信号处理

为信号,图像和视频处理领域的艺术和科学从业者提供的问答

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MATLAB的filtfilt有什么优势
MATLAB filtfilt进行向前-向后过滤,即过滤,反转信号,再次过滤然后再次反转。显然这样做是为了减少相位滞后?使用这种过滤的优缺点是什么(我想这会导致过滤顺序的有效增加)。 使用filtfilt始终代替filter(即,仅前向过滤)会更好吗?是否有任何应用程序需要使用它,而不应该使用它?
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森林图像中的检测痕迹
有谁知道有任何研究/论文/软件来识别森林场景图像中的踪迹(从直线或点对点曲线)(从沿着踪迹某处的相机的角度来看)? 我正在尝试找到一种可以拍摄像这样的图像的算法: 并制作一个遮罩,标识可能的“痕迹”,例如: 如您所见,原始图像有点模糊,这是有目的的。图像源无法保证完美对焦,因此我需要能够处理合理数量的噪点和模糊度。 我的第一个想法是应用高斯模糊,然后将图像分割为块,比较相邻块以寻找明显的色差(指示轨迹“边缘”)。但是,我很快意识到阴影和照明的其他变化很容易使它消失。 我当时正在考虑提取SURF特征,但是只有当图像完全清晰且光照一致时,SURF / SIFT才成功。 我还尝试将图像和蒙版缩放到更小的尺寸(例如100x75),将它们转换为1xN向量,并使用它们来训练基于FANN的神经网络(其中图像是输入,而蒙版是所需的蒙版)输出)。即使是这么小的尺寸,只有1个隐藏层占输入向量大小的75%,训练仍然花费了6个小时,而且仍然无法预测测试集中的任何遮罩。 有人可以针对该主题提出任何其他方法或论文吗?

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对于各种FT-CFT,DFT,DTFT和Fourier系列,最清晰,最直观的解释是什么?
即使已经研究了一段时间,我还是会忘记[如果我有一段时间没有联系]它们之间的关系以及它们各自代表什么(因为它们具有类似的发音)。我希望您能提出一个如此直观,数学上如此优美的解释,以至于它们将永远被嵌入到我的内存中,并且在我[或任何其他人]需要它时,该线程将充当超级快速的入门者。


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如何直观地理解卡尔曼增益?
该卡尔曼滤波算法的工作原理如下 初始化和。x^0|0x^0|0 \hat{\textbf{x}}_{0|0}P0|0P0|0\textbf{P}_{0|0} 每次迭代k=1,…,nk=1,…,nk=1,\dots,n 预测 预测(先验)状态估计 预测(先验)估计协方差更新x^k|k−1=Fkx^k−1|k−1+Bkukx^k|k−1=Fkx^k−1|k−1+Bkuk \hat{\textbf{x}}_{k|k-1} = \textbf{F}_{k}\hat{\textbf{x}}_{k-1|k-1} + \textbf{B}_{k} \textbf{u}_{k} Pk|k−1=FkPk−1|k−1FTk+QkPk|k−1=FkPk−1|k−1FkT+Qk \textbf{P}_{k|k-1} = \textbf{F}_{k} \textbf{P}_{k-1|k-1} \textbf{F}_{k}^{\text{T}} + \textbf{Q}_{k} 创新或度量残差 创新(或残差)协方差 最佳 卡尔曼增益 更新(后验)状态估计 更新(后验)估计协方差 y~k=zk−Hkx^k|k−1y~k=zk−Hkx^k|k−1 \tilde{\textbf{y}}_k = \textbf{z}_k - \textbf{H}_k\hat{\textbf{x}}_{k|k-1}Sk=HkPk|k−1HTk+RkSk=HkPk|k−1HkT+Rk\textbf{S}_k = \textbf{H}_k \textbf{P}_{k|k-1} \textbf{H}_k^\text{T} + \textbf{R}_k Kk=Pk|k−1HTkS−1kKk=Pk|k−1HkTSk−1\textbf{K}_k = \textbf{P}_{k|k-1}\textbf{H}_k^\text{T}\textbf{S}_k^{-1}x^k|k=x^k|k−1+Kky~kx^k|k=x^k|k−1+Kky~k\hat{\textbf{x}}_{k|k} = \hat{\textbf{x}}_{k|k-1} + \textbf{K}_k\tilde{\textbf{y}}_kPk|k=(I−KkHk)Pk|k−1Pk|k=(I−KkHk)Pk|k−1\textbf{P}_{k|k} = (I - \textbf{K}_k …

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最小相位系统的真正含义是什么?
最小相位系统的真正含义是什么?阅读Wikipedia文章和Oppenheim会有所帮助,因为我们了解到,对于LTI系统,最小相位意味着逆是因果关系和稳定的。(这意味着零和极在单位圆内),但是“相位”和“最小”与它有什么关系?我们可以通过某种方式查看DFT的相位响应来告诉系统最小相位吗?

