第一篇：三项电压型逆变电路实验报告
一、引言：.......................................2
二、交-直-交变压变频器的基本结构.................2
1、三相电压型桥式逆变电路拓扑图................3
2、交-直-交变压变频器的工作原理................3 三、三相电压型桥式逆变电路的Simulink建立及模型： 4
四、仿真参数及仿真波形设置：.....................5 1．对脉冲触发器进行参数设置：..................5 2.用subplot作图：............................6 3.仿真波形：...................................7
五、实验结果及分析：............................13
六、结论及拓展：................................13
七、设计心得：..................................14
八、参考文献：..................................14
交-直-交变压变频器中逆变器的仿真
一、引言：
逆变器也称逆变电源，是一种可将直流电变换为一定频率下交流电的装置。相对于整流器将交流电转换为固定电压下的直流电而言，逆变器可把直流电变换成频率、电压固定或可调的交流电，称为DC-AC变换。这是与整流相反的变换，因而称为逆变。
逆变电路的作用是将直流电压转换成梯形脉冲波，经低通滤波器滤波后，从而使负载上得到的实际电压为正弦波。
现代逆变技术的种类很多，可以按照不同的形式进行分类。其主要的分类方式如下： 1)按逆变器输出的相数，可分为单相逆变、三相逆变和多相逆变。2)按逆变器输出能量的去向，可分为有源逆变和无源逆变。
3)按逆变主电路的形式，可分为单端式、推挽式、半桥式和全桥式逆变。
4)按逆变主开关器件的类型，可分为晶闸管逆变、晶体管逆变、场效应管逆变等等。5)按输出稳定的参量，可分为电压型逆变和电流型逆变。
6)按输出电压或电流的波形，可分为正弦波输出逆变和非正弦波输出逆变。7)按控制方式，可分为调频式(PFM)逆变和调脉宽式(PWM)逆变。
日常生活中使用的电源大都为单相交流电，而在工业生产中，由于诸多电力能量特殊要求的电气设备均需要使用三相交流电，例如三相电动机。随着科技的日新月异，很多设备业已小型化，许多原来工厂中使用的大型三相电气设备都被改进为体积小、耗能低且便于携带的小型设备。尽管这些设备外形发生了很大的变化，其使用的电源类型——三相交流电却始终无法被取代。在一些条件苛刻的环境下，电力的储能形式可能只有直流电，如若在这样的环境下使用三相交流电设备，就要求将直流电转变为特定要求的三相交流电以供使用。这就催生了三相逆变器的产生
本文主要利用MATLAB/Simulink中的电力系统仿真工具箱Simpowersystems对交-直-交变压变频器中的逆变电路部分进行仿真，通过仿真将其与三相正弦工频电源进行性能比较，并得出结论
二、交-直-交变压变频器的基本结构
交-直-交变压变频器先将工频交流电源通过整流器变换成直流，再通过逆变器变换成可控频率和电压的交流，如图1所示。
图1 交-直-交变压变频器基本结构图
本文主要针对变频器中的三相电压型桥式整流电路的仿真讨论。因此：
1、三相电压型桥式逆变电路拓扑图
交-直-交变压变频器中的逆变器一般接成三相桥式电路，以便输出三相交流变频电源，图3为6个电力电子开关器件VT1 ~ VT6 组成的三相逆变器主电路，图中用开关符号代表任何一种电力电子开关器件。
图2 三相电压型逆变电路拓扑图
2、交-直-交变压变频器的工作原理
控制各开关器件轮流导通和关断，可使输出端得到三相交流电压。在某一瞬间，控制一个开关器件关断，同时使另一个器件导通，就实现了两个器件之间的换流。在三相桥式逆变器中，有180°导通型和120°导通型两种换流方式。
