Первая страница
Наша команда
Контакты
О нас

    Головна сторінка



Цифрове оброблення сигналів І зображень

Скачати 49.78 Kb.

Цифрове оброблення сигналів І зображень




Скачати 49.78 Kb.
Дата конвертації16.06.2017
Розмір49.78 Kb.
ТипЛекція

Цифрове оброблення сигналів і зображень

Хома Володимир Васильович

Лабораторні в 223 за комп’ютером

  1. А.Б. Сегриенко, 2006, В-во «Питер» - є фрагменти кодів з MathLab.
    Фрагмент (лат. fragmentum - уламок, шматок, скалка) - яка-небудь частина цілого.
    Шифрува́ння - оборотне перетворення даних, з метою приховання інформації. Шифрування з'явилось близько 4 тис. років назад. Першим відомим зразком шифру вважається єгипетський текст, створений приблизно в 1900 р.


Можна використовувати freeware Scilab, PSpice.

Зміст курсу:



  1. Вступ до цифрового оброблення сигналів і зображень

  2. Математичний апарат опису та аналізу сигналів.

  3. Опис аналогових систем

  4. Аналогові фільтри

  5. Опис дискретних систем

  6. Рекурсивні цифрові фільтри

  7. Нерекурсивні цифрові фільтри

  8. Застосування цифрових фільтрів

  9. Представлення та кодування цифрових зображень

  10. Опрацювання цифрових зображень



Лекція №1(?)

Зміст ЦОС (цифрова обробка сигналів, DSP – Digital Signal Processing)


Інформація – це певні відомості або знання, нематеріальне. Але завжди інформація матеріалізується у вигляді певних повідомлень. Сигнал – це носії інформації, функція часу, а ЦОС полягає у одержанні її.
Код (франц. code, від лат. codex) (англ. code, нім. Schlüssel m, Kennzahl f, Kode m) - зведення законів, система умовних знаків (символів, позначень) для передачі, обробки та зберігання (запам'ятовування) різноманітної інформації.
Носі́й інформа́ції (англ. data medium) - матеріальний об'єкт природного або штучного походження, який здатен містити, зберігати і передавати інформацію.


z(x,y) – саме зображення

z(x,y,t) - рухоме зображення, movie

Оцифровування аналогового сигналу передбачає виконання трьох операцій:



  1. Дискретизація в часі

  2. Квантування за рівнем

  3. Кодування(запис числового значення проквантованої вибірки у певному форматі, наприклад, бінарному)

Щоб виконати умову теореми дискретизації (теорема Котельникова-Шенона) потрібно застосувати вхідну анти-aliasing’ову фільтрацію.
Дискретиза́ція - перетворення функцій неперервних змінних у функції дискретних змінних, за якими початкові неперервні функції можуть бути відновлені із заданою точністю. Роль відліків виконують квантовані значення функцій.
Ана́логовий сигна́л - сигнал (напруга, струм тощо), неперервний на всьому проміжку часу. Аналоговий сигнал є або вираженим синусоїдальним коливанням, або, у загальному випадку, розкладеним у ряд (Фур'є) накладанням синусоїдальних коливань певної амплітуди і частоти.



Переваги обмеження цифрового сигналу


  1. Стабільність цифрових пристроїв

  2. Повторювальність

  3. Можливість необмеженого довгого запам’ятовуваного зберігання цифрової інформації

  4. Інтегрування виконуваних функцій

  5. Спеціальні функції, недосяжні до деяких систем

Лекція №2

2010-09-15

  1. Бла

  2. Бла

  3. Потреба у синхронізації пристроїв, які співпрацюють між собою

  4. Ключові операції ЦОС

Цілі ЦОС:

  1. фільтрація сигналів

  2. корегування спотворень сигналу(еквалайзер)

  3. кодування (стиснення, шифрування, …) сигналів

  4. формування сигналів, зокрема тестових, несучих(DDS-синтезаторів)

  5. вимірювання параметрів сигналів, застосовується у цифрових вимірювальних приладів

Серед ключових операційЦОС м.б.:

  1. Спектральний аналіз сигналів, який зводиться до FTT (Fast Furie Transform)

