现代信号处理_2013-复习总结.pdf

1 现代信号处理现代信号处理现代信号处理现代信号处理 1 李飞李飞 lifei lifei 20132013年年2 2月月 5 5月月 现代信号处理现代信号处理现代信号处理现代信号处理 现代信号处理现代信号处理现代信号处理现代信号处理 2 李飞李飞 2013 6 52013 6 5 总结与复习总结与复习总结与复习总结与复习 2 现代信号处理现代信号处理现代信号处理现代信号处理 3 本课程主要内容本课程主要内容 信号处理方法及应用信号处理方法及应用 多速率信号处理与小波变换多速率信号处理与小波变换 随机信号的功率谱估计随机信号的功率谱估计 自适应信号处理自适应信号处理 非线性信号处理非线性信号处理 以以NNSP为代表为代表 现代信号处理现代信号处理现代信号处理现代信号处理 4 信号处理方法及其应用信号处理方法及其应用信号处理方法及其应用信号处理方法及其应用 信号处理分类信号处理分类 信号处理方法信号处理方法 信号处理应用信号处理应用 3 现代信号处理现代信号处理现代信号处理现代信号处理 5 1 1 信号处理分类信号处理分类信号处理分类信号处理分类 信号处理两类方式信号处理两类方式 信号分析信号分析 提取有用信息提取有用信息 谱估计 信号建模谱估计 信号建模 分类 检测 预测 模式识别分类 检测 预测 模式识别 信号滤波信号滤波 提高信号质量提高信号质量 数字滤波器 最优滤波器 自适应滤波器 阵列 滤波器等 数字滤波器 最优滤波器 自适应滤波器 阵列 滤波器等 噪声消除 均衡 反卷积噪声消除 均衡 反卷积 现代信号处理现代信号处理现代信号处理现代信号处理 6 滤波基于分析 分析通过滤波 滤波基于分析 分析通过滤波 随机信号 统计过程理论 分析滤波 1 1 信号处理分类信号处理分类信号处理分类信号处理分类 4 现代信号处理现代信号处理现代信号处理现代信号处理 7 分析分析滤波滤波 谱估计谱估计信号建模信号建模最优 滤波 最优 滤波 自适应 滤波 自适应 滤波 Beyesian statistical processing 非线性 滤波 非线性 滤波 时间时间 尺度 分析 尺度 分析 1 1 信号处理分类信号处理分类信号处理分类信号处理分类 现代信号处理现代信号处理现代信号处理现代信号处理 8 2 2 信号处理方法信号处理方法信号处理方法信号处理方法 取决于信号本身的知识取决于信号本身的知识 取决于具体应用取决于具体应用 线性噪声模型线性噪声模型 非线性噪声模型非线性噪声模型 时不变时不变 时变时变 1维1维 多维多维 5 现代信号处理现代信号处理现代信号处理现代信号处理 9 2 2 信号处理方法信号处理方法信号处理方法信号处理方法 基于变换的方法基于变换的方法 小波变换小波变换 傅利叶变换傅利叶变换 分析分析 DFT 频谱分析频谱分析 deterministic signals 周期图周期图 功率谱分析功率谱分析 random signals 短时傅利叶变换 小波短时傅利叶变换 小波 多分辨率分析多分辨率分析 time variant signals 滤波滤波 数字滤波器数字滤波器 滤波器组滤波器组 现代信号处理现代信号处理现代信号处理现代信号处理 10 2 2 信号处理方法信号处理方法信号处理方法信号处理方法 基于模型的方法基于模型的方法 信号产生过程的参数模型信号产生过程的参数模型 分析分析 线性预测线性预测 参数谱估计参数谱估计 滤波滤波 最优线性滤波器最优线性滤波器 维纳滤波器维纳滤波器 卡尔曼滤波器卡尔曼滤波器 自适应滤波器自适应滤波器 6 现代信号处理现代信号处理现代信号处理现代信号处理 11 2 2 信号处理方法信号处理方法信号处理方法信号处理方法 统计信号处理方法统计信号处理方法 信号统计模型信号统计模型 贝叶斯估计贝叶斯估计 分析分析 参数估计参数估计 