电压型三相桥式逆变电路如图2所示。电路由三个半桥电路组成，开关管可以采用全控型电力电子器件（图中以ＩＧＢＴ为例），ＶＤｌ～ＶＤ６为续流二极管。电压型三相桥式逆变电路的基本工作方式为180°导电型，即每个桥臂的导电角为180°。同一相上下桥臂交替导电。各相开始导电的时间一次相差120°这样，在任意瞬间，将有三个桥臂同时导通。可能是上面一个臂下面两个臂同时导通，也可能是上面两个臂下面一个臂同时导通。因为每次换流都是在同一相的上下两个桥臂之间进行，因此也被称为纵向换流。在一个周期内，６个开关管触发导通的次序为 Ｖ１--Ｖ２--Ｖ3--Ｖ４--Ｖ５--Ｖ６，依次相隔 60°，任意时刻均有三个管子同时导通，导通的组合顺序为Ｖ１-Ｖ２-Ｖ3，Ｖ２-Ｖ3-Ｖ４，Ｖ3-Ｖ４-Ｖ５，Ｖ４-Ｖ５-Ｖ６，Ｖ５-Ｖ６-Ｖ１，每种组合工作。三、三相电压型桥式逆变电路的Simulink建立及模型：
a．打开MATLAB并建立一个仿真模型的新文件。在MATLAB的菜单栏上点击File，选择New，再在弹出菜单中选择Model，这时出现一个空白的仿真平台，在这个平台上可以绘制电路的仿真模型。
b．提取电路元器件模块。在仿真模型窗口的菜单上点击模型库中提取所需的模块放到仿真窗口。
c．将电路元器件模块按图2原理图连接起来组成仿真电路。d.对各种电路元器件模块进行参数设置及封装。最终仿真图如下：
图标调出模型库浏览器，在主电路及脉冲电路封装模型 其中，原电路模型为：
四、仿真参数及仿真波形设置：
1．对脉冲触发器进行参数设置：
如图，当a=0时，V1的脉冲参数的设置如上,其中振幅为1V，周期为0.02s（即频率为50Hz），脉冲宽度为0.01。其余脉冲参数设置同上。V2的脉冲将 “Phase delay” 设置为-0.1/6, V3的脉冲将 “Phase delay” 设置为-0.04/3, V4的脉冲将 “Phase delay” 设置为-0.01, V5的脉冲将 “Phase delay” 设置为-0.02/3, V6的脉冲将 “Phase delay” 设置为-0.02/6。
当a=30时，V1的脉冲将 “Phase delay” 设置为0.01/6，V2的脉冲将 “Phase delay” 设置为-0.09/6, V3的脉冲将 “Phase delay” 设置为-0.07/6, V4的脉冲将 “Phase delay” 设置为-0.05/6, V5的脉冲将 “Phase delay” 设置为-0.01/2, V6的脉冲将 “Phase delay” 设置为-0.01/6。
当a=90时，V1的脉冲将 “Phase delay” 设置为0.005，V2的脉冲将 “Phase delay” 设置为-0.07/6, V3的脉冲将 “Phase delay” 设置为-0.025/3, V4的脉冲将 “Phase delay” 设置为-0.005, V5的脉冲将 “Phase delay” 设置为-0.005/3, V6的脉冲将 “Phase delay” 设置为0.01/6。
负载参数R=1Ω，L=1e-3H，C=inf；直流电压源参数U=135V。
2.用subplot作图：
在仿真出结果后，先在Scope模块中对Variable name进行变量命名，例如命名为a。然后在中MATLAB主窗口中分别输入以下语句： clc；
subplot(4,1,1);plot(a.time,a.signals(1).values);title('脉冲触发器1的输出波形');xlabel('t/s');ylabel('iu/A');grid subplot(4,1,2);plot(a.time,a.signals(2).values);title('U相输出电流波形');xlabel('t/s');ylabel('u/V');grid subplot(4,1,3);plot(a.time,a.signals(3).values);title('Uuv线电压输出波形');xlabel('t/s');ylabel('u/V');grid
subplot(4,1,4);plot(a.time,a.signals(4).values);title('Uvw线电压输出波形');xlabel('t/s');ylabel('u/V');grid
subplot(4,1,1);plot(a.time,a.signals(5).values);title(' Uwu线电压输出波形');xlabel('t/s');ylabel('u/V');grid
