TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
VIỆN ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG
----
BÁO CÁO THÍ NGHIỆM
MÔN: ĐA PHƯƠNG TIỆN
Họ tên sinh viên
: Lê Minh Chánh
Mã lớp TN
: 686892
MSSV
: 20155150
Lớp
: CN ĐT 01 K60
Email
:
Hà Nội, 2019
MỤC LỤC
MODULE 1: CÁC THAO TÁC XỬ LÝ ẢNH TRÊN MATLAB............................2
MODULE 2: BIẾN ĐỔI DCT ẢNH KHỐI TRƯỚC KHI NÉN..............................7
MODULE 3: TIẾP CẬN XỬ LÝ AUDIO VÀ VIDEO...........................................11
MODULE 4. THIẾT KẾ BỘ MÃ HÓA – GIẢI MÃ TỰA JPEG............................17
MODULE 1: CÁC THAO TÁC XỬ LÝ ẢNH
TRÊN MATLAB
1. Đọc file ảnh từ MatLab
Code:
A = imread('myAvt.jpg');
imshow(A);
% Ham doc anh trong thu muc hien hanh
% Ham hien thi anh
Kết quả thu được:
Nhận xét:
Ma trận ảnh A thu được là một mảng dữ liệu 3 chiều kích thước 256x256x3 định
nghĩa các giá trị màu red, green, blue (giá trị 0 – 255) cho mỗi pixel riêng biệt.
2. Hiển thị 3 ảnh thành phần của ảnh RGB của ảnh và vẽ histogram của 3 ảnh
thành phần này
Code:
A = imread('myAvt.jpg');
% Ham doc anh trong thu muc hien hanh
R = A; G = A; B = A;
R(:, :, 2) = 0; R(:, :, 3) = 0;
% Giu nguyen thanh phan R
G(:, :, 1) = 0; G(:, :, 3) = 0;
% Giu nguyen thanh phan G
B(:, :, 1) = 0; B(:, :, 2) = 0;
% Giu nguyen thanh phan B
2
subplot(331); imshow(A);
subplot(334); imshow(R); title('R'); % Anh thanh phan R
subplot(335); imshow(G); title('G'); % Anh thanh phan G
subplot(336); imshow(B); title('B'); % Anh thanh phan B
subplot(337); imhist(A(:,:,1)); % Histogram cua thanh phan R
subplot(338); imhist(A(:,:,2)); % Histogram cua thanh phan G
subplot(339); imhist(A(:,:,3)); % Histogram cua thanh phan B
Kết quả thu được:
3
3. Chuyển đổi sang ảnh xám. Vẽ histogram của ảnh này.
Code:
A = imread('myAvt.jpg');
gray = rgb2gray(A); % Chuyen sang anh xam
subplot(121); imshow(gray); title('Anh xam');
subplot(122); imhist(gray); title('Histrogram cua anh xam');
4
Kết quả thu được:
Tăng độ tương phản của hình ảnh đầu ra
Code:
A = imread('myAvt.jpg');
gray = rgb2gray(A); % Chuyen sang anh xam
subplot(121); imshow(gray); title('Anh xam');
A_adjust = imadjust(gray, [0.35 0.65]); % Dieu chinh do tuong phan
subplot(122); imshow(A_adjust); title('Anh chinh do tuong phan');
4. Hiển thị ảnh âm bản
Code:
A = imread('myAvt.jpg');
gray = rgb2gray(A); % Chuyen sang anh xam
amban = 255.-gray;
% Chuyen sang anh am ban
subplot(121); imshow(amban); title('Anh am ban');
subplot(122); imhist(amban); title('Histogram cua anh am ban');
xlim([0 255]);
5
Kết quả thu được:
6
MODULE 2: BIẾN ĐỔI DCT ẢNH KHỐI
TRƯỚC KHI NÉN
1. Công thức biến đổi cosine rời rạc thuận và ngược của một ma trận 2 chiều
8x8.
x(n , n )
1 2 biểu diễn các mức xám của ảnh trong miền không gian,
Giá trị
các hệ số sau biến đổi DCT trong miền tần số.