隐马尔科夫模型隐马尔科夫模型 滤波滤波 MAP ML LS 现代信号处理现代信号处理现代信号处理现代信号处理 12 2 2 信号处理方法信号处理方法信号处理方法信号处理方法 基于智能 机器学习方法基于智能 机器学习方法 训练 学习训练 学习 推论推论 分析 分析 数据挖掘 支持向量机 数据挖掘 支持向量机 滤波 滤波 人工神经网络人工神经网络 粒子滤波器 广义卡尔曼滤波器 粒子滤波器 广义卡尔曼滤波器 Little knowledge No knowledge 7 现代信号处理现代信号处理现代信号处理现代信号处理 13 信号处理方法总结信号处理方法总结信号处理方法总结信号处理方法总结 方法分类方法分类 基于变换的方法 Fourier 变换 基于变换的方法 Fourier 变换 统计方法 Bayes准则 统计方法 Bayes准则 基于模型的方法 信号模型AR MA ARMA 基于模型的方法 信号模型AR MA ARMA 基于智能 机器学习的方法 盲方法 对信号所知甚少 基于智能 机器学习的方法 盲方法 对信号所知甚少 对于更加复杂的问题 对于更加复杂的问题 非线性模型非线性模型 非高斯分布非高斯分布 复杂方程 多维 时变 复杂方程 多维 时变 现代信号处理现代信号处理现代信号处理现代信号处理 14 3 3 信号处理应用信号处理应用信号处理应用信号处理应用 按技术来分按技术来分 分类分类 提取提取 预测预测 压缩压缩 噪声消除噪声消除 均衡均衡 去卷积去卷积 恢复恢复 按领域来分按领域来分 语音 音频语音 音频 图像 视频图像 视频 通信通信 雷达 声纳雷达 声纳 生物 医药生物 医药 地球物理地球物理 地震数据地震数据 8 现代信号处理现代信号处理现代信号处理现代信号处理 15 现代信号处理要点现代信号处理要点现代信号处理要点现代信号处理要点 多速率信号处理与小波变换多速率信号处理与小波变换 随机信号的功率谱估计随机信号的功率谱估计 自适应信号处理自适应信号处理 非线性信号处理 以非线性信号处理 以NNSP为例 为例 现代信号处理现代信号处理现代信号处理现代信号处理 16 多速率信号处理与小波变换多速率信号处理与小波变换多速率信号处理与小波变换多速率信号处理与小波变换 1 抽取 内插与多相分解的基本概念 抽取与 内插之后频谱的变化情况 抽取与内插所涉 及的低通滤波器的作用 抽取 内插与多相分解的基本概念 抽取与 内插之后频谱的变化情况 抽取与内插所涉 及的低通滤波器的作用 2 FIR滤波器 滤波器 IIR滤波器的多相分解表示 了 解多相滤波器的应用 滤波器的多相分解表示 了 解多相滤波器的应用 3 小波变换的基本概念 理论基础和实现方 法 以及与短时傅立叶变换的主要区别 小波变换的基本概念 理论基础和实现方 法 以及与短时傅立叶变换的主要区别 9 现代信号处理现代信号处理现代信号处理现代信号处理 17 随机信号的功率谱估计随机信号的功率谱估计随机信号的功率谱估计随机信号的功率谱估计 1 平稳随机过程的基本数字特征 均值 方差 自相关函数的定义及相互关系 平稳随机过程的基本数字特征 均值 方差 自相关函数的定义及相互关系 2 平稳随机过程的自相关函数与功率谱的关系 白噪声过程自相关函数与功率谱的特点 平稳随机过程的自相关函数与功率谱的关系 白噪声过程自相关函数与功率谱的特点 3 三种信号模型的特点 系统函数 时域差分方 程和谱分解定理 三种信号模型的特点 系统函数 时域差分方 程和谱分解定理 要求掌握基于信号模型的功 率谱计算方法 要求掌握基于信号模型的功 率谱计算方法 4 AR模型的输入输出关系式 包括相关域和谱 域 模型的输入输出关系式 包括相关域和谱 域 现代信号处理现代信号处理现代信号处理现代信号处理 18 随机信号的功率谱估计随机信号的功率谱估计随机信号的功率谱估计随机信号的功率谱估计 5 AR模型 法 与线性预测 