校

数字图像处理实验全 篇7

然而, 目前数字图像处理课程遇到如下几个问题: (1) 数字图像处理课程从本质上说是一门研究数学算法的课程, 而现实的教学情况是学生普遍数学功底薄弱, 学生面对抽象的数学问题有严重的畏难情绪, 一些学者对此在教学和实验上进行了许多研究[1,2,3,4]。 (2) 计算机类、 信息类的相当一部分硕士研究生和博士研究生都在进行和图像处理相关的研究, 因此数字图像处理课程成为多个学校研究生入学考试课程或面试课程。 (3) 目前部分诸如“软件杯”这样的全国大学生竞赛, 会选用一些需要图像处理知识的竞赛题目, 例如人脸识别及认证登陆、 基于视频文件的车辆分析系统等。 全国数学建模大赛2013年题目———碎纸片的拼接和复原, 也要利用图像处理的知识。

这就要求我们在有限的数字图像处理授课中, 如我校计算机专业数字图像处理为32学时, 不仅要使得学生掌握数字图像处理, 诸如图像变换、图像增强、图像复原、图像编码和图像分割等基本图像处理的算法原理, 更要引导学生运用专业知识解决实际问题, 并尝试改进, 激发学生专业兴趣, 培养创新意识。

我自2007年春季学期开始讲授数字图像处理, 个人学习经历、多年的教学经验以及和其他优秀任课教师多方交流, 深刻认识到编程实现算法, 即将枯燥的理论推导转化为立竿见影的实际操作可以激发学生的学习兴趣、激励学生的创造性思维。因此, 针对计算机专业的数字图像处理课程的辅助课程———数字图像处理实验, 我进行了一些深入的研究。

一、编程语言的选择

鉴于我校计算机专业学生在大二下学期学习数字图像处理课程, 此时已经学习的C++编程语言, 有一定的编程基础。 而MATLAB语言计算矩阵比较方便, 并且Image Processing Toolbox提供了一套全方位的参照标准算法、函数和应用程序, 可用于进行图像处理、分析、可视化和算法开发。 因此, 数字图像处理实验课程首先会用两个学时简要介绍MATLAB编程环境和图像中常用函数。 在实现具体算法时, 编程语言主要选择MATLAB语言, 对于部分算法, 学生可以选用C++语言实现, 这样安排可以使学生掌握不同的编程语言, 主要在于编程环境不同, 提高学生自学能力。

二、 分难度等级的实验设计

学生的学习能力和编程能力有一定的差异, 部分实验内容分为三个等级:

1.A等级:绘制算法流程图, 并用MATLAB库函数实现相关算法;教学目的:熟练掌握数字图像处理算法。

2.B等级:绘制算法流程图, 自己按照流程图用MATLAB语言或C语言编程实现算法;教学目的:熟练掌握数字图像处理算法, 提高编程能力。

3.C等级:绘制算法流程图, 自己按照流程图用MATLAB语言或C语言编程实现算法, 并比较多种相关算法, 或分析算法优缺点, 改进算法;教学目的:熟练掌握数字图像处理算法, 提高编程能力, 培养学生创新能力。

实验设计强调两点: (1) 流程图的重要性:A、B和C三个等级中都要求学生必须绘制算法流程图。 我根据多年教学经验发现, 很多学生面对算法不知从何入手, 而绘制算法流程图可以使思路清晰, 一方面可以更深刻地了解算法本身的含义, 另一方面可以将复杂问题简单化, 将多个功能简化为一个个小功能, 比较容易入手。 (2) 实验区分难度等级, A等级激发学生学习兴趣, 所有学生都必须具备此水平;B等级提高学生编程能力, 鼓励学生在A等级基础上自助完成B等级实验;C等级培养学生创新能力, 鼓励考研, 参加竞赛的学生提前做好准备。

下面列举数字图像处理的其中一个实验———图像空间域平滑。该实验的主要目的是要求掌握几种常见的图像平滑算法, 主要涉及的算法有局部平滑法、超限像素平滑法、灰度最相近的K个邻点平均法、 最大均匀性平滑法、有选择保边缘平滑法以及中值滤波法。

A等级: 绘制所有算法的流程图, 并能用MATLAB库函数实现局部平滑法和中值滤波法, 给出图像处理结果。

B等级: 在A等级的基础上, 不用库函数, 实现各种算法, 给出图像处理结果。

C等级:在B等级的基础上, 利用上述算法, 对不同的图像进行处理, 并对处理结果进行比较分析, 鼓励改进算法。

图1示出了4-邻域局部平滑法的流程图和对应的MATLAB程序, 属于B等级, 不同算法主要区别在于图1中间虚线部分示出部分的两层循环内处理形式, 这也是算法核心所在。

三、结束语

目前, 计算机类的多种课程实验都是要求学生编程解决一些问题, 然而部分学生无从下手, 而失去学习兴趣。经验表明, 绘制程序流程图, 让学生自己将复杂的问题步骤化, 从而分解为一个一个小问题, 可以引发学生学习兴趣。 此外, 绘制流程图的过程也是熟悉算法思想的一个重要过程。而区分难度等级的实验设计可以满足不同学生的需求, 也可以引导并启发学生面对新算法时如何分析问题, 提高学生创新能力。

参考文献

[1]郑林涛, 董永生.Image软件在数字图像处理课程教学中的应用[J].中国电力教育, 2014 (8) :112-113.

