清华大学数字信号处理课件绪论

欢迎您选修校研究生公共课生物医学工程系 胡广书E-mail:

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62784568(o)办公室：医学科学楼

C

209数字信号处理进入教室后请您关闭手机本课程主讲和负责老师：张辉 副教授（博士）hzhang@62773000－1两位助教研究生：邹 建：

zoujian212@电话：62773000-2苏 畅：

suchang511@电话：62773000请和助教多接触！请使用清华大学网络学堂概论一、关于本课的教学二. 关于“数字信号处理”1、讲课为主；2、答疑随时都可以，电话联系：62773000（o）；3、作业：计算与证明；上机题（小的Project)；读书报告；一、关于本课的教学关于本课的考试：期末课堂开卷考试：60％平时作业

期末大作业：

15％：

25％教材:S

J.Orfanids.

Introduction

toSignal Processing.

1996;

清华大学出版社，1999S

K

Mitra.

Digital

Signal

Processing:AComputer－

Based

Approach

.

2001，清华大学出版社，2001Proakis

J.G.

Introduction

to

DigitalSignal

Processing.

1988参考书有关期刊I

EEE

Trans.

on Signal

Processing;I

EEE

Trans.

on Circuits

and

Systems;I

EEE

Trans.

on Biomedical

Engineering;Proc.

of I

EEE;Signal

Processing;信号处理欢迎每一位同学对本课的教学（包括各个环节）随时提出意见和建议！（一）信号（二）数字信号（三）数字信号处理数字信号处理的任务数字信号处理的优势数字信号处理的理论数字信号处理的实现数字信号处理的应用关于数字信号处理的学习二、关于数字信号处理我们已迅速进入了数字化的信息时代数字通讯

数字控制

数字化仪表数字家电数字化医疗仪器数字测量数字“图书馆”理论基础：数字信号处理（DSP）手机MP3、MP4数码相机录音笔

U盘掌上电脑什么是DSP?

Digital

Signal

Processing

(DSP)一门新的学科

Digital

Signal

Processor

(DSP)数字信号处理器:DSPs一门正在蓬勃发展的高新技术学科信号？创数字信挖号茧？

数字信牧号钢处理只？（一）爹信龄脱号信号是疲信狗息（Inf努or浙ma笋ti水on率)的载体拼盐，即午信息爬包含在头信锹号中。曲信号，考特剩别是惜一维自信号柿，多袋是时厨间劲的函程数，

即萄连续房诚时间浴信号线，又绑称模仅拟信姻号（Ana温l纽奉ogS爹i英gn级al门)常见信吃号肿：电压张，电天流，猪磁通列；温度，蔬压池力，烈压辽强；光，机屯械跑振动基；价格，训经着济指疤数，窗股市念指数妈；流量，旬水谨位，献潮位糖；人体生稍理锈信号视等睁等作用痒：将父非电凝信号谊转化初为电正信号子。转化窃后的怕信号蚁是连众续时其域模拟撕（Ana杆lo鸣g)端信号,可以颠用表械肢示。模拟婶信号筒产生负、处经理和够传输友所使叉用的器兔件是:R惑,L叶,捐C某,O衬P豪(运算悼放大蔑器)模拟头信号拜处理行系统棋的缺点逃:体积蚂大,精度汽低，纪不灵围活，竹可重挺复性差扔传感器还(se宿ns牌or绿)常见人荒人荒体绳生绳生理君信君信号疾（疾（渗生渗生物饲医饲医学树信树信号）模）ECG唐(心电)EEG游(脑电)EOG丈(眼电)EMG原(肌电)PCG目(心音)要求：上准厉确检测焦R波，>99社％准确检惹测P,Q裂,S肥,T浸等波，患>9扛0%准确测性量P－Q间期，另QRS皮宽度表，S-T拢段形筒态不同心小脏孩病人夕的心宿电图脑电信左号胎儿若心电来信号脑电（声EEG拒）的困节律互（即铲主棚要频竹率成窃分）节律昆：<4H琴z的成之分；节律堤：4Hz妄～8Hz摊的成联分；（深诊睡）（浅阁睡）节律闭：8Hz慨～13H稀z的成蒜分；（清兼醒）节律哄：>1哥3Hz模的成狼分。（受呈刺激有或思期考）火车鸣惑笛渣信号二维信猾号岔：视频信问号驰：（二）宅数偷字信根号:

所有整数

:抽样间隔

，：抽样频率(Sampling

Frequency)归一化：流程盖图盖图sensors放大器A/D信号源D/ADSP装置例:A昆A/寨/寨D历8历8bi捆i捆t5词5V000献0欠00坏00龙0V000扛0俗00骂01阶20m肺V000吓0碗00谋10寇40m种V29m界V31m苦VA/D尸芯片偷已高李度集蔬成化败，将惩这些保芯片榴配以最一些茎必

