地球物理信息处理基础实验报告.pdf

地球信息处理基础实验报告 姓名 专业 年级 学号 任课教师 地球信息处理基础实验报告 1 实验实验 1 DFT 滤波分析滤波分析 实验目的 应用离散傅里叶变换 DFT 分析离散信号的频谱 并根据其振幅谱设计滤波器 滤掉某些频率成分 本实验要求将信号 x t 2 3 cos 2 50t 30 180 1 5cos 2 75t 90 180 中的 50HZ 频率成分滤掉 实验内容 1 连续信号离散 要利用计算机对信号进行分析必须要求信号为离散信号 因此在满足采样定理的情况下对信号进行时 间域离散采样 信号 x t 为连续时间函数 最高频率 截止频率 150HZ 满足采样定理 t k1 kk elseif ik1 H i 1 kk i k1 kk elseif i k2 H i 1 kk i k2 kk elseif i k2 kk elseif ik1 H i 1 kk i k1 kk elseif i k2 H i 1 kk i k2 kk elseif i k2 kk H i 1 kk i k2 kk else H i 1 end end figure 5 地球信息处理基础实验报告 22 plot H title 滤波器振幅谱 axis 0 M 0 1 5 grid on gtext k1 点 k1 26 gtext k2 点 k2 225 求滤波器振幅谱和相位谱 H1 1 M 0 H2 1 M 0 for i 1 M H1 i 0 H2 i 0 end for i 1 M H1 i H1 i abs H i H2 i H2 i angle H i end figure 6 subplot 1 2 1 plot H1 k title 滤波器振幅谱 grid on subplot 1 2 2 plot H2 k title 滤波器相位谱 grid on 滤波 F X H FF abs F figure 7 plot FF title 滤去 50HZ 后的信号的振幅谱 grid on 反变换回时间域信号 y 1 N 0 for n 1 N for k 1 N y n y n F k exp 1i 2 pi k 1 n 1 N N end end y1 1 N 0 for n 1 N y1 n real y n end figure 8 plot y1 title 滤去 50HZ 后的信号 grid on 地球信息处理基础实验报告 23 实验实验 2 FFT 程序分析程序分析 include include include define N 1000 定义复数类型 typedef struct double real double img complex complex x N W 输入序列 变换核 int size x 0 输入序列的大小 在本程序中仅限 2 的次幂 double PI 圆周率 int main int i method void fft 快速傅里叶变换 void ifft void initW 初始化变换核 void change 变址 void add complex a complex b complex c 复数加法 void mul complex a complex b complex c 复数乘法 void sub complex a complex b complex c 复数减法 void divi complex a complex b complex c 复数除法 void output 输出结果 system cls PI atan 1 4 printf Please input the size of x n scanf d printf Please input the data in x N n for i 0 i size x i scanf lf lf 检验输入的数据 printf 我输入的数据 n for i 0 i size x i printf 4lf 4lf j n x i real x i img initW printf Use FFT 0 or IFFT 1 n scanf d if method 0 fft 地球信息处理基础实验报告 24 else ifft output return 0 快速傅里叶变换 void fft int i 0 j 0 k 0 l 0 complex up down 蝶形输出端的上和下 change 调整输入的序列 即蝶形的输入端的相应数据排列 for i 0 i int log size x log 2 i l 1 i for j 0 j size x j 1 l 一组蝶形运算 for k 0 k l k mul x j k l W size x k 2 l add x j k up mul x j k l W size x k 2 l sub x j k down x j k up x j k l down 快速傅里叶逆变换 void ifft int i 0 j 0 k 0 l size x complex up down for i 0 i int log size x log 2 i 一级蝶形运算 l 2 for j 0 j size x j 1 l 一组蝶形运算 for k 0 k l k 一个蝶形运算 add x j k x j k l up real 2 up img 2 sub x j k x j k l down real 2 down img 2 divi down W size x k 2 l 地球信息处理基础实验报告 25 x j k up x j k l down change 初始化变换核 void initW int i W complex malloc sizeof complex size x for i 0 i size x i W i real cos 2 PI size x i W i img 1 sin 2 PI size x i 变址计算 将 x n 码位倒置 void change complex temp int i 0 j 0 k 0 t for i 0 i size x i k i j 0 t unsigned log size x log 2 while t j j 1 if j i temp x i x i x j x j temp 输出傅里叶变换的结果 void output 地球信息处理基础实验报告 26 int i printf The result are as follows n for i 0 i 0 0001 printf 4fj n x i img else if fabs x i img real a real b real c img a img b img void mul complex a complex b complex c c real a real b real a img b img c img a real b img a img b real void sub complex a complex b complex c c real a real b real c img a img b img void divi complex a complex b complex c c real a real b real a img b img b real b real b img b img c img a img b real a real b img b real b real b img b img 地球信息处理基础实验报告 27 实验实验 3 相关 褶积相关 褶积分析分析 实验目的 X n 1 2 3 4 5 6 7 y n 7 6 5 4 对 x n y n 分别做褶积 相关运算 实验内容 编程运算结果如下图 通过图像的结果可以看出自编的程序的褶积计算结果与 matlab 的 cnov 函数相同 程序正确 相关计算结果 matlab 的 xcorr 函数比自编函数多了前三个零 造成这 种结果的原因是 xcorr 函数作离散互相关运算时当 x y 是不等长向量时 短的向 量会自动填 0 与长的对齐 附录附录 源代码源代码 c