信号滤波实验.pptx

1第五章 信号滤波 5.3 信号滤波实验 5.3 信号滤波实验信号滤波实验 一、实验概述一、实验概述 二、二、生成用于实验的离散信号生成用于实验的离散信号 三、利用低通滤波三、利用低通滤波对实验信号去噪对实验信号去噪 四、试运用四、试运用低通滤波进行二维信号的去噪实验低通滤波进行二维信号的去噪实验 *2第五章 信号滤波 5.3 信号滤波实验 一、实验概述一、实验概述 (1)能利用低通滤波方法对离散信号进行去噪处理。能利用低通滤波方法对离散信号进行去噪处理。实验目的实验目的 (2)重点掌握均值滤波方法与中值滤波方法。重点掌握均值滤波方法与中值滤波方法。(1)设计并生成用于实验的若干离散低频信号。设计并生成用于实验的若干离散低频信号。实验内容实验内容 在这些信号中分别添加了具有不同信噪比的在这些信号中分别添加了具有不同信噪比的 均匀噪声、高斯噪声以及孤立噪声。均匀噪声、高斯噪声以及孤立噪声。(2)对实验信号进行滤波去噪。对实验信号进行滤波去噪。分别用不同的滤波方法进行去噪实验。分别用不同的滤波方法进行去噪实验。(3)试对二维信号进行滤波去噪。试对二维信号进行滤波去噪。*3第五章 信号滤波 5.3 信号滤波实验 一、实验概述一、实验概述 (1)编程实现有关实验内容。编程实现有关实验内容。实验要求实验要求 (2)完成实验报告，包括：完成实验报告，包括：基本原理与方法；基本原理与方法；实验方案与设计；实验方案与设计；实验结果与分析；实验结果与分析；(3)实验报告打印后，上交纸质文档。实验报告打印后，上交纸质文档。源程序源程序(必要的注释必要的注释)。方法说明、程序说明及使用说明。方法说明、程序说明及使用说明。(可选可选)编程语言不限；程序规范，通用性强。编程语言不限；程序规范，通用性强。4第五章 信号滤波 5.3 信号滤波实验 1.信号的噪声信号的噪声 二、二、生成用于实验的离散低频信号生成用于实验的离散低频信号 随机噪声随机噪声 信号的噪声分为乘性噪声与加性噪声。信号的噪声分为乘性噪声与加性噪声。出现在信号的每一点上，但噪声的幅值是随机的；出现在信号的每一点上，但噪声的幅值是随机的；常见的随机常见的随机噪声噪声有有均匀噪声均匀噪声和和高斯噪声高斯噪声。出现的位置是随机的，但噪声的幅值相对比较大，出现的位置是随机的，但噪声的幅值相对比较大，孤立噪声孤立噪声 本实验仅考虑加性噪声，包括随机噪声与孤立噪声。本实验仅考虑加性噪声，包括随机噪声与孤立噪声。且通常是基本相同的。且通常是基本相同的。又称为又称为椒粒噪声椒粒噪声、盐粒噪声盐粒噪声以及以及椒盐噪声椒盐噪声。对于二维信号，孤立噪声对于二维信号，孤立噪声 5第五章 信号滤波 5.3 信号滤波实验 2.峰值信噪比峰值信噪比 二、二、生成用于实验的离散低频信号生成用于实验的离散低频信号 峰值信噪比峰值信噪比用于定量刻画信号中噪声的强弱程度。用于定量刻画信号中噪声的强弱程度。峰值均方差峰值均方差 (dB)峰值信噪比峰值信噪比 其中，其中，为原始信号，为原始信号，为降质信号；为降质信号；或者或者 对于二维信号，可以同样地定义对于二维信号，可以同样地定义峰值信噪比。峰值信噪比。6第五章 信号滤波 5.3 信号滤波实验 二、二、生成用于实验的离散低频信号生成用于实验的离散低频信号 3.