要小的外寻围电揉路可麻做成尾不同老的A/D衡板（烤又称固数据院采

集扯板）耗。将A/D弃板插朋入普杰通计袄算机泉（如PC）的暑扩展槽中斑，配捉以相在应的凑软件甘即可根实现森信号饮的抽两样。A/征D芯片绍有两罚个主菜要的策参数弄，一税是字驼长，珍二是咏转换慌速度到。现馒在市僚售的A/D算芯片勺的字鼓长有8bi贩t，10b满it冷，

b满it猎及14b妈it惑，字各长越即长，柜量化祸误差富越小组，自绑然，榆转换孤的精财度就版越高浮。转坦换速杂度决猛定了忆其A/D妖芯片星的最大抽锣样速笋度，璃目前捎市售浩的A/D惹芯片眼的抽失样速畅度可狡由几俘十千它赫至作几百怜兆赫泪。当范然，鸭字长末越长财，速往度越高，剪其售份价也鹊越贵拼，使先用者掠应视新实际党需要狗选用严。为什么弟要饿用数局字信鸣号？计算机石认腐识！大脑指差挥线计算珠机！“育智能稿化”DSPA/D芽打开扔了由师模拟畜世界静进入牌数字潮世界灭的大松门以PC或专栽用DSP恢装置叶为硬卖件平稍台,以数承值分析查为匙基本组工具,发展钩众多挪的信贷号处鹿理算法卡，衔实现孙信号煮自身治的提慎取或收是信核号有用悔特征裙(幅度,周期,持续浩时间,过零点秃个数盯,上升牙时间,下降爷时间,自相关炒函数愈,功率易谱)的提钟取,以达胡到认矛识信罢号,利用信逝号甘的目啊的。（三）超帽数字陈信号含处理1.数字辽信号哈处理溜的任里务任务：筋从信让号中教提取瓦出所体需要仔的信抗息，慰并将贪其用拴于实际。例：心电监护仪：内含CPU用于危问重岭病房脉（int技en优si笔ve叹c岩ar古eu跳n课it境，ICU句）的岂心电情自动素监护仪垄的才作用虏是监翅护病萍人的狡心电扔状态浅（同役时也低包括眉其

他生岗理坑参数超，如久血压权、呼裕吸等茄），威它应掠能实熟时地糊显示膀和存储链病埋人的锤心电玻波形欢，并浪根据脊心电第图的蚕异常暮来自忆动决键定是否刊给居出报执警。州一个忙实际献的心梨电监权护仪跳由心疯电放裙大器、鹅A/D种转换转器、CPU班、显彼示单瞎元、善存储值单元搁、系华统管猾理软件汽和或心电偷信号寇处理坟软件妹所组珠成。心电处承理睛软件乱的功怜能：（1）乞在CPU泳的控边制下渠实现势心电畜信号坏的采按集、蛮显示和存街储露；（2）去贫除噪竭声：在信号悬采若集时耗，身歌体的搭任一滋微小枝运动裤都会产赚生“基线控漂

移”，这割是一饲种低惑频干粉扰，致同时仿，由暮于肌露电的赏存在恶又产朝生了高兆频侦的肌峰电噪赢声，辫由于斑空间放电磁括场的届存在诉又使序心

电信艳号蜡中混附有50骄Hz的工摸频干风扰。询这些逗噪声纸不去进除，百就

会影罢响算下一窗步的既信号底处理再。带有高旅频弓噪声烫及病姐态失胶真的委心电酱信号（3）波蛇形检寸测（旺参数帐提取钓）：R波检缺测：票要求>99醉％；P波检竞测，T波检阳测：过幅度端特别倍低，>90扎％；P-Q烘间期扯测量艳；S-T化段形守态检辟测；QRS抵宽度援检测（4）病竖类判潜别：革根据替检测搂出的沫参数光、心乓脏疾箱病的原理航和亡医生匀的临遵床经兽验，场建立票起各岸种心文律异爱常的课数学模型并接对雄心电光信号亭做出吐判别嘉，决残定是乐否异忙常，岸如异

常，又赛属仔于哪定一类疤异常茧。这糕一工院作即局是信解号处冶理的曲应用。以上内泳容谋虽然堂属于袋生物拆医学东工程蜜学科笼的范歌畴，但从中阁可窝以看田出数省字信继号处丹理的忠内容共和任细务。键其他学科的盈信诸号处富理过嗓程和巩该问该题类鄙似，游即大敲体上详也包含了去连噪销、特嚷征检驰测（渗或提愚取）抛和应公用于床实际驴这三个方面客。2.数字准信号袍处理馆的优凳势:（1）.精度股高经（2）.可重思复性值强（夜3）.体积孝小晶（4）.成本哀低忘（5）.可编味程：叮所以仰灵活外性强反（6）.实时渠性(Re摇al尤-t鬼i烘me)骄强现代通过信允原理豆、现绑代控腊制理姑论模式识桐别跑、最甜优化纪、神千经网塘络系统辨畏识、修糊振动互测试生物医筝学振工程数学:微积盘分,线性晕代数,概率,随机啊过程,数论,近世伴代数信号与系统际统际,计算望机望机３.数字咐信号担处理授的理抛论：基础发展1.信号泪抽样益与采摇集理烧论;2.信号建分析坝理论:Z变换,离散明傅里纲叶变仆换(DF辨T)稻Hil借be势rt降变换离散余绣弦些变换(D滔CT)缸离散小呼波臣变换(D希WT)喘快速算辞法好理论(FF沃T)中离散规系统速分析;离散落系统跌设计(滤波蚁器设彩计);随机庆信号疲统计途分析蚂理论;信号躺建模(AR虹,M搅A鲁,A炊R直MA)器;狮特征见估计(自相野关函幼数,功率伞谱计);实现(软件--器MA月TLA堆B;买硬件--D壶召SP)勺;应用数字信邀号缩慧处理祥的理制论大体上并可秋以分使为：一、经团典啦信号熄处理二、统稻计约信号犯处理三、现衬代士信号遮处理本学期下学期：随机信号的统计处理（教叹学,科研,开发串的前粥期）DSP绵软件轧包MA独TLA福BS炭i捞gn土al国P统ro朱ce承ss省in晒gT怨爬

ool逼B卫ox内4数字信企号锡处理速的实现瓦软件实印现:硬件实现:CPU,MCU,DSPTI产品汉系汉系列DSP身