【正文】 ,因此造成經(jīng)過濾波器后的波形與原波形有較大的差異。 數(shù)字濾波器在圖像處理中的實(shí)現(xiàn)利用上面相同的參數(shù)在 N=13，Wn= 的條件下，知道 N 和 Wn 的方式為把以上語句中[N,Wn]=buttord(Wp,Ws,Rp,Rs)。當(dāng)然，過程中很多困難，比如理論知識的不足，不扎實(shí)，論文方向的錯(cuò)誤等等，這就需要自己能沉下心去查閱資料發(fā)現(xiàn)解開答案的鑰匙，去尋求幫助，來解開迷霧。畢業(yè)設(shè)計(jì)是一個(gè)艱苦而又漫長的過程，但是其中的酸甜苦辣咸只有親自經(jīng)歷過才能深深體會它們的意義。對于數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)，有很多方式進(jìn)行選擇，重要的是要根據(jù)實(shí)際的情況與條件選擇數(shù)字濾波器的類型并且選擇合適的參數(shù)數(shù)值，這樣才能實(shí)現(xiàn)期望的效果。但是一幅圖像是非常復(fù)雜的，圖像信息和文字信息不同，它的信息量要占據(jù)很大的存儲空間，并且要對設(shè)備的可靠性和圖像的保真度有很大的技術(shù)要求，彩色圖像的要求更為嚴(yán)格。兩種濾波器的特點(diǎn)分析比較IIR 濾波器 FIR 濾波器設(shè)計(jì)方法 可利用模擬濾波器的現(xiàn)成公式、數(shù)據(jù)和公式，工作量少無現(xiàn)成公式，借助計(jì)算機(jī)程序完成系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 遞歸結(jié)構(gòu) 主要是非遞歸結(jié)構(gòu)性能 犧牲非線性獲得較好的選擇性 增大階數(shù) N 來獲得較好的選擇性相位 需要增加結(jié)構(gòu)對相位進(jìn)行糾正 本身可以保持嚴(yán)格相位穩(wěn)定性 只有極點(diǎn)在平面單位圓內(nèi)才能保證穩(wěn)定理論還是實(shí)際都穩(wěn)定 IIR 濾波器和 FIR 濾波器的 Matlab 實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)一由 50HZ、150HZ 、300HZ 三個(gè)頻率構(gòu)成的混合正弦信號，在抽樣頻率是1000HZ，帶通濾波器在通帶臨界頻率 Wp 是 110HZ 和 190HZ，阻帶臨界頻率 Ws 是80HZ 和 220HZ，通帶內(nèi)最大衰減 Rp 是 1，阻帶內(nèi)最小衰減 Rs 是 50 的情況下進(jìn)行濾波，濾出 150HZ 的頻率信號，然后低通濾波器通帶臨界頻率 Wp 是 60HZ，阻帶臨界頻率 100HZ，通帶內(nèi)最大衰減 Rp 是 1，阻帶內(nèi)最小衰減 Rs 是 50 的情況下濾出 50HZ頻率信號?；?Matlab 的數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)與開發(fā)14 圖 33 N=100 是三種窗函數(shù)的程序基于 Matlab 的數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)與開發(fā)15圖 34 N=100 是三種窗函數(shù)的頻譜圖再設(shè)計(jì)窗函數(shù)的時(shí)候，一般會希望窗函數(shù)滿足窗函數(shù)的主瓣盡可能的窄以及盡量減少窗函數(shù)的最大旁瓣的相對幅度，這樣不僅可以獲得較陡的過渡帶，而且可以讓旁瓣盡量集中于主瓣，因此肩峰和波紋減小，可以增大阻帶的衰減?；?Matlab 的數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)與開發(fā)11第三章 數(shù)字濾波器的 Matlab 實(shí)現(xiàn) IIR 濾波器的設(shè)計(jì)與開發(fā)IIR 數(shù)字濾波器設(shè)計(jì)最常用的方法是先根據(jù)情況設(shè)計(jì)一個(gè)合適的模擬濾波器，然后再轉(zhuǎn)換成數(shù)字濾波器，以滿足預(yù)定指標(biāo)。因?yàn)槔硐氲念l率響應(yīng)是不可能實(shí)現(xiàn)的，所以只能去逼近。