什么是线性和圆形卷积?


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我对信号和卷积有一些基本的了解。据我所知,它显示了两个信号的相似性。我能用简单的英语得到一些解释:

  • 什么是线性和圆形卷积
  • 为什么它们很重要
  • 使用它们的实际情况

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不,卷积不显示信号的相似性。也许如果您能解释一下您对信号和卷积有什么基本了解,那么回答您提出的问题可能会更容易。
Dilip Sarwate

基本上,卷积是计算LTI系统输出的过程,因为这些系统不会随时间变化,这就是为什么我们无法通过使用y(t)= h(t)x(t)直接计算输出。

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@DilipSarwate,两个信号的卷积与转过的信号之一相关。相关性确实显示了两个信号的相似性。所以什么业务方案的理解,但它不完整的。
罗伯特·布里斯托

@ robertbristow-johnson相关还需要对信号之一进行共轭,而卷积却需要。不,所以我不同意您的主张,即“两个信号的卷积与所转向的信号之一相关。” 而且不要提出“它适用于实值信号”的辩护!
Dilip Sarwate

是的,我知道 @DilipSarwate,就是这么多次,我们将真实数据与真实数据相关联。
罗伯特·布里斯托

Answers:


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  • 给定输入和脉冲响应,线性卷积是计算任何线性时不变系统输出的基本操作。

  • 循环卷积是一回事,但考虑到信号的支持是周期性的(例如,以圆圈的形式命名)。

最常被考虑,因为它是离散傅里叶变换(或精确地说是离散傅里叶级数)的数学结果:

  • 实现卷积的最有效方法之一是在频率上进行乘法。
  • 频率采样需要时域中的周期性。
  • 但是,由于FFT的数学特性,这会导致循环卷积。

该方法需要适当修改,以便可以进行线性卷积(例如,重叠加法)。


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我想你搞错卷积互相关。它们具有相似的形式,但是卷积更为笼统。

fg

corr(f,g)=f(τ)g(t+τ)dτ=(f(g))
(fg)=f(τ)g(tτ)dτ

卷积可用于计算LTI系统的响应,(归一化)互相关可用于模式匹配:互相关函数的最大值位于模式g最有可能位于模型中的偏移处信号f。如果您知道此偏移量,则可以使用相似性度量(例如欧式距离)来量化相似性。


为什么说卷积更笼统?如果您的时间反映了您的信号之一,它们不是等效的吗
Rojo

f(τ)g(t+τ)f(τ)f(τ)g(tτ)


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相关用于查找信号与信号之间的相似性(精确互相关)。线性卷积用于查找任何LTI系统的d输出(例如,通过Flip-shift-drag方法等),而圆形卷积是当d给定信号为周期性时的特殊情况


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线性卷积:用于非周期性和无限序列。圆卷积:用于周期和有限序列。

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