subplot(4,1,2);plot(a.time,a.signals(6).values);title('负载两端电压输出波形');xlabel('t/s');ylabel('u/V');grid subplot(4,1,3);plot(a.time,a.signals(7).values);title('Unn‘两端电压输出波形 ');xlabel('t/s');ylabel('u/V');grid subplot(4,1,4);plot(a.time,a.signals(8).values);title(' 晶闸管VT5两端电压输出波形 ');xlabel('t/s');ylabel('u/V');grid subplot(4,1,1);plot(b.time,b.signals(1).values);title('直流侧两端电流输出波形 ');xlabel('t/s');ylabel('I/A');grid 这样，即可得到所需波形。
3.仿真波形：
由以上步骤可得最终图形为：
(1)a=0且带阻感负载时：
a=0且带阻性负载时：
(2)a=30时且带阻感负载时：
a=30时且带阻性负载时：
（3）a=90时且带阻感负载时：
a=90时且带阻性负载时：
五、实验结果及分析：
在上述180度导电方式逆变器中，为了防止同一相上下两桥臂的开关器件同时导通而引起直流侧电源的短路，要采取先断后通的方法，即先给应关段的器件关断信号，待其关断后留一定的时间欲量，然后再给应导通的器件发出开通信号，即两者间留一个短暂的死区时间。
对于U相输出来说，当桥臂1导通时，Uun’=Ud/2，当桥臂4导通时，Uun’=-Ud/2。因此，Uun’的波形是幅值为Ud/2的矩形波。V、W两相的情况和U相相似，Uvn’、Uwn’的波形形状和'Uun’相同，只是相位依次相差120°。对于线电压来说，例如Uuv，则可由Uuv= Uun’-Uun’得到。Uvw和Uwu同理。
通过上面的实验结果可得当触发角a不同时，逆变电路的输出波形会受到很大的影响，而当逆变电路的负载类型发生变化时，逆变电路的输出波形也会受到一定的影响。所以说，由三项电压型逆变电路得来的交流输出量由触发角a和负载类型共同决定。
六、结论及拓展：
通过仿真和分析，可知三相桥式逆变电路的输出电压受控制角ａ和负载特性的影响，文中应用MATLAB的可视化仿真工具Simulink对单相全控桥有源逆变电路的仿真结果进行了详细分析，并与相关文献中采用常规电路分析方法所得到的输出电压波形进行比较，进一步验证了仿真结果的正确性。采用MATLAB／Simulink对三相桥式逆变电路进行仿真分析，避免了常规分析方法中繁琐的绘图和计算过程，得到了一种直观、快捷分析整流电路的新方法。应用MATLAB／Simulink进行仿真，在仿真过程中可以灵活改变仿真参数，并且能直观地观察到仿真结果随参数的变化情况。
同时，在我们的日常生活中逆变电路的应用相当普及，在已有的各种电源中，蓄电池、干电池，太阳能电池等都是直流电源，当需要这些电源向交流负载供电时，就需要逆变电路。另外例如交流电机调速用变频器、不间断电源、感应加热电源等电力电子装置使用非常广泛，其电路的核心部分都是逆变电路，因此，研究逆变电路对我们的实际生活有着广泛的影响。
七、设计心得：
通过本次课程设计的练习，我对计算机仿真有一点的理解与应用，同时，我也能够更加熟练地使用MATLAB的可视化仿真工具Simulink这款软件。特别是在此过程中，常运用到许多Simulink工具模块，使我对MATLAB仿真有了更加深刻的理解，同时，使我对以前的学习加深了理解与应用，特别是此次通过对三项电压型桥式逆变电路的仿真，我重新学习了上个学期我未明白的知识点，并为我在将来的学习生活中能更好的自我学习奠定了一定的基础，通过本课程的学习，同时还学到了独立思考的能力，提高了自我动手能力，让我受益颇深。
八、参考文献：
［1］王兆安，刘进军.电力电子技术．机械工业出版社.２００9，３３（１０）：１３４９－１３５８．
［２］张晓华.控制系统数字仿真与CAD.机械工业出版社.2009.12
第二篇：探究串并联电路中电压规律实验报告
报告汇编 Compilation of reports 20XX