多種不同的結(jié)構(gòu)可以用同一種系統(tǒng)函數(shù) H(z)來表示，IIR 濾波器有三種基本網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，分別是直接型、級聯(lián)型和并聯(lián)型，在其中的直接型又可以被分為直接 I 型和直接 II型兩種 [5] 濾波器的基本結(jié)構(gòu)如果一個(gè) LTI 系統(tǒng)的單位脈沖響應(yīng)是有限長度，則我們就把該系統(tǒng)稱為有限長度脈沖響應(yīng)（FIR ）濾波器。 數(shù)字濾波器的實(shí)現(xiàn)方法分析數(shù)字濾波器就是數(shù)字信號通過一定的運(yùn)算變化后得到所需要的離散信號序列。所謂濾波器就是當(dāng)原始信號經(jīng)過它之后，能把自己所需要的信息保留下來，而濾除掉不需要的信號。在圖像傳輸過程中，對圖像的濾波，作為圖像壓縮的基本前提。其中線性與非線性、因果與非因果、無限脈沖響應(yīng)（IIR）與有限脈沖響應(yīng)（FIR）等等是按照數(shù)字濾波器的特性分類的，IIR 濾波器和 FIR 濾波器是線性數(shù)字濾波器行中最重要的兩個(gè)基本類型 [2]。因?yàn)槔走_(dá)信號的傳輸所需要的頻帶很寬而且需要非常高的數(shù)據(jù)傳輸速率，所以我們所面臨的的首要問題就是對信號進(jìn)行數(shù)據(jù)壓縮以及降低數(shù)據(jù)傳輸速率。正是因?yàn)橄到y(tǒng)中反饋部分的存在，所以 IIR 濾波器的脈沖響應(yīng)就為無限長。????10)()(NnnzhzH基于 Matlab 的數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)與開發(fā)8 數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)方法概述有很多種設(shè)計(jì)方法來設(shè)計(jì)數(shù)字濾波器，比如熟知的雙線性變換、窗函數(shù)、Chebyshev 逼近和差值逼近法等等。圖 24 非理想低通濾波器頻率響應(yīng)在通帶內(nèi)： 1 A P≤| H(ejω)| ≤1 |ω|≤ωc在阻帶中： |H(ejω)| ≤ Ast ωst ≤|ω|≤ωc基于 Matlab 的數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)與開發(fā)10ωc 為通帶截止頻率, ω st 為阻帶截止頻率， Ap 為通帶誤差, A st 為阻帶誤差。但是在設(shè)計(jì)中只考慮到了幅度特性，沒有考慮到相位特性，所以設(shè)計(jì)的濾波器的相位一般是非線性的。性能：IIR 濾波器的傳遞函數(shù)有零點(diǎn)和極點(diǎn)兩個(gè)因素，在單位圓內(nèi)是對極點(diǎn)的唯一限制，所以獲得較高的選擇性可以用比較低的階數(shù) N。從波形圖可看出，經(jīng)過巴特沃斯低通濾波后的波形與標(biāo)準(zhǔn)波形幾乎重合，只是相位發(fā)生了細(xì)微的平移。這種原因要從圖 42 巴特沃斯和布拉克曼窗的頻譜圖來解釋，在同樣的條件要求下，巴特沃斯的頻譜圖過渡帶窄，很快就可以讓幅值降低為零，這樣可以最大可能的濾除大量的高頻信息，而布拉克曼的頻譜圖，主瓣寬度太寬，這樣就保留了部分的高頻分量 [10,13]?；?Matlab 的數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)與開發(fā)31致 謝在這忙碌的幾個(gè)月中，感謝譚談老師不辭勞苦的督促和教導(dǎo)，讓自己剛開始對論文一頭霧水開始有了清晰地思路與方向。同時(shí)，感謝學(xué)校圖書館，給了我良好的學(xué)習(xí)環(huán)境和豐富的知識庫，讓我能盡情的在知識的海洋里面尋找屬于自己的那片天地，讓我忘卻外界的紛紛擾擾?；?Matlab 的數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)與開發(fā)30總結(jié)一眨眼，幾個(gè)月的課程設(shè)計(jì)接近了尾聲?