[2]邹焕新, 周石琳, 雷琳, 计科峰, 孙浩.数字图像处理课程双语教学的探索与实践[J].计算机工程与科学, 2014 (36) :226-230.

[3]孔韦韦, 雷阳, 李小曼.军队院校数字图像处理课程的教学优化改革[J].计算机教育, 2015 (34) :34-37.

全数字航测影像质量分析 篇8

【关键词】DMC；影像质量；数码航空影像

随着科学技术发展，测绘手段逐步实现从模拟测绘到数字化测绘和信息化测绘的过渡，数码航摄仪的产生，真正意义上实现了全数字摄影测量的“全数字”。目前基于光学影像为基础的“4D”数字产品的生产，已形成了一整套科学的生产模式。与传统的航空影像相比，对数字航空影像质量的分析与研究还有待完善。本文分析了数码航空影像除了在覆盖范围、测图精度等方面与常规航空影像的差别外，在影像的色彩、亮度、饱和度等方面也与常规的航空摄影影像有着不同的特征。

1.CCD数字成像技术

自1970年提出利用CCD作为模拟移位寄存器构成固体成像系统新概念以来，随着新型半导体材料的出现和微加工技术的日益完善，CCD器件在成像领域得到了广泛的应用。CCD（Charge Coupled Devices），即电荷藕和器件，使一种高性能微型图像传感器。这种新型光电成像器件具有灵敏度高、光谱响应宽、集成度高、维护方便、成本低廉等一系列优点，在国防、公安、医学、工业、生物、天文、地质、宇航等科学和技术各领域有着广泛的应用，是现代最重要的图像传感器之一。

数字成像是基于电子技术，瞬间捕获并再现人眼可视的全息光信息的电子装置。显然，人眼对于静态图片分辨率的灵敏度远远高于视频动态图像分辨率的灵敏度，这是由于人眼对动态图像的视觉暂留现象作用。从技术上，数字相机注重瞬间捕获图像的绝对分辨率，即图像静态指标高；而数字摄像机在保证瞬间捕获图像的分辨率达到视频要求的条件下，更注重各帧图像之间的动态链连。因此，两种系统在技术上各有侧重，不能简单取代。

2.DMC的几何结构与中心投影的关系

从理论上而言，用户使用的有效影像不是一个严格的中心投影。纵然，传统的航空摄影机，由于压平误差、畸变差等因素，也不可能是严格的中心投影，最重要的是研究它是否是一个实际的中心投影，即考虑它所产生的误差是否小于量测误差。为了便于理解，先将纠正分为两步：

（1）保持摄影中心不动，将倾斜摄影纠正成水平影像。由于摄影中心不动，将倾斜像片纠正为水平像片，它（水平影像）与直接摄取的“水平像片”完全一样，因此，这一过程在理论上不会产生纠正误差。但是，由于将倾斜影像（倾角分别为10°/20°）上的影像段纠正为水平影像上的影像段，即在影像边缘l0>l，说明它将降低影像分辨率（即采用高次多项式进行重采样）。

（2）将纠正的水平影像平移到有效影像，由于有效影像位于4个相机的中心，因此，平移距离为40/85mm。这一纠正过程将产生中心投影误差。而且，它与地面高差有关，若将S与S0视为两个摄影中心，dX视为摄影基线B，则平移产生的中心投影误差，事实上就是由高差产生的左右视差。

3.DMC的影像质量分析

由于CCD的感光度不高，DMC的原始影像在肉眼看来是极暗的，要经过图像处理才能用于生产。DMC有自带的软件用于影像的处理，也可以用其他的图像处理软件来处理。DMC的影像是由四张相片拼接而成，尽管我们最后得到的原始影像是拼接后且经过匀光、匀色处理的一幅大幅面CCD影像，但是也会因地物、天气等条件的不同而使影像出现不同的质量问题。

（1）由于地物的原因使得拼接后影像的匀光、匀色效果不好，四张影像的过渡区域有明显的色彩、色调不统一，特别是在有大面积水域的时候，这种时候就需要挑出这种影像，进行后期处理。