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探究串并联电路中电压的规律实验报告
【 实验 目标】
1、探究串联和并联电路的电压关系； 2、体验探究的过程，培养严谨的科学态度。
【 实验器材 】
电池组、电压表、三个小灯泡（其中两个规格相同）、开关、导线若干。
【 提出问题 】
1、串联电路中,两端的总电压与各部分电路两端的电压之间有什么关系？ 2、并联电路中,两端的总电压与各个支路两端的电压之间有什么关系？ 【 猜想与假设 】
1、串联电路中：
2、a
电压是由大到小的，电压每分配到一个小灯泡，就消耗一部分电能，回到
负极时就小了
b
小灯泡一样亮，电路中各点的电压应该相同
c
靠近电源正负极的地方应大些
3、并联电路中：
a
是不是和串联时一样，相等
b
干路电压分配给两条支路，两支路电压的和应等于干路电压
c
如果灯泡不一样，两支路电压的和会超过干路电压
【 设计与进行实验 】
（一）
探究串联电路中电压的规律1、实 验电路图 ：
2、实验步骤：
①按照电路图连接实物图； ②将电压表分别并联在电路中 AB 之间、C BC 之间、AC 之间，并分别记录测量的电压值； ③换用另外的小灯泡再测一次。4、、实验表格：
L L 1 1 两端的电压 U U 1 1 /V
L L 2 2 两端的电压 U U 2 2 /V
总电压 U U /V
第一次测量
0.75
0.75
1.5
报告文档·借鉴学习word 可编辑·实用文档 第二次测量
0.6
0.9
1.5
实验结论：串联电路的总电压等于各部分电路两端电压之和（二）
探究并联电路中电压的规律1、实 验电路图 ：
2、实验步骤：
①按照电路图连接实物图； ②将电压表分别并联在电路中 AB 之间、D CD 之间、EF 之间，并分别记录测量的电压值； ③换用另外的小灯泡再测一次。
3、实验表格：
L L 1 1 两端的电 压 U U 1 1 /V
L L 2 2 两端的电压 U U 2 2 /V
总电压 U U /V
第一次测量
1.5
1.5
1.5
第二次测量
1.5
1.5
1.5
实验结论：在并联电路中，各支路两端的电压相等
第三篇：电压实验报告
物理实验报告单 九年级
姓名：
组名：
实验名称：
练习使用电压表 实验目的：
正确使用电压表测用电器工作时的电压
实验器材：学生电源
实验步骤：1、校零
：2）、按电路图把电压表与用电器（小灯泡）
联，并注意要让电流从
线柱流入，从
接线柱流出，并选择合适的。
。3、测出灯泡工作时两端的值。
实验结论：
小灯泡工作时两端的电压 U=
V
1.电压表正确使用要注意以下几点：
((“两要、两不要、两看清”)
“两要”：电压表要与被测用电器
联，电流 要
进
出。
“两不要”：被测电压不要超过电压表，不超量程时可把电压表直接接到电
源两极上，测出。
“两看清”：看清电压表所用，看清电压表每一小格所表示的电压值即。
教师评分：
日期
物理实验报告单 九年级
班级：
姓名：
实验名称：
探究串联电路中用电器两端的电压与电源两端电压的关系
实验目的：
探究串联电路的电压关系
实验器材：
学生电源、电压表、三个小灯泡（其中两个规格相同）、开关、导线若干
实验步骤：
①按照电路图连接实物图；
②将电压表分别并联在电路中 B AB 之间、C BC 之间、C AC 之间，并分别记录测量的电压值；
③换用另外的小灯泡再测一次。
实验记录：
L L 1 1 两端的电压 U U 1 1 /V
L L 2 2 两端的电压 U U 2 2 /V
总电压 U U /V
第一次测量
第二次测量
实验结论：
串联电路电压的特点：
表达式：
教师评分：
日期
物理实验报告单 九年级
班级：
姓名：
实验名称：
探究并联电路各支路用电器两端的电压与电源两端电压的关系
实验目的：
探究并联电路的电压关系
实验器材：
学生电源、电压表、三个小灯泡（其中两个规格相同）、开关、导线若干
实验步骤：
①按照电路图连接实物图；
②将电压表分别并联在电路中 AB、之间、CD 之间、F EF 之间，并分别记录测量的电压值；
③换用另外的小灯泡再测一次。
实验记录：
L L 1 1 两端的电压 U U 1 1 /V
L L 2 2 两端的电压 U U 2 2 /V