实验信号的设计与生成举例实验信号的设计与生成举例 (1)原始信号由频率分别为原始信号由频率分别为 2 Hz 和和 5 Hz 的正弦信号合成的正弦信号合成,(3)对抽样后的信号，在对抽样后的信号，在 0.5 秒到秒到 2 秒这一段时间内添加秒这一段时间内添加 (4)从文件中读取信号数据，并显示其曲线。从文件中读取信号数据，并显示其曲线。步骤步骤 时间跨度为时间跨度为 2 秒，秒，(2)以以 4 ms 为采样间隔对连续信号为采样间隔对连续信号 进行抽样。进行抽样。各种噪声，各种噪声，即即 并以文件的形式保存。并以文件的形式保存。7第五章 信号滤波 5.3 信号滤波实验 二、二、生成用于实验的离散低频信号生成用于实验的离散低频信号 3.实验信号的设计与生成举例实验信号的设计与生成举例 本实验在本实验在 Matlab 中所涉及到的部分函数：中所涉及到的部分函数：fopen fprintf fclose fscanf 创建或打开文件；创建或打开文件；将数据以指定的格式写入文件；将数据以指定的格式写入文件；关闭文件；关闭文件；从文件中读出数据；从文件中读出数据；save load 将数据以固定的格式写入文件将数据以固定的格式写入文件(.mat)；从文件从文件(.mat)中装载数据；中装载数据；randn rand 产生高斯分布的随机序列；产生高斯分布的随机序列；产生均匀分布的随机序列；产生均匀分布的随机序列；8第五章 信号滤波 5.3 信号滤波实验 二、二、生成用于实验的离散低频信号生成用于实验的离散低频信号 3.实验信号的设计与生成举例实验信号的设计与生成举例 原始信号原始信号 添加孤立噪声添加孤立噪声 (PSNR=25.79 dB)添加均匀噪声添加均匀噪声 (PSNR=23.65 dB)添加高斯噪声添加高斯噪声 (PSNR=23.04 dB)9第五章 信号滤波 5.3 信号滤波实验 三、利用低通滤波三、利用低通滤波对实验信号去噪对实验信号去噪 1.滤波滤波实验的设计内容实验的设计内容 (3)理想低通滤波理想低通滤波 (4)线性镶边理想低通滤波线性镶边理想低通滤波 (2)均值滤波均值滤波 本实验共采用了四种滤波方法对本实验共采用了四种滤波方法对实验信号进行滤波实验。实验信号进行滤波实验。采用的是相邻七点中值滤波。采用的是相邻七点中值滤波。(1)中值滤波中值滤波 内容内容 采用的是相邻七点均值滤波。采用的是相邻七点均值滤波。通带的截止频率为通带的截止频率为 15 Hz，对滤波因子以，对滤波因子以 4 ms 采样；采样；半因子长度为半因子长度为 25。通带与过渡带的截止频率分别为通带与过渡带的截止频率分别为 10 Hz 和和 20 Hz。10第五章 信号滤波 5.3 信号滤波实验 中值滤波中值滤波 (PSNR=28.65 dB)原始信号原始信号 添加均匀噪声添加均匀噪声 (PSNR=23.65 dB)三、利用低通滤波三、利用低通滤波对实验信号去噪对实验信号去噪 2.均匀噪声的去噪实验示例均匀噪声的去噪实验示例 均值滤波均值滤波 (PSNR=31.52 dB)11第五章 信号滤波 5.3 信号滤波实验 原始信号原始信号 添加均匀噪声添加均匀噪声 (PSNR=23.65 dB)三、利用低通滤波三、利用低通滤波对实验信号去噪对实验信号去噪 2.均匀噪声的去噪实验示例均匀噪声的去噪实验示例 理想低通滤波理想低通滤波 (PSNR=31.72 dB)线性镶边理想低通滤波线性镶边理想低通滤波 (PSNR=32.88 dB)12第五章 信号滤波 5.3 信号滤波实验 原始信号原始信号 添加高斯噪声添加高斯噪声 (PSNR=23.04 dB)三、利用低通滤波三、利用低通滤波对实验信号去噪对实验信号去噪 3.