là
7
7
1
�2n 1
� �2n2 1
�
x( n1 , n2 ) cos � 1 k1 �
cos �
k2 �
��
4C ( k1 )C ( k2 ) n1 0 n2 0
� 16
� � 16
�
X (k1 , k2 )
x(n1 , n2 )
X (k1 , k2 )
7
7
1
�2k 1
� �2k2 1
�
X (k1 , k2 ) cos � 1 n1 �
cos �
n2 �
��
4C ( n1 )C (n2 ) k1 0 k2 0
� 16
� � 16
�
Trong đó các hệ số
�2
C ( ) �
1
�
khi 0
khi �0
Sử dụng MatLab thực hiện biến đổi DCT thuận và ngược cho một ma trận 8x8
ngẫu nhiên. Nhận xét.
Tạo ma trận 8x8 ngẫu nhiên bằng lệnh:
a = randi([0 255], 8, 8);
Ta có được một ma trận 8x8 như sau:
a =
208
245
107
173
70
112
181
245
231
247
234
193
11
97
193
87
32
40
202
190
24
195
70
149
233
248
245
100
210
203
174
57
161
245
167
167
177
47
167
192
24
124
9
43
81
125
41
65
71
204
217
180
243
114
30
129
140
36
239
8
8
165
127
178
Thực hiện biến đổi DCT bằng hàm dct2
a_dct = dct2(a);
a_dct =
1.0e+03 *
7
1.1162
0.1028
0.0457
-0.0996
-0.0963
-0.0243
0.0392
-0.0266
0.1351
0.0586
0.0802
-0.0210
-0.0102
0.1090
-0.0724
-0.0872
-0.0178 -0.0309
0.0996
-0.0579
0.0032
0.0533
0.0650
-0.0315
-0.0210
0.0098
0.0440
0.0221
0.0903
-0.1055
-0.1898
-0.0457
0.1425
0.0024
0.1366
0.0348
0.0010
0.0056
-0.0165
0.0807
0.0601 -0.0002 -0.1129
0.0433
0.0301
-0.1022
0.0077
0.0042
0.0216
0.0000
0.0154
0.0982
-0.0805
-0.0473 -0.1355
0.0952
-0.0156
-0.0002
-0.0266
-0.2115 -0.1689
0.0237
0.0367 -0.0639
Thực hiện biến đổi DCT ngược bằng hàm idct2
a_idct = idct2(a_dct);
a_idct =
208.0000 245.0000 107.0000 173.0000
70.0000 112.0000 181.0000 245.0000
231.0000 247.0000 234.0000 193.0000
11.0000
32.0000
40.0000 202.0000 190.0000
97.0000 193.0000
24.0000 195.0000
70.0000 149.0000
233.0000 248.0000 245.0000 100.0000 210.0000 203.0000 174.0000
161.0000 245.0000 167.0000 167.0000 177.0000
24.0000 124.0000
9.0000
43.0000
36.0000 239.0000
81.0000 125.0000
8.0000
57.0000
47.0000 167.0000 192.0000
71.0000 204.0000 217.0000 180.0000 243.0000 114.0000
140.0000
87.0000
41.0000
65.0000
30.0000 129.0000
8.0000 165.0000 127.0000 178.0000
Nhận xét: kết quả biến đổi DCT ngược cho kết quả giống với ma trận ban đầu.