总电压 U U /V
第一次测量
第二次测量
实验结论：
并联电路电压的特点：
表达式：
教师评分：
日期
中学物理实验报告单 九年级
组 名：
实验名称：练习使用滑动变阻器
实验目的：
学会正确使用滑动变阻器和用滑动变阻器改变灯泡的亮度
实验器材：
学生电源、小灯泡及灯座、开关、滑动变阻器、导线若干。
实验步骤：1、检查器材：检查实验所需器材是否齐全。
2、观察滑动变阻器的铭牌：观察滑动变阻器的铭牌，并记录所用滑动变阻器的最大阻值，允许通过的最大电流值。
3、画电路图。
4.、根据电路图连接电路：
（1 1）断开开关，连接实物；
（2 2）将滑动变阻器的滑片滑至最大阻值处；
（3 3）检查电路是否正确。
5、闭合开关，移动滑片位置，改变滑动变阻器的阻值，观片 察小灯泡的亮度变化，记录当滑片 P P 向右移动时，变阻器的电阻变化，小灯泡的亮度变化。
A B
A C
A D
B C
B D
C D
实验结论：
滑动变阻器接入电路的接线柱 片 滑片 P 自 左向右 移动时电路中的变化情况由（即由 A 滑向 B 端）
小灯泡（变亮，不变，变暗）
电流（变大，变小，不变）
A B
A C
A D
B C
B D
C D
教师评分：
日期
中学物理实验报告单 九年级
组 名：
实验名称：探究电流与电压的关系 实验目的：
通过实验探究，得出并认识电流、电压和电阻的关系
实验器材：
学生电源、定值电阻两个、开关、滑动变阻器、电流表和电压表、导线若干
实验步骤：
1、按照电路图连接实物，开关断开，将滑动变阻器滑片位于阻值最大位置； 2、闭合开关，调节滑片位置，观察电流表示数 I、电压表示数 U，并记录在数据表格中。
3、改变滑片位置，观察电流表示数 I1，电压表示数 U1，并记录在数据表格中； 4、仿照步骤 3，再重复四次，观察电流表示数 I2---I6,电压表示数 U2---U6，并记录在数据表格中。
实验结论：
次数 电阻R/Ω 电压 U/V 电流 I/A 1
结论：通过导体的电流与导体。
教师评分：
日期
中学物理实验报告单 九年级
班级：
组 名：
实验名称：探究电流与电阻的关系 实验目的：
通过探究，得出电流与导体电阻的关系
实验器材：
学生电源、三个不同阻值定值电阻、开关、滑动变阻器、电流表和电压表各、导线若干
实验步骤：
1、按电路图连接实物，将 R1 接入电路，开关断开，滑动变阻器滑片位于阻值最大位置； 2 2、闭合开关，调节滑片位置，观察电压表示数等于 2v 时，观察电流表示数 I 1 和电阻值 R 1，并将 I 1、R 1 记录在数据表格中； 3、断开开关，将滑动变阻器滑片位于阻值最大处，用 R 2 替换 R 1，闭合开关，调节滑片位置，观察电压表示数为 2v 时，观察电流表示数 I 2 和电阻值 R 2，并将 I 2、R 2 记录在数据表格中； 4、仿照步骤 3 再做四次，将 I 1---I 6 ,R 1---R 6 记录在数据表格中。
实验结论：
次数 电压 U/V
电阻R/Ω 电流 I/A 1
结论：电压一定时。
教师评分：
日期
第四篇：《逆变》读后感（定稿）
从观看《逆变》谈芙蓉大队队伍建设
3月底，在支队的组织下，我大队全体民警观看了警示教育片《逆变》，片中深刻剖析了5名优秀基层干警成长为领导后，又渐渐腐败堕落的过程和根源，广大民警都深受教育。我本人主管芙蓉大队思想政治工作和队伍建设，从中感触颇深，受益良多。
从《逆变》腐败者违法犯罪的轨迹中，不难看出，他们刚开始都是非常优秀的民警，但由于在平时工作和生活小节中不注意、不排斥腐朽黑暗的东西，渐渐的腐化变质，忘了人民警察的形象，变得贪婪无厌，世人可憎，期间上演了一场场淋漓尽致的权钱、权色交易之戏，他们无视党纪国法，目无组织纪律，不顾群众利益，弄虚作假，独断专行，横行霸道，腐化堕落，不仅严重败坏了党风政风，而且使人民群众利益遭受了严重损失。他们的人生溃败与交友不慎有很大关系，与自身要求不严密切相关，与忽视学习紧密相连，这正应证了那句千古名言“千里之堤，溃于蚁穴”。我作为大队教导员，深感自身责任重大，深刻认识到防微杜渐的重要性，在当前的队伍建设中，工作中一点细微处不注意，一小项措施没落实到位，民警的一点点思想的小苗头没及时发现和纠正，都可能导致民警腐败、堕落，今后，我力争将此次警示教育成果运用到实际工作当中去，从严、从细抓好队伍建设的各项工作。