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计算机视觉的好语言?
我正在尝试实现基于内容的图像检索系统,但在此之前,我想先概述一些适合此任务的编程语言(具有良好的库等)。 有谁知道一些很好的语言和库来完成此类任务?那么Python或Java呢? 最好

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为加速度计数据选择正确的滤波器
我对DSP相当陌生,并且已经对用于平滑python中的加速度计数据的可能过滤器进行了一些研究。下图显示了一个疾病类型的示例: 本质上,我正在寻求有关平滑数据以最终将其转换为速度和位移的建议。我了解到手机的加速度计非常嘈杂。 我认为目前无法使用卡尔曼滤波器,因为我无法握住该设备来引用数据产生的噪声(我读到将设备放平并从这些读数中找到噪声的数量很重要吗?) FFT产生了一些有趣的结果。我的尝试之一是对加速度信号进行FFT,然后渲染低频使其FFT绝对值为0。然后,我使用了ω算术和逆FFT来获得速度图。结果如下: 这是处理事情的好方法吗?我正在尝试消除信号的整体噪声性质,但是需要识别明显的峰值,例如在80秒左右。 我还对原始的加速度计数据使用低通滤波器感到疲倦,这在平滑数据方面做得很好,但是我不确定从何而来。关于从这里出发的任何指导都将非常有帮助! 编辑:一点点代码: for i in range(len(fz)): testing = (abs(Sz[i]))/Nz if fz[i] < 0.05: Sz[i]=0 Velfreq = [] Velfreqa = array(Velfreq) Velfreqa = Sz/(2*pi*fz*1j) Veltimed = ifft(Velfreqa) real = Veltimed.real 因此,本质上,我对加速度计数据执行了FFT,使用简单的砖墙滤波器将Sz滤波后的高频输出出去(我知道这并不理想)。然后对数据的FFT使用欧米茄算法。也非常感谢datageist将我的图片添加到我的帖子中:)
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滤波器阶数与抽头数对系数的关系
我正在慢慢学习DSP,并试图将某些术语笼罩在脑海中: 问题1:假设我有以下滤波器差分方程: y[n]=2x[n]+4x[n−2]+6x[n−3]+8x[n−4]y[n]=2x[n]+4x[n−2]+6x[n−3]+8x[n−4]y[n] = 2 x[n] + 4 x[n-2] + 6 x[n-3] + 8 x[n-4] 右侧有4个系数。“抽头数”也是4吗?“过滤器命令”也是4吗? 问题2:我正在尝试使用MATLAB fir1(n, Wn)函数。如果我想创建一个10抽头的滤波器,我会设置吗?n=10n=10n=10 问题3:假设我有以下递归(大概是IIR)滤波器差分方程: y[n]+2y[n−1]=2x[n]+4x[n−2]+6x[n−3]+8x[n−4]y[n]+2y[n−1]=2x[n]+4x[n−2]+6x[n−3]+8x[n−4]y[n] + 2 y[n-1] = 2 x[n] + 4 x[n-2] + 6 x[n-3] + 8 x[n-4] 由于系数的数量在左侧和右侧不同,我该如何确定“抽头数”和“滤波器阶数”? 问题4:以下逻辑if-and-if-if语句是否正确? 过滤器是递归的 ⟺⟺\iff 过滤器是IIR。 过滤器是非递归的 ⟺⟺\iff 过滤器是FIR。

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“复杂采样”能否打破奈奎斯特?
我曾听到一个轶事,即对复杂信号的采样不必遵循奈奎斯特采样率,而实际上可以用一半的奈奎斯特采样率摆脱。我想知道这是否有任何道理? 从奈奎斯特(Nyquist),我们知道要明确采样信号,我们需要采样至少至少两倍于该信号带宽的信号。(我在这里定义带宽,就像在Wiki链接中定义带宽一样,也就是正频率的占用率)。换句话说,如果我的信号从-B到B存在,那么我至少需要采样> 2 * B才能满足nyquist。如果我将此信号混频到fc,并希望进行带通采样,则需要采样至少> 4 * B。 这对于真实信号来说非常有用。 我的问题是,是否有任何真理到复基带信号(又名,一个只存在于频谱的一侧)需要该语句不被在至少> 2 * B的速率采样的,但实际上可以至少以> B的速率进行充分采样? (我倾向于认为如果是这种情况,这只是语义上的原因,因为您仍然必须在每个采样时间内获取两个样本(一个实数和一个虚数)以完全表示旋转相量,因此严格遵循Nyquist。 ) 你怎么看?