  2. Кореляційний аналіз – пошук подібності

  3. Статистичний аналіз

Усі згадані види аналізу можуть реалізовуватися на основі FFT. Базовою операцією FFT є т.зв. «метелик», в основі якого лежить акумулююче множення

Сфери застосування ЦОС:

Стала тенденція здешевлення пристроїв ЦОС розширила сфери їх застосування аж до проникнення в побут


Розділ 2. Математичний апарат опису та аналізу сигналів

Класифікація сигналів


  1. Детерміновані сигнали

  2. Випадкові сигнали

    1. шумові

    2. реальні



Випадкові процеси бувають стаціонарні і нестаціонарні

В стаціонарних процесах мають сталі статистичні параметри: математичне сподівання, дисперсія та інші;

Тенденція і тенденційність (від лат. tendo - направляю, прагну) - можливість тих чи інших подій розвиватися в даному напрямку.
Застосунок, застосовна програма або прикладна програма (англ. application, application software, app) - користувацька комп'ютерна програма, що дає змогу вирішувати конкретні прикладні задачі користувача.
Стати́стика - наука, що вивчає методи кількісного охоплення і дослідження масових, зокрема суспільних, явищ і процесів. А також власне кількісний облік масових явищ. Зокрема, облік у будь-якій галузі господарства, суспільного життя, що здійснюється методами цієї науки, а також дані цього обліку.
Матема́тика (грец. μάθημα - наука, знання, вивчення) - наука, яка первісно виникла як один з напрямків пошуку істини (у грецькій філософії) у сфері просторових відношень (землеміряння - геометрії) і обчислень (арифметики), для практичних потреб людини рахувати, обчислювати, вимірювати, досліджувати форми та рух фізичних тіл.
нестаціонарні – цього не мають. Реальні процеси назагал є нестаціонарними.

Серед стаціонарних процесів певне місце займають ергодичні

2010-09-23

Лекція


Нормування часу

, 

, , , 









, , 

Кореляційний аналіз















Згортка сигналів









Подання сигналів за допомогою ортогональних функцій














Опис та аналіз сигналів у частотній області



  1. неперервних сигналів

  2. особливості дискретного перетворення Фур’є

  3. реалізація та використання Швидкого перетворення Фур’є

Ефект перетікання спектру


Це обчислювальний ефект дискретного перетворення Фур’є, що зумовлює появу неіснуючих паразитних гармонік в наслідок неперіодичності самого сигналу

2010-10-20

Лекція



Різницеве рівняння:



Нерекурсивні системи мають нескінченний імпульсний відгук навіть при збудженні одиничних імпульсів. У не рекурсивних системах імпульсний відгук є скінченним.

Паразитизм - це вид взаємозв'язків між різними видами, за якого один з них (паразит) певний час використовує іншого (хазяїна) як джерело живлення та середовище існування, частково чи повністю покладає на нього регуляцію своїх взаємовідносин з довкіллям.
Рекурсія (лат. Recursion) - метод визначення класу чи об'єктів методів попереднім заданням одного чи декількох (звичайно простих) його базових випадків чи методів, а потім заданням на їхній основі правила побудови класу, який визначається.



Рекурсивні системи мають свої прототипи серед аналогових пристроїв, а не рекурсивні їх не мають

Z-перетворення та його використання для опису дискретних систем


Z-transform є зручним інструментом аналізу дискретних послідовностей.
Інструме́нт (лат. instrumentum - знаряддя) - технологічне оснащення (знаряддя або пристрій), які в процесі праці безпосередньо стикаються з предметом праці з метою зміни чи контролю його форми, стану, властивостей тощо.
Його зміст полягає в тому, що послідовності чисел x(n) ставиться у відповідність X(z), яка визначається виразом:







Вихідний сигнал . Підставимо в перетворення Лапласа:








Передатна функція дискретних систем


Застосуємо до різницевого рівняння перетворення Z




Білінійне перетворення


Білінійне перетворення застосовується для перетворення s площини в z площину і на основі нього аналогові системи(аналогові фільтри) спроектовані класичними методами, перетворюються до цифрового вигляду











; 

2010-10-27

Лекція

проспав… на практичній продовжуємо


  1. Передатна функція Pф фільтра прототипу 

  2. Перевірка властивостей прототипу, тобто його АЧХ, ФЧХ, Перехідну Характеристику (реакція фільтра на стрибок – час наростання/спаду)

Для фільтра прототипу використовується функції:

1 група

[z,p,k] =



  • butterap - апроксимація за Баттер Вордом (n),

  • cheb1ap, cheb2ap - Чебишева 1-2 роду (n, Rp/Rs) ,

  • ellipap (n, Rp, Rs)

Пояснимо на прикладі фільтру другого порядку:

Проектування фільтру полягає у знаходження коефіцієнтів .