一是以学习和贯彻“四个一律”内容为契机，加强政治理论教育。今年，公安部***同志在全国政法工作会议上提出“四个一律”铁规，全力整肃警风警纪，长沙公安机关在各下属单位全面开展学习贯彻“四个一律”铁规，推动了学习廉政、履行廉政、深化廉政的高潮。芙蓉大队要以此为契机，不断加强政治理论学习，不断完善学习制度，全面打牢公正廉洁执法的根基。一是要继续学习邓小平理论、三个代表重要思想，体会科学发展观的深刻内涵，并以党支部“三会一课”为重要抓手，学习党中央的最新理论成果和中央领导人的重要讲话，不断深化民警的理论根基，以此来规范和指导民警言行。二要制定计划，重新组织民警学习《党员领导干部廉洁从政若干准则》和《公安机关人民警察纪律条令》，坚持把教育整顿与规范执法、反腐倡廉相结合，把纪律作风教育与排查整改执法突出问题相结合，从内部加强思想素质和作风建设。三要以党的历史为内容，组织学习一次党课，重温党的艰苦岁月，学习老一辈党员为党的事业拼搏、奉献的光辉事迹，并以此来激励广大民警珍惜职位和荣誉，防微杜渐。
二是扎实开展“创先争优”活动，把民警引导到干事创业中来。要以开展“创先争优”活动为重要载体，积极引导民警树立正确的世界观、人生观、价值观，把主要精力放在干事创业上来。大队自去年4月开始开展“创先争优”活动以来，涌现了许多先进典型和先进事迹，获得了很多荣誉，大队思想政治工作、执法规范化建设和“创先争优”活动均评为市局示范化单位，大队团支部被评为长沙市五四红旗团支部，2010支队综合考评、绩效考核、执法质量考核、政治目标考核我大队均名列第一，这些荣誉的取得，既是我队队伍建设的成果，也极大促进了队伍建设健康稳定发展。下阶段，我队将继续深入推进“创先争优”活动，积极构建载体，从大队中发掘和宣传先进典型和先进事迹，营造良好的队伍氛围，引导民警融入到活动中，激发干事创业的热情。
三是认真贯彻落实今年开展“开门评警”活动精神，促进大队队伍作风整改。今年1月份起，公安部在全国公安机关开展“大走访”开门评警活动，我队根据支队党委关于开展“大走访”开门评警活动的统一部署，结合我队工作实际，紧紧围绕“广大民警受教育、人民群众得实惠、公安工作上水平、警民关系更和谐”的总体目标，突出重点，全面开展“大走访”开门评警活动，并以此为契机，切实整改队伍不良作风，引导和督促全体民警以人民群众满意为导向，在工作和生活中给人民群众树立高尚的形象，全力打造“群众满意工程”。
四是扎实、细致地开展好经常性思想政治工作，建立健全经常性的预防机制。要切实利用好经常性思想政治工作机制，做到积极引导，防微杜渐。大队以抓政工干部履职为重点，严格落实“三会一课”制度，全面开展谈心慰问活动，坚持政治思想工作的经常性、针对性和实效性，不断增强思想政治工作服务中心工作的能力，其中，特别重视谈心谈话这一机制，常谈话、常谈心、常沟通，及时发现民警思想上不好的苗头，并做好积极教育引导工作。除了做好这些硬性工作，还积极开展警营活动，陶冶民警情操的同时，在活动中和谐警队气氛，于潜移默化中培养民警热爱生活、积极进取的态度，自觉杜绝不良风气的影响。
通过观看电影《逆变》，笔者进一步认识到在日常工作中认真履行教导员职责的重要性，抓好防腐倡廉，防止民警变质，就是要从细处着手，在生活中关心民警，在工作中激励民警，在制度上严格监督，从严做好各项政治思想工作和相关活动，并积极构建长效预防机制，努力在大队树立积极、向上，清正、廉洁的良好氛围。
第五篇：逆滤波实验报告
实验报告
一、实验目的和要求
用逆滤波及其限制病态性的简单改进方法进行散焦模糊图像恢复实验
二、实验原理
1、不考虑加性噪声时，图像的退化可以看成图像信息f(x,y)经过一个退化系统，即：
g(x,y)=H[f(x,y)]=f(x,y)*h(x,y)其频谱可以表示为G(u,v)=F(u,v)H(u,v)
2、当我们对退化系统有先验性的了解时，例如已知
H(u,v)=exp[-c(u2+v2)5/6] 那么我们可以对退化后的图像进行退化过程的逆变换，从而恢复图像。
3、由于实际图片有加性噪声，即：
G(u,v)=F(u,v)H(u,v)+N(u,v)
因此，直接逆变换的结果为