法 预测误差 滤波器 的关系 模型 法 与线性预测 法 预测误差 滤波器 的关系 6 AR模型正则方程的获取过程 求解模型正则方程的获取过程 求解AR模型参 数的 模型参 数的Levision Durbin算法 算法 Burg算法 要求掌 握 算法 要求掌 握Levision关系式 关系式 Burg算法与算法与Levision Durbin算法的比较算法的比较 7 横向预测误差滤波器和格型预测误差滤波器结 构 横向预测误差滤波器和格型预测误差滤波器结 构 8 掌握特征分解谱估计及高阶统计量的基本概念掌握特征分解谱估计及高阶统计量的基本概念 10 现代信号处理现代信号处理现代信号处理现代信号处理 19 谱谱谱谱分解定理分解定理分解定理分解定理 谱分解定理谱分解定理 任何实平稳随机信号任何实平稳随机信号xn的有理谱的有理谱Sxx z 都可 以唯一地表示为如下最小相位形式 都可 以唯一地表示为如下最小相位形式 12 zHzHzS wxx 式中 为常数 式中 为常数 H z 是有理函数是有理函数 H z A z B z A z B z 都是最小相位多项式 适当调整式中系数的数值 以使都是最小相位多项式 适当调整式中系数的数值 以使 A z B z 都是最高项系数为都是最高项系数为1 1的多项式 上式分解唯一 的多项式 上式分解唯一 2 w 2 w 谱分解定理谱分解定理保证了保证了平稳随机平稳随机信号模型的存在信号模型的存在 即任何平稳 随机信号 即任何平稳 随机信号xn都可以看成是由白噪声都可以看成是由白噪声 wn 激励一个因果 稳 定时不变系统产生的输出 激励一个因果 稳 定时不变系统产生的输出 1 2 zHzHzS wxx 当当xn为复信号时为复信号时 现代信号处理现代信号处理现代信号处理现代信号处理 20 正则方程正则方程正则方程正则方程 0 0 1 2 1 mkmra mkmra mr xx p k k wxx p k k xx 11 现代信号处理现代信号处理现代信号处理现代信号处理 21 自适应信号处理自适应信号处理自适应信号处理自适应信号处理 1 自适应滤波的基本概念 维纳滤波和卡尔曼 滤波异同点 自适应滤波的基本概念 维纳滤波和卡尔曼 滤波异同点 2 掌握维纳解的求解方法 两种基本的自适应 算法 掌握维纳解的求解方法 两种基本的自适应 算法 LMS算法 算法 RLS算法 的性能比较算法 的性能比较 3 LMS算法中失调的概念及产生的原因算法中失调的概念及产生的原因 4 FIR自适应滤波器和自适应滤波器和IIR自适应滤波器的基本 结构 自适应滤波器的基本 结构 FIR自适应滤波器和自适应滤波器和IIR自适应滤波器 各自的优缺点 自适应滤波器 各自的优缺点 现代信号处理现代信号处理现代信号处理现代信号处理 22 自适应信号处理自适应信号处理自适应信号处理自适应信号处理 5 掌握前向预测 后向预测和联合估计的基本 概念和特点 格型自适应滤波器的基本原理 及实现方法 掌握前向预测 后向预测和联合估计的基本 概念和特点 格型自适应滤波器的基本原理 及实现方法 6 Laguerre横向滤波器的特点横向滤波器的特点 7 自适应滤波器的四种主要应用自适应滤波器的四种主要应用 12 现代信号处理现代信号处理现代信号处理现代信号处理 23 神经网络信号处理神经网络信号处理神经网络信号处理神经网络信号处理 1 组成人工神经网络的三要素 神经元 网络拓 扑 学习算法 人工神经元模型的结构特 点 常用的激活函数 组成人工神经网络的三要素 神经元 网络拓 扑 学习算法 人工神经元模型的结构特 点 常用的激活函数 2 三种学习规则 误差修正学习三种学习规则 误差修正学习 准则 准则 Hebb 学习 竞争学习 学习 竞争学习 3 信号处理领域常用的三种人工神经网络 多层 前向神经网络 自组织神经网络 信号处理领域常用的三种人工神经网络