图像通信系统设计与仿真课程设计Word格式.docx
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由于进行的是无损压缩,所以要扫描图像的所有像素点,压缩过程分为四步:
1 扫描统计像素出现的概率并按大小排列；
2 建立最优二叉树;
3 哈夫曼编码;
4 保存编码。
2.2哈弗曼解码的原理
哈夫曼解码过程是文件编码过程的逆过程，由于哈夫曼编码可即时解码，因此只要得到一个码字,则通过查找哈夫曼编码表得到相应的字符，映射过程是编码时映射的逆过程。
因此，每从压缩文件中读出一个码字，就从通过查找哈夫曼编码表用字符替换相应的码字，当压缩文件中所有的码字被字符替换掉，也就宣告解压过程完成了。
第三章数字信号的调制与解调
3.1数字信号的调制
3.1.1调制的概念及分类
用基带信号对载波（通常为余弦或正弦）波形的某些参数（如幅度、相位和频率）进行控制，使这些参数随基带信号的变化而变化。
因此，数字信号的调制可分为振幅键控（ASK），相移键控（PSK），频移键控（FSK）。
3.1.2调制的原理
1）M进制振幅键控（MASK）基本原理
M进制数字振幅调制信号的载波幅度有M种取值，在每个符号时间间隔Ts内发送M个幅度中的一种幅度的载波。
表达式：
a.g（t）为基带信号波形
b.Ts为符号时间间隔
c.an为幅度值
2）M制频移键控（MFSK）基本原理
式中
为载波角频率，共有M种取值。
通常可选载波频率f＝n/2Ts，n为正整数,此时M种发送信号相互正交。
3）M进制相移键控（MPSK）基本原理
表达式：
式中
a.g（t）--信号包络波形，通常为矩形波，幅度为1
b.Ts--码元时间宽度
c.c--载波角频率
d.
--第n个码元对应的相位，共有M种取值
3.2数字信号的解调
3.2.1解调的概念
解调也叫检波，其作用就是从接收到的已调波中无失真地恢复出调制信号。
调幅信号的解调技术可大致分为两类：
相关解调和非相关解调。
1）相干解调（又称同步检波）：
需要在接收端知道发射载波的频率和相位（恢复相干载波以用于与接收的已调信号相乘）。
其中乘机检波器也叫鉴相器，是将输入的带通信号变为基带信号的下变频电路。
2）非相干解调（又称包络检波）：
即不需要知道有关的信息，它的输出信号与输入信号实际包络成正比。
3.2.2解调的原理
1.ASK信号的解调
2ASK相干解调方框图如图所示
2.FSK信号的解调
2FSK相干解调方框图如图所示
3.PSK信号的解调
2PSK相干解调方框图如图所示
第四章图形用户界面的设计与制作
4.1图形用户界面GUI的概述
图形用户界面GUI是一种包含多种对象的图形窗口，并为GUI开发提供一个方便高效的集成开发环境GUIDE。
GUIDE主要是一个界面设计工具集，MATLAB将所有GUI支持的控件都集成在这个环境中。
GUIDE将设计好的GUI保存在一个FIG文件中，同时生成M文件框架。
FIG文件：
该文件包括GUI图形窗口及其所有FIG文件包含序列化的图形窗口对象；
M文件：
该文件包括GUI设计、控制函数以及定义为子函数的用户控件回调函数。
GUIDE可以根据GUI设计过程直接自动生成M文件框架，优点如下：
a.M文件已经包含一些必要的代码；
b.管理图形对象句柄并执行回调函数子程序；
c.提供管理全局数据的途径；
d.支持自动插入回调函数原型。
4.2图形用户界面（GUI）的设计与制作
1）GUI创建包括界面设计和控件编程两部分，主要步骤如下：
a.通过设置GUIDE应用程序的选项来运行GUIDE；
b.使用界面设计编辑器进行界面设计；
c.编写控件行为响应控制（即回调函数）代码。
2）图像通信系统的的图形用户界面GUI
第五章总结
参考文献
附录1图像通信在在MATLAB中算法实现
1、哈弗曼编码在MATLAB中的算法
1.function[ratio,rowsB,colsB,dictionary,Huffcode_I]=HuffEncode（I）
2.K=imread（'
cameraman.tif'
）;
3.I=imresize（K,[20,20]）;
4.maxI=max（max（I））;
%求图像灰度级最大值
5.H=zeros（1,maxI+1）;
%直方图矩阵初始化
6.[rows,cols]=size（I）;
7.rowsB=tentotwo（rows）;
%调用十进制转换成二进制的程序
8.colsB=tentotwo（cols）;
9.fori=1:
rows
10.forj=1:
cols
11.H（I（i,j）+1）=H（I（i,j）+1）+1;
12.end
13.end
14.H=H/（rows*cols）;
15.[Index,Hn]=sortDezero（H）;
%调用sortDezero函数
16.IndexCell=num2Cell（Index）;
%Huffman树的下标变成元包数组
17.lenIndex=length（Index）;
18.codeWord=cell（1,maxI+1）;
%定义元包数组存放码字
19.fori=1:
lenIndex-1
20.index1=IndexCell{1};
21.index2=IndexCell{2};
forj=1:
length（index1）
22.codeWord（index1（j））={[0,codeWord{index1（j）}]};
23.end
24.forj=1:
length（index2）
25.codeWord（index2（j））={[1,codeWord{index2（j）}]};
26.end
27.IndexCell=[{[index1,index2]},IndexCell{3:
end}];
28.Hn=[sum（Hn（1:
2））,Hn（3:
end）];
29.[Index,Hn]=sortH（Hn）;
30.IndexCell=IndexCell（Index）;
31.end
32.Lavg=0;
33.fori=1:
length（H）
34.Lavg=Lavg+H（i）*length（codeWord{i}）;
35.end
36.ratio=8/Lavg;
%计算压缩比
37.II=I（:
38.Huffcode_I=[];
%存储图像的Huffman编码