Апроксима́ція (лат. approximate - наближати) - наближене вираження одних математичних об'єктів іншими, близькими за значенням, але простішими, наприклад, кривих ліній - ламаними, ірраціональних чисел - раціональними, неперервних функцій - многочленами.
Коефіціє́нт - характеристика процесу, явища, речовини або поля, яка має відносно сталий характер.
Корені чисельника,  – корені знаменника.
Знаменник - число, або алгебраїчний вираз, який стоїть під рискою у записі дробу.
Чисельник - число або алгебраїчний вираз, який стоїть над рискою при записі дробу.

Перетворюємо [z,p,k] в [a,b] за допомогою функції zpk2ab

[a*, b*] = zpk2ab



2 група

[a,b]=lp2xx(a*,b*, wc)

Замість xx юзаємо літери:


  • lp (low-pass фільтр)

  • hp (high-pass фільтр)

  • bp (band-pass фільтр)

  • bs (band-stop – режекторний фільтр)

  1. група



[n,Wn]=butter(w1,w2,Rp,Rs,’s’);
Реже́кторний фільтр - електронний фільтр, що не пропускає сигнали (коливання) з частотами з певного визначеного діапазону і пропускає сигнали з усіма іншими частотами (які в цей діапазон не потрапляють).


[a,b] = butter(n,Wn,’type’)

Це ми спроектували фільтр. Тепер коротко про реалізацію.



Нам просто подали цю схеми з тих міркувань, щоб ми собі просто троха нагадали з якогось там курсу схемотехнікиОпераційні підсилювачі



Чітко розумійте проектування та реалізацію (на популярній схемі Салена і Кі)!
Схемотехніка - науково-технічний напрям, що охоплює проблеми проектування і дослідження схем електронних пристроїв радіотехніки і зв'язку, обчислювальної техніки, автоматики і інших областей техніки. Основне завдання схемотехніки - синтез (визначення структури) електронних схем, що забезпечують виконання певних функцій, і розрахунок параметрів елементів, які входять до них.
Міркування - зіставлення думок, пов’язання їх задля відповідних висновків, логічне мислення. Можна розглядати міркування як аналіз і синтез даних, та їхню оцінку. Хоча знання фактів і є точкою відліку у вивченні суспільних наук, людина також повинна мати здатність до логічного мислення-міркування, адже саме міркування наповнює факти, проблеми і поняття змістом: міркуючи над засвоєним знанням, людина приходить до повнішого розуміння предмета. Міркування є також предметом логіки, яка вказує нам правила, закони або норми, яким повинне підкорятися наше мислення для того, щоб бути істинним.
Операці́йний підси́лювач, ОП (англ. operational amplifier) - підсилювач постійного струму з диференційним входом, що має високий коефіцієнт підсилення. Призначений для виконання різноманітних операцій над аналоговими сигналами, переважно, в схемах з негативним зворотним зв'язком (НЗЗ).
Наступне що нас чекає – це все ми переконаємось і подивимось як це все справді працює майже у дійсності у такому пакеті як піспайс – вчили таке? це складова архікаду. В тім наочно переконаєтесь, що характеристика така, яку ви очікували.



Скачати 49.78 Kb.

  • Зміст ЦОС (цифрова обробка сигналів, DSP – Digital Signal Processing)
  • Переваги обмеження цифрового сигналу
  • Розділ 2. Математичний апарат опису та аналізу сигналів
  • Подання сигналів за допомогою ортогональних функцій
  • Ефект перетікання спектру
  • Z-перетворення та його використання для опису дискретних систем
  • Передатна функція дискретних систем