S(u,v)=G(u,v)/H(u,v)+N(u,v)/H(u,v)=F(u,v)+N(u,v)/H(u,v)对于H(u,v)=exp[-c(u2+v2)5/6]，当u、v较大时，H(u,v)是一个趋近于零的数，因此会对加性噪声的高频部分产生强烈放大，从而引起显著的病态性。对于这种病态性，最简单的修正方式是对逆变换的函数进行简单的限制。但这种阶跃式的限制会带来明显的振铃现象。
三、实验方法
1、对同一幅图，采用相同的退化模型，调整不同C值，和w0值并比较结果。
2、对同一幅图，采用相同的退化模型，调整不同C值并选取适当的w0值，并比较用逆滤波及其限制病态性的简单改进方法的结果。
四、实验结果及分析
1、采用的退化模型为H(u,v)=exp[-c(u2+v2)5/6]，取c=0.0005，对不同w值进行了仿真，结果如下所示。
g(x,y)(w=10)g(x,y)(w=50)g(x,y)(w=100)g(x,y)(w=150)g(x,y)(w=200)
可以看出，当w值太小时，几乎没有效果。随着w值的增大，对中频的放大作用越来越明显。但当w值过大时，图片上可以看到水波状的条纹，同时浅色部分可以看到明显的花纹，病态性显著。
2、采用的退化模型为H(u,v)=exp[-c(u2+v2)5/6]，取不同c值，选取合适的w值进行了仿真，结果如下所示。
不进行限制时：
g(x,y)(C=0.0001)g(x,y)(C=0.0003)g(x,y)(C=0.0005)g(x,y)(C=0.0007)g(x,y)(C=0.0009)
可以看到，在不进行限制的情况下，随着C值的增大，对高频部分的放大作用也很快的增大，带来了显著的病态性。但选取的C值过小又打不到图像恢复的效果。
下面是进行了适当的限制后的结果：
f(x,y)F(u,v)g(x,y)1/H(u,v)
其中，为了显示效果，对两幅频谱图进行了一定的缩放。
五、心得体会
1、使用imshow函数时，如果输入数据全是0到1之间的小数，那么matlab会把它当做归一化后的数据，依旧是会扩大256倍再按灰度显示。若输入数据有0到1之间的小数，也有大于1的数，则matlab会将数据二值化，显示为白点和黑点。若输入数据为0到255的整数，则matlab会直接按灰度显示。因此，对于变换后的结果，有时要转换成int8类型的整数才能正确输出。
2、在已知退化模型的情况下，限制病态性的逆滤波可以比较有效地恢复图像，但其主要的放大区由C和w0共同决定，因此参数确定比较麻烦
3、在matlab中，若再频谱上进行变换，最好先用fftshift函数将fft结果变换为低频在中间的格式，这样能极大地方便后面的处理。
六、源代码
clc;clear;clf;
sizeX=240;sizeY=352;
%设行宽、列宽 C=0.0005;
%滤波器参数 w=100;
f = imread('war02.bmp')%读8位灰度图像 for a=1:sizeX
for b=1:sizeY
if(f(a,b)== 0)f(a,b)= 1;
end
end end
F=fftshift(fft2(double(f)));%求频谱
H=zeros(sizeX,sizeY);
%逆变换滤波器传递函数 for a=1:sizeX
for b=1:sizeY
D=C*(((a-sizeX/2)^2+(b-sizeY/2)^2)^(5/6));
%H(a,b)=exp(D);
H(a,b)=(exp(D)-1).*((((a-sizeX/2)^2+(b-sizeY/2)^2)) %限制病态性 end end G=H.*F; %频域处理 g=ifft2(fftshift(G)); %fft反变换 figure(1)imshow(f) %原图 title('f(x,y)');figure(2)imshow(g,[0,255]) %恢复结果 title('g(x,y)');figure(3)imshow(abs(F)/10,[0,255]) %原图频谱，进行了缩放 title('F(u,v)');figure(4)imshow(abs(H)*100,[0,255])%逆变换滤波器频谱，进行了缩放 title('1/H(u,v)');
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