；?Matlab 的數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)與開發(fā)23圖 314 混合正弦信號在漢寧窗低通濾波器與布拉克曼窗低通濾波器濾波后結(jié)果由圖 314 可知，F(xiàn)IR 的漢寧窗低通濾和布拉克曼低通濾波后，都只保留了部分的50HZ 的頻率信號，其中漢寧窗的 50HZ 幅度最小，布拉克曼的 50HZ 頻率幅度只是接近原信號。因?yàn)閺?FIR 的傳遞函數(shù)可以看出具有固定在原點(diǎn)的極點(diǎn)，所以只能靠改變零點(diǎn)的位置來改變性能，因此要獲得較高的選擇性就必須階數(shù) N 非常大。非常幸運(yùn)的是，F(xiàn)IR 濾波器恰恰就可以在滿足幅度特性技術(shù)要求的同時(shí)能很容的做到相位的嚴(yán)格線性。Matlab 系統(tǒng)是交互式的，它在計(jì)算式按照 IEEE 的數(shù)值計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)，而且不需要矩陣指定維數(shù)對于基本運(yùn)算。因?yàn)樵僭O(shè)計(jì)濾波器之前，濾波器的技術(shù)指標(biāo)必須首先根據(jù)工程實(shí)際的需要來確定。 數(shù)字濾波器的基本結(jié)構(gòu)線性時(shí)不變系統(tǒng)的數(shù)字濾波器可以用系統(tǒng)函數(shù)表示，在濾波器設(shè)計(jì)的過程中，同一個(gè)系統(tǒng)函數(shù)可以構(gòu)成許多不同的運(yùn)算結(jié)構(gòu)。當(dāng)然，在以后數(shù)字濾波器的應(yīng)用會越來越廣泛，而且會讓我們的生活發(fā)生巨大的改變，正是因?yàn)檎J(rèn)識到數(shù)字濾波器的重要性，我們對于數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)越來越重視。然后在圖像處理的方面進(jìn)行應(yīng)用，選擇出在特定條件下，達(dá)到最優(yōu)效果的的濾波器和函數(shù)。本文還基于 Matlab 語言對數(shù)字濾波器進(jìn)行設(shè)計(jì)，主要對 IIR 數(shù)字濾波器中的巴特沃斯濾波器和 FIR 數(shù)字濾波器中的矩形窗，漢寧窗及布拉克曼窗進(jìn)行設(shè)計(jì)，并對各種濾波器之間進(jìn)行對比，發(fā)現(xiàn)其各自的優(yōu)缺點(diǎn)，在其優(yōu)缺點(diǎn)的基礎(chǔ)上，發(fā)現(xiàn)其各自適合用的方向。在數(shù)字信號中，數(shù)字信號濾波是其中重要的一部分，因此數(shù)字濾波器也非常重要。數(shù)字濾波器逐漸的影響著人們生活的各個(gè)方面，比如日漸步入各個(gè)家庭的數(shù)字電視，數(shù)字電視的出現(xiàn)讓人們有了更高品質(zhì)的享受。 濾波器的基本結(jié)構(gòu) 如果一個(gè) LTI 系統(tǒng)的脈沖響應(yīng)是無限長度，則此系統(tǒng)就被稱為無限長脈沖響應(yīng)（IIR）濾波器。絕對指標(biāo)一般應(yīng)用在 FIR 濾波器的設(shè)計(jì)，而在實(shí)際運(yùn)用中，第二種相對指標(biāo)最受歡迎。Matlab 出色的數(shù)值計(jì)算能力和優(yōu)秀的數(shù)據(jù)可視化功能讓其在同類軟件中脫穎而出。在 Matlab 中，實(shí)現(xiàn)矩形窗的函數(shù)為 boxcar，調(diào)用格式為 w=boxcar(N),漢寧窗的函數(shù)為 hanning,調(diào)用格式為 hanning,調(diào)用格式為 w=hanning（N ）,海明窗的函數(shù)為blackman,調(diào)用格式為 w=Blackman(N)。結(jié)構(gòu)：IIR 濾波器是遞歸結(jié)構(gòu)，極點(diǎn)必須在平面單位圓內(nèi)，才能穩(wěn)定，否則引起極基于 Matlab 的數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)與開發(fā)17點(diǎn)偏移甚至寄生震蕩?；?Matlab 的數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)與開發(fā)24圖 315 巴特沃斯、矩形窗、漢寧窗和布拉克曼窗在同