2. Thực hiện phép biến đổi DCT (Tính tay) cho ma trận
20
20
20
20
20
20
20
20
20
20
20
20
20
20
20
20
20
20
20
20
20
20
20
20
20
20
20
20
20
20
20
20
40
40
40
40
40
40
40
40
40
40
40
40
40
40
40
40
40
40
40
40
40
40
40
40
40
40
40
40
40
40
40
40
Biến đổi DCT theo từng hàng ta được:
56.5685
0
0
0
0
0
0
0
56.5685
0
0
0
0
0
0
0
56.5685
0
0
0
0
0
0
0
56.5685
0
0
0
0
0
0
0
8
113.1371
0
0
0
0
0
0
0
113.1371
0
0
0
0
0
0
0
113.1371
0
0
0
0
0
0
0
113.1371
0
0
0
0
0
0
0
Biến đổi DCT theo từng cột ta được:
240
0
0
0
0
0
0
0
-72.4903 0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
25.4552
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
-17.0086 0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
14.4192
0
0
0
0
0
0
0
3. Thực hiện mô phỏng
Code:
A = zeros(16); B = zeros(16); % Tao ma tran 0 16x16
A(6:11,6:11) = 255; % Tao ma tran A nhu yeu cau
subplot(121); imshow(A); title('Anh tao ban dau'); % Hien thi anh ban dau
% Chia anh A thanh 4 khoi 8x8
A1 = A(1:8,1:8); A2 = A(1:8,9:16);
A3 = A(9:16,1:8); A4 = A(9:16,9:16);
% Thuc hien bien doi DCT cac khoi anh
A1_dct = dct2(A1); A2_dct = dct2(A2);
A3_dct = dct2(A3); A4_dct = dct2(A4);
% Bang trong so luong tu hoa
Q = [16 11 10 16 24 40 51 61;
12 12 14 19 26 58 60 55;
14 13 16 24 40 57 69 56;
14 17 22 29 51 87 80 62;
18 22 37 56 68 109 103 77;
24 35 55 64 81 104 113 92;
49 64 78 87 103 121 120 101;
72 92 95 96 112 100 103 99];
% Chia cho bang luong tu hoa
A1_lt = A1_dct./Q; A2_lt = A2_dct./Q;
A3_lt = A3_dct./Q; A4_lt = A4_dct./Q;
% Thuc hien bien doi IDCT
A1_I = idct2(A1_lt); A2_I = idct2(A2_lt);
A3_I = idct2(A3_lt); A4_I = idct2(A4_lt);
% Ghep anh
B(1:8,1:8) = A1_I; B(1:8,9:16) = A2_I;
B(9:16,1:8) = A3_I; B(9:16,9:16) = A4_I;
subplot(122); imshow(B); title('Anh tao sau khi nen'); % Hien thi anh B
9
Kết quả mô phỏng:
Nhận xét: Ảnh tạo ban đầu và ảnh tạo sau khi nén gần giống nhau, chỉ có sự sai
khác rất nhỏ
10
MODULE 3: TIẾP CẬN XỬ LÝ AUDIO VÀ VIDEO
Audio
1. Nạp 1 file audio vào MatLab và bật qua loa máy tính
[y, fs] = audioread('myAudio.wav');
sound(y,fs);
Vẽ dạng sóng dữ liệu trong cửa sổ MatLab
Code:
[y, fs] = audioread('myAudio.wav');
plot(y,'b');
title('Song du lieu');
Kết quả thu được:
Tăng kích thước dạng sóng lên 30%
Code:
[y, fs] = audioread('myAudio.wav');
y = y.*(1.3);
sound(y,fs);
plot(y,'b');
title('Song du lieu sau khi tang len 30%');
11
Kết quả thu được:
2. Tạo 1 vector 2*4096 giá trị ngẫu nhiên. Đặt tần số lấy mẫu Fs = 4096.
aud = rand(1, 2*4096);
fs = 4096;
Bật vector như 1 âm thanh qua loa máy tính và vẽ dạng sóng
Code:
aud = rand(1, 2*4096);
fs = 4096;
sound(aud, fs);
plot(aud,'b');
title('Song du lieu');
12
Kết quả thu được:
Video
1. Bật video trong MatLab
Code:
obj = VideoReader('myVideo.avi');
vid = obj.read();
implay(vid);
Kết quả:
13
2. Hiển thị từng khung ảnh (frame)
Code:
file = aviinfo('myVideo.avi'); % Lay thong tin file
nFrames = file.NumFrames;
% So frame trong video
Rate=file.AudioRate;
for k = 1:10
% Lay 10 frame dau tien
this_frame = read(M, k); % Doc tung frame
thisfig = figure();
image(this_frame); % Hien thi 1 frame
title(sprintf('Frame #%d', k));
end
Kết quả mô phỏng
3. Tạo ra một đoạn phim mới bằng cách hoán vị ngẫu nhiên các frame ảnh gốc
ban đầu
Code:
file = VideoReader('myVideo.avi'); % Lay thong tin file video
newavi = VideoWriter('newvideo.avi'); % Tao ra 1 file avi moi
newavi.FrameRate = 30;
open(newavi);
pos = randi([1 150],1,150); % Hoan vi ngau nhien vi tri cac frame
for k = 1:150
this_frame = read(file, pos(k)); % Doc tung frame
writeVideo(newavi,this_frame);
end
disp('Closing movie file'); % Dong video goc
close(newavi);
disp('Display new video'); % Chay video moi
implay('newvideo.avi');
Kết quả mô phỏng:
14
MODULE 4. THIẾT KẾ BỘ MÃ HÓA – GIẢI MÃ TỰA JPEG
1. Mã hóa
Code:
clear all, close all;
imRGB = imread('myAvt.jpg');
figure, imshow(imRGB), title('RGB Full Image');
imYIQ = rgb2ntsc(imRGB);
imYIQsubI = imresize(imYIQ(:,:,2), 0.5, 'bilinear');
imYIQsubQ = imresize(imYIQ(:,:,3), 0.5, 'bilinear');
imYIQupsampI = imresize(imYIQsubI, 2);
imYIQupsampQ = imresize(imYIQsubQ, 2);
reconstruct_imYIQ = imYIQ;
reconstruct_imYIQ(:,:,2) = imYIQupsampI;
reconstruct_imYIQ(:,:,3) = imYIQupsampQ;
reconstruct_imRGB = uint8(256*ntsc2rgb(reconstruct_imYIQ));
figure, imshow(reconstruct_imRGB), title('Recontructor RGB Full Image');
figure, imshow(256*abs(imRGB(:,:,1)-reconstruct_imRGB(:,:,1)));
title('Recontructor R error');
figure, imshow(256*abs(imRGB(:,:,2)-reconstruct_imRGB(:,:,2)));
title('Recontructor G error');
15
figure, imshow(256*abs(imRGB(:,:,3)-reconstruct_imRGB(:,:,3)));
title('Recontructor B error');
Kết quả mô phỏng:
2. Giải mã
Code:
I = imread('myAvt.jpg');
I1 = I;
I2 = double(I);
[row col] = size(I);
I = double(I);
I = I - (128*ones(256));
QX = [16 11 10 16 24 40 51 61;
12 12 14 19 26 58 60 55;
14 13 16 24 40 57 69 56;
14 17 22 29 51 87 80 62;
18 22 37 56 68 109 103 77;
24 35 55 64 81 104 113 92;
49 64 78 87 103 121 120 101;
72 92 95 98 112 100 103 99];
DCT_matrix8 = dct(eye(8));
iDCT_matrix8 = DCT_matrix8;
dct_restored = zeros(row, col);
QX = double(QX);
for i = 1:8:row
16
end
for j = 1:8:col
zBLOCK = I(i:i+7, j:j+7);
win1 = DCT_matrix8*zBLOCK*iDCT_matrix8;
dct_domain(i:i+7, j:j+7) = win1;
end
for i = 1:8:row
for j = 1:8:col
win1 = dct_domain(i:i+7,j:j+7);
win2=round(win1./QX);
dct_quantized(i:i+7,j:j+7)=win2;
end
end
for i = 1:8:row
for j = 1:8:col
win2 = dct_quantized(i:i+7,j:j+7);
win3 = win2.*QX;
dct_dequantized(i:i+7,j:j+7)=win3;
end
end
for i=[1:8:row]
for j=[1:8:col]
win3 = dct_dequantized(i:i+7,j:j+7);
win4=iDCT_matrix8*win3*DCT_matrix8;
dct_restored(i:i+7,j:j+7)=win4;
end
end
I2=dct_restored;
K=mat2gray(I2);
figure(1);imshow(I1);title('Original image');
figure(2);imshow(K);title('Restored image from DCT');
17