胡广书-数字信号处理题解及电子课件-绪论

2023REPORTING胡广书-数字信号处理题解及电子课件-绪论2023•数字信号处理概述•数字信号处理的基本原理目录•数字信号处理算法实现•数字信号处理的应用实例CATALOGUE2023REPORTINGPART01数字信号处理概述定义与特点定义数字信号处理（Digital SignalProcessing，DSP）是一门研究信号的采集、转换、分析和处理的学科它通过数学方法，利用计算机或专用处理设备，对数字信号进行滤波、变换、估计、调制、解调以及压缩编码等操作，提取出有用的信息，完成各种信号处理任务特点数字信号处理具有精度高、稳定性好、易于实现和灵活性高等优点它能够克服模拟信号处理中存在的温漂、漂移和抗干扰能力差等问题，同时还可以方便地进行信号的存储、交换和远程传输数字信号处理的应用领域通信领域音频处理数字信号处理在通信领域中应用广泛，如数字信号处理在音频处理领域中主要用于语音、图像和视频的编解码、调制解调、音频信号的压缩、去噪、增强和编辑等去噪增强等图像和视频处理生物医学工程数字信号处理在图像和视频处理中主要用数字信号处理在生物医学工程中主要用于于图像和视频的压缩编码、去噪增强、目生理信号的检测、分析和处理，如心电图、标跟踪和识别等脑电图和超声波等数字信号处理的发展历程010203040520世纪50年代20世纪60年代20世纪70年代20世纪80年代20世纪90年代至今数字信号处理的起源，初数字滤波器的出现和应用，快速傅里叶变换（FFT）算随着计算机技术的飞速发数字信号处理的应用领域步探索了离散时间信号的推动了数字信号处理的实法的提出，为频域分析提展，数字信号处理得到了不断扩大，涉及通信、音分析和处理方法际应用供了高效的计算方法广泛应用频、图像和视频等多个领域同时，随着处理器性能的提升和算法的不断优化，数字信号处理的实时性也得到了更好的满足2023REPORTINGPART02数字信号处理的基本原理离散信号与系统离散信号离散系统离散信号的特性离散系统的特性在时间或空间上取样有对离散信号进行处理的线性、时不变性、因果限的信号，通常由数字数学模型，由差分方程幅度、频率、相位等性等表示描述Z变换与离散时间傅里叶变换01020304Z变换与DTFT的关系Z变换将离散信号从时离散时间傅里叶变换通过Z变换可以得到离散Z变换的特性收敛域、间域转换到复平面域的（DTFT）描述离散信时间傅里叶变换，反之零点、极点等一种数学工具号的频域特性亦然滤波器设计原理01020304滤波器分类低通、高通、带滤波器设计方法窗函数法、滤波器在数字信号处理中的应滤波器的特性通带、阻带、通、带阻等频率采样法等用降噪、特征提取等过渡带等数字信号处理中的数学基础01020304线性代数概率论与数理统计复变函数数值分析向量、矩阵、特征值等随机变量、概率分布、随机过解析函数、极点、留数等迭代法、插值、数值积分等程等2023REPORTINGPART03数字信号处理算法实现数字信号处理算法的分类离散傅里叶变换（DFT）及其快速算法（FFT）01小波变换（Wavelet离散余弦变换（DCT）Transform）0203独立分量分析匹配追踪算法（Matching0405（IndependentPursuit）Component Analysis,ICA）数字信号处理算法的优化方法矩阵压缩技术快速傅里叶变换（FFT）通过奇异值分解（SVD）等方法，降利用分治策略，将大问题分解为小问低矩阵维度，减少计算量题，实现算法的快速计算并行计算近似算法将计算任务分解为多个子任务，利用通过引入近似方法，降低算法的精度多核处理器或分布式计算资源并行处要求，提高计算速度理，提高计算效率数字信号处理算法的硬件实现FPGA（Field ProgrammableGate Array）现场输入GPU（Graphics ProcessingUnit）图形处理器，02可编程门阵列，通过编程实现数字信号处理算法的硬标题利用其并行处理能力加速数字信号处理算法的计算件加速0103DSP（Digital SignalProcessor）数字信号处理器，ASIC（Application-Specific IntegratedCircuit）04专为数字信号处理设计的处理器，具有高速的运算能专用集成电路，针对特定数字信号处理算法定制的硬力和低功耗性能件实现2023REPORTINGPART04数字信号处理的应用实例音频信号处理音频信号压缩语音识别通过数字信号处理技术，对音频信号进行压缩，以减小存储空间和传输带通过数字信号处理技术，将语音转换宽，提高音频数据的传输效率和存储为文本，实现人机交互和语音控制效率音频降噪利用数字信号处理技术，消除或降低环境噪声对音频信号的影响，提高音频质量图像信号处理图像压缩通过数字信号处理技术，对图像数图像增强据进行压缩，以减小存储空间和传输带宽，提高图像数据的传输效率通过数字信号处理技术，改善图和存储效率像的视觉效果，提高图像的清晰度和对比度目标检测与识别利用数字信号处理技术，检测和识别图像中的目标，实现自动化监控和智能识别雷达信号处理目标检测与跟踪干扰抑制雷达组网利用数字信号处理技术，检测和通过数字信号处理技术，抑制雷利用数字信号处理技术，实现多跟踪雷达探测范围内的目标，为达接收到的干扰信号，提高雷达个雷达之间的信息融合和协同工军事和民用领域提供实时目标信的抗干扰能力和探测精度作，提高对目标探测的覆盖范围息和精度通信信号处理010203调制解调信道均衡多载波调制利用数字信号处理技术，通过数字信号处理技术，利用数字信号处理技术，实现通信信号的调制和解补偿信道对信号的畸变影实现多载波调制，提高通调，将信息转换为适合传响，提高通信信号的传输信系统的频谱利用率和传输的信号形式质量和可靠性输速率。