高斯噪声的去噪实验示例高斯噪声的去噪实验示例 中值滤波中值滤波 (PSNR=29.52 dB)均值滤波均值滤波 (PSNR=30.88 dB)13第五章 信号滤波 5.3 信号滤波实验 原始信号原始信号 添加高斯噪声添加高斯噪声 (PSNR=23.04 dB)三、利用低通滤波三、利用低通滤波对实验信号去噪对实验信号去噪 3.高斯噪声的去噪实验示例高斯噪声的去噪实验示例 理想低通滤波理想低通滤波 (PSNR=31.88 dB)线性镶边理性低通滤波线性镶边理性低通滤波 (PSNR=32.36 dB)14第五章 信号滤波 5.3 信号滤波实验 原始信号原始信号 添加孤立噪声添加孤立噪声 (PSNR=25.79 dB)三、利用低通滤波三、利用低通滤波对实验信号去噪对实验信号去噪 4.孤立噪声的去噪实验示例孤立噪声的去噪实验示例 中值滤波中值滤波 (PSNR=45.63 dB)均值滤波均值滤波 (PSNR=33.98 dB)15第五章 信号滤波 5.3 信号滤波实验 原始信号原始信号 添加孤立噪声添加孤立噪声 (PSNR=25.79 dB)三、利用低通滤波三、利用低通滤波对实验信号去噪对实验信号去噪 4.孤立噪声的去噪实验示例孤立噪声的去噪实验示例 理想低通滤波理想低通滤波 (PSNR=33.62 dB)线性镶边理想低通滤波线性镶边理想低通滤波 (PSNR=35.39 dB)16第五章 信号滤波 5.3 信号滤波实验 1.二维信号二维信号(图像图像)及其噪声示例及其噪声示例 原始图像原始图像 添加均匀噪声添加均匀噪声 (PSNR=25.04 dB)四、试运用四、试运用低通滤波进行二维信号的去噪实验低通滤波进行二维信号的去噪实验 *17第五章 信号滤波 5.3 信号滤波实验 原始图像原始图像 添加椒盐噪声添加椒盐噪声 (PSNR=23.92 dB)1.二维信号二维信号(图像图像)及其噪声示例及其噪声示例 四、试运用四、试运用低通滤波进行二维信号的去噪实验低通滤波进行二维信号的去噪实验 *18第五章 信号滤波 5.3 信号滤波实验 2.均匀噪声的去噪实验示例均匀噪声的去噪实验示例 原始图像原始图像 添加均匀噪声添加均匀噪声 (PSNR=25.04 dB)四、试运用四、试运用低通滤波进行二维信号的去噪实验低通滤波进行二维信号的去噪实验 *均值滤波均值滤波 (PSNR=28.12 dB)中值滤波中值滤波 (PSNR=27.78 dB)19第五章 信号滤波 5.3 信号滤波实验 3.椒盐噪声的去噪实验示例椒盐噪声的去噪实验示例 原始图像原始图像 添加椒盐噪声添加椒盐噪声 (PSNR=23.92 dB)四、试运用四、试运用低通滤波进行二维信号的去噪实验低通滤波进行二维信号的去噪实验 *均值滤波均值滤波 (PSNR=27.73 dB)中值滤波中值滤波 (PSNR=31.07 dB)20第五章 信号滤波 5.3 信号滤波实验 原始图像原始图像 原始图像原始图像 均值滤波均值滤波 中值滤波中值滤波 4.实际应用实际应用(非去噪非去噪)实验示例实验示例 四、试运用四、试运用低通滤波进行二维信号的去噪实验低通滤波进行二维信号的去噪实验 *21第五章 信号滤波 5.3 信号滤波实验 休息一下