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希尔伯特变换来计算信号包络?
我听说希尔伯特变换可用于计算信号的包络。这是如何运作的?与仅通过整流信号得到的“希尔伯特信封”有何不同? 我特别感兴趣的是寻找一种方法来计算用于动态范围压缩(即自动“降低音量”音频信号大声部分的音量)的包络线。
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如何创建可以在频率之间平稳过渡的正弦波发生器
我能够编写一个用于音频的基本正弦波发生器,但是我希望它能够从一个频率平稳过渡到另一个频率。如果我只是停止产生一个频率并立即切换到另一个频率,则信号将出现中断,并且会听到“喀哒”声。 我的问题是,有什么好的算法可以产生一个始于例如250Hz的波,然后过渡到300Hz,而不会引起任何喀哒声。如果算法包括可选的滑行/滑音时间,那就更好了。 我可以想到一些可能的方法,例如过采样后跟低通滤波器,或者使用波表,但是我确信这是一个足够普遍的问题,因此有一种标准的解决方法。
27 audio 

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从可变速率重新采样到固定速率的算法是什么?
我有一个传感器,该传感器报告带有时间戳和值的读数。但是,它不会以固定的速率生成读数。 我发现可变利率数据难以处理。大多数过滤器期望固定的采样率。固定采样率也可以更轻松地绘制图形。 是否有一种算法可以将可变采样率重新采样为固定采样率?
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根据其样本计算波形的PDF
不久前,我尝试了不同的方式来绘制数字波形,而我尝试做的一件事是代替幅度包络线的标准轮廓,将其显示得更像示波器。这是示波器上的正弦波和方波: 最简单的方法是: 在输出图像的每个水平像素中将音频文件分成一个块 计算每个块的样本幅度直方图 通过亮度将直方图绘制为像素列 它产生如下内容: 如果每个块中有很多样本,并且信号的频率与采样频率无关,则效果很好。例如,如果信号频率恰好是采样频率的整数倍,则采样将始终在每个周期中以完全相同的幅度发生,并且直方图将只是几个点,即使在这些点之间存在实际的重构信号也是如此。该正弦脉冲应与左上角一样平滑,但这不是因为它正好是1 kHz,并且采样始终出现在相同的点附近: 我尝试增加采样数以增加点数,但这并不能解决问题,仅在某些情况下有助于解决问题。 因此,我真正想要的是一种从其数字样本(幅度与时间)计算连续重构信号的真实PDF(概率与幅度)的方法。我不知道该使用什么算法。通常,函数的PDF是其反函数的导数。 PDF的sin(x):ddxarcsinx=11−x2√ddxarcsin⁡x=11−x2\frac{d}{dx} \arcsin x = \frac{1}{\sqrt{1-x^2}} 但是我不知道如何计算逆函数是多值函数的波,或者如何快速进行计算。将其分解为分支,计算每个的逆,取导数并将它们加在一起?但这很复杂,而且可能有更简单的方法。 该“内插数据的PDF”也适用于我进行GPS轨迹的核密度估计的尝试。它应该是环形的,但是因为它仅查看样本,而没有考虑样本之间的插值点,所以KDE看起来更像是一个驼峰而不是一个圆环。如果我们只知道样本,那么这就是我们所能做的最好的。但是样本并不是我们所知道的。我们也知道样本之间存在一条路径。对于GPS,没有像带宽有限的音频那样完美的Nyquist重建,但是基本思想仍然适用,插值函数有些猜测。

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如何在航空影像中找到网球场
我有兴趣在我县找到所有的网球场(以及其他类似的定义良好的功能,例如篮球场),而且我的航空影像具有良好的(但变化的)分辨率,但是我不确定找到它们的最佳方法。这是图像的两个示例: 我已经研究了各种方法,并且我认为模板匹配将不起作用,因为它会非常慢,因为可以任意缩放和旋转,而且颜色也会变化。该Hough变换声音许诺,但一旦我得到的所有行我不知道如何找到构成与适当比例的矩形(大概36x29英尺)线,或更好,但考虑到对其他标线。 对于背景,我的目标是将我县的所有网球场添加到OpenStreetMap中。

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