（2）DMC的影像与传统的航摄影像一样，伸入水域的陆地部分（形似半岛）也会出现曝光过度的现象，影像的信息会有严重的丢失。

（3）由于CCD采用的彩色还原能力较好的原色滤镜，每一种滤镜都是4个一组，覆盖在像素上。RGB原色分色法滤镜每组包括1个红（R）、2个绿（G）和1个蓝（B）。其中绿色素多一点，是因为人类眼睛对绿色的敏感性和对其他颜色不一样。最后在记录图像时，每个像素的真实色彩就是它与周围像素相混合的平均值。因此DMC的影像普遍偏绿，虽然颜色锐利但是对于有些地物则有失真实，在后期的处理中要适当的减少绿色分量的比例。

（4）在制作大比例尺地形图时，DMC影像较常规航空影像更容易受到云层的影响。

（5）DMC影像的色彩饱和度比较大，在制作正摄影像图时，要对影像做适当调整，否则不利于反映地物的真实信息。

（6）DMC影像的像幅是95mm×168mm，不像常规的航摄影像是正方形，而是旁向为长边的矩形，因此在航飞时要加大旁向重叠度以弥补悬偏角对相邻影像重叠度的影响。传统航片的幅面是230×230mm的，按照航向60%的重叠度，重叠面积比较大，并且因为是正方形的缘故，存在较小的航偏角时对重叠度的影响也不是很大。但是DMC影像的幅面是长方形的，并且短边与航向平行，这就使得即使存在很小的航偏角也会对航向重叠度造成比较大的影响。同时，由于每幅DMC影像的绝对面积小于传统的航空影像，这使得对于同样大的作业区，所需要的影像数量增加，增加了接边的工作量。

4.结论

（1）在理论上DMC不是中心投影，但是在一定条件下两者是等价的。

（2）在考虑数码相机优点的同时，要充分理解数码相机存在的明显问题：模型接边工作量增加、受云层影响几率增加，影像的饱和度难以控制等。

总之数码相机较之传统的航空摄影机有其优点，但是也存在很多传统相机所没有的问题，因此要对这些新的问题进行深入研究，使数码航空相机能更好的发挥其作用。

【参考文献】

[1]晏磊，张伯旭，常炳国.CCD图像传感器及其数字相机技术.信息记录材料，200（21）.

[2]黄萍莉，岳军.图像传感器CCD技术.信息记录材料，2005（1）.

[3]张祖勋.航空数码相机及其有关问题.测绘工程，2004（4）.

[4]何昕，王军.多CCD拼接相机系统中畸变误差的研究.半导体光电，2005（2）.

数字图像处理实验全 篇9

摘要：在频率测量过程中，±1个计数误差通常是限制频率测量精度进一步提高的重要原因。在分析±个计数误差产生原因的基础上，提出了一种利用被测信号、时钟基准和测量门限相位的全同步来消除计数误差的频率测量方法，给出了基于FPGA实现上述测量方法的实验原型和实验对比结果。关键词：相位同步频率测量FPGA频率测量是电子测量技术中最基本的测量之一。工程中很多测量，如用振弦式方法测量力、时间测量、速度测量、速度控制等，都涉及到频率测量，或可归结为频率测量。频率测量方法的精度和效能常常决定了这些测量仪表或控制系统的性能。频率作为一种最基本的物理量，其测量问题等同于时间测量问题，因此频率测量的意义更加显然。常用数字频率测量方法有M法、T法和M/T法。M法是在给定的闸门时间内测量被测信号的脉冲个数，进行换算得出被测信号的频率。这种测量方法的测量精度取决于闸门时间和被测信号频率。当被测信号频率较低时将产生较大误差，除非闸门时间取得很大。所以这种方法比较适合测量高频信号的频率。T法是通过测量被测信号的周期然后换算出被测信号的频率。这种测量方法的测量精度取决于被测信号的周期和计时精度，当被测信号频率较高时，对计时精度的要求就很高。这种方法比较适合测量频率较低的信号。M/T法具有以上两种方法的优点，它通过测量被测信号数个周期的时间然后换算得出被测信号的频率，可兼顾低频与高频信号，提高了测量精度。

图1

但是，M法、T法和M/T法存在±1个字的计数误差问题：M法存在被测闸门内±1个被测信号的脉冲个数误差，T法或M/T法也存在±1个字的计时误差。这个问题成为限制测量精度提高的一个重要原因。本文在以上方法基础上，提出了一种新的频率测量方法，该方法利用全同步方法消除限制测量精度提高的±1数字误差问题，从而使频率测量的精度和性能大为改善。1全同步数字频率测量方法的原理M/T法是目前使用比较广泛的一种频率测量方法。其核心思想是通过闸门信号与被信号同步，将闸门时间T控制为被测信号周期的整数倍。测量时，先打开参考闸门，当检测到被测信号脉冲沿到达时开始计时，对标准时钟计数；参考闸门关闭时，计时器并不立即停止计时，而是待检测到被测信号脉冲沿到达时才停止计时，完成测量被测信号整数个周期的过程。测量的实际闸门时间与参考闸门时间可能不完全相箱，但最大差值不超过被测信号的一个周期。M/T法测量原理如图1所示。

