《数字信号处理 教学课件 ppt 作者 张维玺 第1章 绪 论》由会员分享，可在线阅读，更多相关《数字信号处理 教学课件 ppt 作者 张维玺 第1章 绪 论（33页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、数字信号处理,主编 张维玺,第1章 绪 论,1.1 引言 1.2 数字信号处理的理论 1.3 数字信号处理的实现 1.4 数字信号处理的应用,1.1 引言,过去，信号处理一直是采用模拟设备来完成的。近代，数字计算机的出现和大规模集成技术的高度发展，为信号处理提供了强有力的手段。在电子技术各个领域，例如雷达、声纳、语言通信、数字通信等，正日益广泛地用数字方法代替模拟方法实现信号处理。因而，从20世纪60年代以来，逐渐形成了一门新的学科数字信号处理 (Digital Signal Processing，DSP)。,1.2 数字信号处理的理论,1.2.1 信号 1.2.2 系统 1.2.3 数字信号
2、处理的理论,1.2.1 信号,(1)连续时间信号。 (2)模拟时间信号。 (3)离散时间信号。 (4)数字信号。 (5)信号处理。 (6)数字信号处理。,(1)连续时间信号。,在规定的连续时间内，信号的幅值可以是连续值，也可以是离散值的信号。连续时间信号与模拟信号经常用来说明同一信号，可以互相通用。模拟信号可视为连续时间信号的一个特例。,(2)模拟时间信号。,在连续时间范围内，信号的幅值可以取连续范围内任意数值，即时间连续，幅度也连续的信号。,(3)离散时间信号。,在一组离散的时间下表示信号数值的函数。因为最常遇到的离散信号是模拟信号，在时间上以均匀 (有时也非均匀) 间隔的取样，所以离散时间
3、信号又称为取样信号或序列。,(4)数字信号。,在时间上和幅度上都经过量化变为二进制数码序列的信号。量化是利用一组数值来表示变量的过程。所谓量化变量，时间上就是一组不同的数值。因此，数字信号处理可以用序列的数来表示，而每一个数又是由有限个数码来表示的。 离散时间信号与数字信号也经常用来说明同一信号。离散时间信号的一些理论也适用于数字信号。,(5)信号处理。,图1-1 简单的数字高通滤波器,(6)数字信号处理。,X1.TIF,1.2.2 系统,图1-2 信号处理系统,1.2.3 数字信号处理的理论,(1) 信号采集 (A/D技术、抽样定理、多抽样率、量化噪声分析等)； (2) 离散信号的分析 (时
4、域及频域分析、各种变换技术、信号特征的描述等)； (3) 离散系统分析 (系统的描述、系统的单位抽样响应、转移函数及频率特性等)； (4) 信号处理中的快速算法 (快速傅里叶变换、快速卷积与相关等)； (5) 信号的估值 (各种估值理论、相关函数与功率谱估计等)； (6) 滤波技术 (数字滤波器的设计与实现)； (7) 信号的建摸 (最常用的有AR、MA、ARMA、PRONY等模型)； (8) 信号处理中的特殊算法 (如抽取、插值、奇异值分解、反卷积、信号重建等)； (9) 信号处理技术的实现 (软件实现与硬件实现)； (10) 信号处理技术的应用。,1.3 数字信号处理的实现,(1) 在通用
5、的微计算机上用软件来实现。 (2) 用单片机来实现 (可以称为软硬件结合)。 (3) 利用专门用于信号处理的DSP芯片来实现。 (4) 利用特殊用途的DSP芯片来实现。,图1-3 数字信号处理系统的简单框图,1.4 数字信号处理的应用,1.4.1 数字信号处理系统的突出优点 1.4.2 数字信号处理的典型应用,1.4.1 数字信号处理系统的突出优点,(1) 精度高。 (2) 灵活性大。 (3) 可靠性强。 (4) 易于大规模集成。 (5) 可以时分复用提高效率。 (6) 突破模拟系统的束缚。 (7) 高性能。 (8) 能进行多维处理。,(4) 易于大规模集成。,图1-4 时分复用多路数字信号处
6、理系统,1.4.2 数字信号处理的典型应用,1.远程通信 2.回声定位 3.图像处理 4.柴油发动机信号,1.远程通信,(1)多路技术。 (2)压缩。 (3)回声抑制。,(1)多路技术。,全世界大约有10多亿部电话。当一个用户按下几个数字键后，电话交换网络允许这一部电话与世界上任何一部电话在几秒钟内建立连接。,(2)压缩。,当一路语音被8000次/s的采样和量化 (数字化) 后，其中还包含许多冗余数据，即一个样本值所包含的信息被其邻近的采样点大量复制。,(3)回声抑制。,回声是长途电话通信中存在的一个严重问题。当打电话时，语音信号经过信道 (电信网络) 传输到达接收机，但同时还会有部分信号作为
7、回声又经信道反射回去。,2.回声定位,(1)雷达。 (2)声纳。 (3)地震波。,(1)雷达。,在简单的雷达系统中，一个无线电发射机发射一束毫秒级波长的射频能量脉冲，这一脉冲信号被馈入方向性极强的天线后向外辐射。在波束传播路径上若有飞行器，则有一小部分辐射能量会被反射回接收天线。根据发射脉冲和接收到的回波信号之间的时间差，就可以计算出飞行器的距离。确定物体的方向更加简单，事实上它就是收到回波时接收天线的指向。,(2)声纳。,声纳分为两类：主动声纳和被动声纳。在主动声纳中，240kHz的声波脉冲在水中被发射，同时对声波的回波信号进行检测和分析。,(3)地震波。,地震波信号产生于地震、火山喷发或地
8、下爆炸导致的岩石移动所产生的波。,3.图像处理,(1)医学影像。 (2)商业成像产品。 (3)图像建模。 (4)图像增强。 (5)图像恢复。,(1)医学影像。,1895年，Wilhelm Conrad Rntgen发现X射线能够穿透许多坚硬的物质，从而导致了医学的革命性变化。,(2)商业成像产品。,图像系统所需处理的大量信息对要求面向大众的影像设备如数码相机、数码摄录机、DVD和高清数字电视来说都是一个挑战。,(3)图像建模。,一幅特定图像的每一个像素都代表着对象的某一确定的物理量，像素的特征被称为图像描述。,(4)图像增强。,图像增强算法通常从视觉角度强调特定的图像特征以便改善图像的质量，或者从特征提取角度辅助分析图像。,(5)图像恢复。,图像恢复技术用于消除或减少图像的污损，例如由系统引入的几何失真和模糊。图像重构涉及根据从不同角度获得的若干平面投影来推断一个三维物体的二维图像切片。,4.柴油发动机信号,DSP技术对提高柴油发动机的工作效率及降低污染具有重要的作用。发动机的高效运转需要准确测定发动机气缸内活塞行程的最高点。,
