濾波器的頻域理解

2021-08-26 01:29:50 字數 791 閱讀 5087

濾波器的頻域理解

初學數字濾波器的時候,從頻域進行理解能夠比較簡單地理解濾波器的概念,而且在訊號處理的應用中,濾波器更多的也是用頻域的一些特性來描述。

如果可以做乙個模擬的話,數字濾波器可以比作是乙個篩沙子的篩子。我們都知道如下的篩沙過程:先將一堆沙子放到篩子上,這堆沙子有大沙子,有細沙子,可能還有石頭。篩沙的過程是搖動篩子。篩沙的結果是細沙子在篩子的下面,而石頭和大沙子留在篩子的上面。回到數字濾波器,也是將乙個輸入訊號,通過乙個濾波器,得到乙個輸出。在頻域來看,輸出訊號等於輸入訊號與濾波器響應的乘積。包含大沙子,細沙子及石頭的沙子就相當於輸入訊號,篩出來的細沙子就相當於輸出訊號。

理想的情況下,所有的篩子眼都是一樣大的,通過篩子的沙子的直徑最大不會超過篩子眼。對應到濾波器的情況就是,只有小於濾波器截止頻率的訊號才能通過濾波器。但實際的情況是,因為篩沙過程中,沙子受到的壓力不一樣,導致有一些比篩子眼稍微大一點的沙子也可能通過篩子。在實際的濾波器中,也有很小部分大於截止頻率的訊號通過濾波器,這在濾波器術語中叫做過渡帶。

在篩沙的過程中,必定是先在篩子上放進沙子,過一段時間之後,才會有細沙子出來。在濾波器中也一樣,輸入訊號進入濾波器之後,也可能要過一些時間才有輸出訊號。這在濾波器術語中叫延遲。更通常的情況是,大一點的沙子比細一些的沙子更難通過篩子,也即是說,大沙子通常在細沙子之後出篩子。這表現在濾波器中是不同的頻率的延遲時間可能不一樣,術語叫做相位的非線性。

當然,還可以作很多的模擬。通過這個簡單的模擬,在頻域上就可以非常直觀地理解數字濾波器的工作原理。需要說明的是,數字濾波器的工作原理最科學的描述還必須借助數學工具,而且數字濾波的內容也遠比這個簡單的模擬要豐富得多,複雜得多。

空間域和頻域濾波器的理解

空間域與頻率域為我們提供了不同的視角。在空間域中,函式自變數 x,y 被視為二維空間中的乙個點,數字影象f x,y 即為乙個定義在二維空間中的矩形區域上的離散函式 換乙個角度,如果將f x,y 視為幅值變化的二維訊號,則可以通過某些變換手段 如傅利葉變換 離散余弦變換 沃爾什變換和小波變換等 在頻域...

頻域低通濾波器1

在頻譜中低頻主要對應影象在平滑區域的總體灰度級分布,而高頻對應影象的細節部分,如邊緣和雜訊。因此影象平滑可以通過衰減影象頻譜中的高頻部分來實現,這就建立了空間域影象平滑和頻域低通濾波之間的對應關係。理論基礎 最容易想到的衰減高頻成分方法是在乙個稱為 截止頻率 的位置截斷所有的高頻成分,將影象頻譜中所...

頻域濾波器與空域濾波器之間的聯絡

頻域濾波器相較空域濾波器而言,更為直觀,頻域濾波器表達了一系列空域處理的本質,如平滑,銳化等 即對高於 低於某一特定頻率的灰度變化資訊予以濾除,而對其他的灰度變化資訊基本保持不變。這種直觀性增加了頻域濾波器設計的合理性,使得讀者更容易設計出針對特定問題的頻域濾波器。例如,利用帶阻濾波器實現了對影象中...