图2

设实际闸门时间为Ts，被测信号周期数为Nx，标准时钟计时值为Ns，频率为fs，则被测信号的频率测量值为：由于实际闸门时间为Ts为被测信号周期的整数倍，因此Nx是精确的；而对标准时钟的计量值则存在误差△Ns(|△Ns|≤1)，即标准时钟计时的真值应为Ns±△Ns。由此可知被测信号的频率真值为：若不计标准时钟的误差，则测量的相对误差是：可以看出，M/T法实际上就是将测量闸门信号与被测信号同步，使得实际测量时间是被测信号周期的整数倍，所以M/T法又称为多周期同步测量法。M/T法中，相对误差与被测频率无关，即对整个测量频率域等精度测量；对标准时钟的计数值Ns越大则测量相对误差越小；提高门限时间Ts和标准时钟频率可以提高测量精度；在精度不变的情况下，提高标准时钟频率可以缩短门限时间，提高测量速度。由此可见，对闸门时间Ts的计时误差△Ns是限制M/T法频率测量精度进一步提高的主要原因，消除△Ns误差是提高测量精度的有效手段。全同步频率测量法则是在参考闸门的控制下，寻找与标准时钟同步的被测信号，并以此信号作为实际闸门的控制信号，实现实际测量闸门信号、标准时钟、被测信号全同步，从而消除Nx和Ns测量误差。全同步频率测量法原理如图2所示。在给出参考闸门信号后，通过一个脉冲同步检测器检测被测信号脉冲沿和标准时钟信号脉冲沿的同步信息，当它们同步就开始计时；参考闸门关闭后，亦检测被测信号脉冲沿和标准时钟信号脉冲沿的同步信息，当它们同步则停止计时。对于任意的标准时钟和被测信号，要找到两者脉冲完全同步的时刻来开启、关闭闸门是不现实的，但有可能找在实现脉冲同步检测电路时，也存在一个脉冲同步检测的误差范围。若以这个脉冲同步检测电路检测到脉冲同步的时刻作为开关信号，可以使得实际闸门的开关发生在标准时钟和被测信号都足够接近的时刻，从而达到计算值量化误差的`最小化。设开启闸门时脉冲同步时间为△t1，关闭闸门时脉冲同步时间差为△t2，脉冲同步检测最大时间差值或称为最大误差为△t，则有：|△t1|≤△t,|△t2|≤△t。不计标准时钟误差，实际闸门与标准时钟同步，实际闸门时间为Ts,则被测信号的频率测量值为：被测信号频率的真实值可表示为：频率测量的相对误差为：从(6)式可知，频率测量的最大相对误差只与脉冲同步检测最大时间差值△t和闸门时间Ts有关。将(6)式与（3）式对比可知，标准时钟周期1/?s和脉冲同步检测最大时间差值△t分别是M/T法和本文所述的全同步频率测量法中限制频率测量精度提高的原因。显然，控制△t来提高频率测量精度是有铲的，而且实现起来比提高标准时钟频率更容易。在全同步频率测量法中，当△t=2.5ns、Ts为1s时，频率测量相对精度可以达到10-9量级；或当△t=2.5ns、Ts取0.001s时，可以实现1000次/s、相对精度达到10-6量级的快速动态频率测量。

2实验原形与测试结果根据上述思想，利用VHDL语言，在基于ALTERA公司EPF10K100ARC240-1FPGA的硬件平台上实现了一个全同步数字频率测量的实验原形，其原理图如图3所示。系统由控制器、脉冲同步检测、计数器、频率换算逻辑、锁存器和显示等几部分组成。其中，脉冲同步检测是检测被测信号与标准时钟是否同步并产生实际闸门控制信号的关键部分，其电气性能直接影响到频率测量精度。脉冲同步检测的设计仿真结果如图4所示。图4中，pulse1和pulse2为输入的标准时钟和被测信号，gate为输入的参考闸门信号，output为脉冲同步检测电路产生的实际闸门信号。所设计电路的脉冲同步检测最大误差△t为2.5ns，即pulse1和pulse2的上升沿时间如果相差不大于2.5ns，则检测为两脉冲同步；反之，则检测为两脉冲不同步。

在相同条件下使用全同步频率测量法与A/T法进行频率测量的对比结果如表1所示。系统使用的标准时钟频率fs为1.000000MHz，被测信号频率标称值为3.68639MHz。

表1全同步频率测量法与M/T法的测量对比结果测量编号参考闸门时间（ms）全同步频率测量法M/T法标准时钟计

数值测量信号计