39.fori=1:
length（II）
40.Huffcode_I=[Huffcode_I,codeWord{II（i）+1}];
41.end
42.Huffcode_I=logical（Huffcode_I）;
43.dictionary=zeros（1,uint16（maxI+1）*16）;
%字典的传送
44.A=[];
45.fori=1:
double（maxI+1）
46.num=length（codeWord{i}）;
47.Y=num;
48.ifnum~=0
49.fork=1:
4
50.B=mod（Y,2）;
51.dictionary（16*（i-1）+（5-k））=B;
52.Y=floor（Y/2）;
53.end
54.A=codeWord{i};
55.forj=1:
num
56.dictionary（16*（i-1）+4+j）=A（j）;
57.end
58.end
59.end
2、哈弗曼编码在MATLAB中的算法如下：
1.functionDI=HuffDecode（rowsB,colsB,dictionary,Huffcode_I）
2.rows=0;
%图像列数
3.fori=1:
length（rowsB）
4.ifrowsB（i）~=0
5.rows=rows+2^（length（rowsB）-i）;
6.end
7.end
8.cols=0;
%图像行数
9.fori=1:
length（colsB）
10.ifcolsB（i）~=0
11.cols=cols+2^（length（colsB）-i）;
13.end
14.codeWord=cell（1,256）;
%字典解码接收,字典解码存放码字
15.fori=1:
256
16.num=dictionary（16*（i-1）+1）*8+dictionary（16*（i-1）+2）*4+dictionary（16*（i-1）+3）*2+dictionary（16*（i-1）+4）;
17.ifnum~=0
18.codeWord（i）={dictionary（（16*（i-1）+5）:
（16*（i-1）+4+num））};
19.end
20.iflength（dictionary（（16*i+1）:
end））<
1
21.maxI=i;
22.break;
24.end
25.len=length（Huffcode_I）;
%图像解码
26.D=zeros（1,rows*cols）;
27.k=1;
q=1;
28.forq=1:
rows*cols
29.fori=1:
maxI+1
30.num=length（codeWord{i}）;
31.ifnum~=0
32.if（len-k+1）>
=num
33.ifHuffcode_I（k:
k+num-1）==codeWord{i}
34.D（q）=i-1;
%解码
35.k=k+num;
36.break;
37.end
38.end
39.end
40.end
42.DI=reshape（D,[rows,cols]）;
3、调制在MATLAB中的算法如下：
1.function[ethetbn]=digtalmod（fs,fc,an,M,Rb,df,modType）
2.Tr=fs/Rb;
3.ifM~=2
4.bn=bin2decxie（an,M）;
5.else
6.bn=an;
8.N0=length（bn）;
9.T=N0/Rb;
%N个码元的传输时间
10.t=0:
1/fs:
T-1/fs;
11.fori=1:
length（bn）
12.s（（i-1）*Tr+1:
i*Tr）=bn（i）;
14.switchmodType
15.case'
ASK1'
16.et=s.*cos（2*pi*fc*t）;
%ASK
17.case'
FSK2'
18.et=cos（2*pi*（fc+s*df）.*t）;
%FSK
19.case'
PSK3'
20.et=cos（2*pi*fc*t+s*2*pi/M）;
21.end
22.eth=hilbert（et）;
4、解调在MATLAB中的算法如下：
1.functionbn0=digitaldemod（eth,fs,fc,Rb,M,modType）
2.T=length（eth）/fs;
3.t=0:
4.Tr=fs/Rb;
5.eth=hilbert（eth）;
6.switchmodType
7.case'
8.des=abs（eth）;
9.case'
10.phi=unwrap（angle（eth））;
11.des=diff（phi）;
12.case'
13.eth=eth.*exp（-j*2*pi*fc*t）;
14.des=angle（eth）;
15.des（find（des<
-0.1））=des（find（des<
-0.1））+2*pi;
16.end
17.des=medfilt1（des,floor（0.65*Tr））;
%%中值滤波
18.a=max（des（2*Tr:
end-2*Tr））;
19.b=min（des（2*Tr:
20.d=（a-b）/（M-1）;
21.ddes=des（Tr/2:
Tr:
end）;
22.fork=0:
M-1
23.index=find（ddes>
（b+d*（2*k-1）/2）&
ddes<
（b+d*（2*k+1）/2））;
24.bn0（index）=k;
25.end
26.ifM~=2
27.k=log2（M）;
%确定M进制需要多少位二进制
28.A=zeros（1,k*length（bn0））;
length（bn0）
30.forf=1:
k
31.A（k*（i-1）+（k-f+1））=mod（bn0（i）,2）;
32.bn0（i）=floor（bn0（i）/2）;
33.end
34.end
35.bn0=A;
36.end
课程设计成绩评定表
专业：
班级：
学号：
姓名：
课题名称
图像通信系统设计与仿真
方案、结论与改进之处
指导教师评语
建议成绩：
指导教师：
课程小组评定
评定成绩：
课程负责人：
时间：
2013年月日
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