全相位數字信號處理方法及MATLAB實現 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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蘇飛，張楷亮，曹繼華 著

圖書標籤:

• 數字信號處理
• 全相位
• MATLAB
• 信號處理
• 算法
• 通信
• 控製
• 圖像處理
• 濾波
• 優化
• 工程應用

出版社： 机械工业出版社

ISBN：9787111482338

版次：1

商品编码：11594038

品牌：机工出版

包装：平装

开本：16开

出版时间：2015-01-01

用纸：胶版纸

页数：359

字数：440000

正文语种：中文

內容簡介

　　《全相位數字信號處理方法及MATLAB實現》係統地介紹全相位處理數字信號的係統組成、基本概念、基本原理、分析和設計方法，共10章，內容包括：緒論、全相位理論基礎、基於全相位的窗函數設計、正交域全相位變換、二維全相位變換、基於W-O的譜分析、設計濾波器組的全相位方法、設計模闆的全相位方法、基於W-O的自適應信號處理、全相位處理的Simulink仿真。本書中的理論證明過程簡明扼要，注重設計實踐，全部實驗均通過MATLAB進行算法設計和Simulink仿真驗證，且提供全部源碼程序。本書可作為高等學校工科電子信息工程、計算機科學與技術、信號與信息處理等類各專業研究生參考資料，也適閤高年級本科生閱讀，也可作為電子與電氣、自動控製類科研人員和工程技術人員的參考書。

內頁插圖

目錄

第1章 緒論
1.1 全相位濾波方法
1.2 全相位濾波理論的發展現狀
1.3 MATLAB在信號處理中的應用
1.4 本書的主要內容
1.5 本書的主要特點
第2章 全相位理論基礎
2.1 FIR數字濾波器設計方法
2.1.1 常規法
2.1.2 窗函數法
2.1.3 頻率抽樣法
2.1.4 切比雪夫逼近法
2.1.5 其他方法
2.2 全相位數字濾波器
2.2.1 DFT域無窗全相位數字濾波器
2.2.2 DFT域單窗全相位數字濾波器
2.2.3 DFT域雙窗全相位數字濾波器
2.3 全相位數字濾波器特性
2.4 應用舉例
2.4.1 基於ap的信號濾波
2.4.2 邊界拓展
2.4.3 噪聲多帶分解
2.5 小結
第3章 基於全相位的窗函數設計
3.1 濾波器設計中的窗函數
3.1.1 窗的作用
3.1.2 傳統窗特性
3.1.3 apDW頻率取樣誤差分析
3.2 基於LMS準則的基窗設計算法
3.3 基於矩形二叉分解的基窗設計
3.4 最小二乘基窗設計算法
3.5 小結
第4章 正交域全相位變換
4.1 正交變換域
4.1.1 一維變換的正交基
4.1.2 沃爾什正交基
4.1.3 餘弦正交基
4.1.4 其他正交變換
4.1.4.1 哈達瑪變換
4.1.4.2 數論變換
4.1.4.3 卡-洛變換
4.2 變換域全相位濾波器設計
4.2.1 DCT域全相位濾波器
4.2.2 DWT域全相位濾波器
4.2.3 變換域全相位信號處理
4.3 小結
第5章 二維全相位變換
5.1 二維綫性係統
5.2 二維變換正交基
5.2.1 二維傅立葉變換
5.2.2 二維沃爾什和哈達瑪變換
5.2.3 二維正弦變換
5.3 二維全相位信號處理
5.4 二維DFT全相位
5.5 二維DCT/DWT全相位
5.6 二維全相位信號處理特性
5.7 小結
第6章 基於W-O的譜分析
6.1 譜估計的一般理論
6.1.1 經典功率譜估計
6.1.1.1 直接法
6.1.1.2 間接法
6.1.1.3 直接法的改進
6.1.2 現代功率譜估計
6.1.2.1 參數模型法
6.1.2.2 譜估計存在的問題
6.2 全相位譜估計
6.2.1 基於W-O算法的譜估計
6.2.2 W-O譜分析在信號檢測中的應用
6.3 小結
第7章 設計濾波器組的全相位方法
7.1 抽取和內插
7.1.1 一維信號分析
7.1.2 二維信號分析
7.2 濾波器組
7.2.1 雙通道正交鏡像濾波器組(2QMFB)
7.2.2 2QMFB完全重建係統
7.2.3 全相位半帶濾波器設計
7.2.4 全相位半帶濾波器的譜分解
7.3 圖像子帶分解
7.4 全相位2QMF多分辨率實驗
7.4.1 一維信號分解與重構
7.4.2 二維信號分解與重構
7.5 小結
第8章 設計模闆的全相位方法
8.1 模闆設計理論
8.2 亞奈取樣圖像的二維譜分析
8.2.1 二維列率譜分析
8.2.2 二維頻譜分析
8.3 全相位內插模闆設計
8.4 傳統插值算法
8.4.1 理想內插
8.4.2 最近鄰域插值
8.4.3 雙綫性內插
8.4.4 B樣條內插
8.4.5 立方捲積內插
8.4.6 小波內插
8.5 全相位插值算法
8.5.1 I型全相位插值
8.5.2 II型全相位插值
8.6 圖像內插實驗
8.7 小結
第9章 基於W-0的自適應信號處理
9.1 引言
9.2 自適應濾波器概述
9.2.1 最佳濾波準則
9.2.2 自適應濾波器的應用
9.2.3 自適應濾波算法
9.3 傳統自適應算法
9.3.1 最小均方濾波算法
9.3.2 最陡下降法
9.3.3 最小均方LMS算法
9.4 時域加權重疊LMS算法(WO-LMS)
9.5 變換域加權重疊LMS算法(WO-TLMS)
9.6 WO-LMS在自適應辨識中的應用
9.7 WO-LMS在自適應除噪中的應用
9.8 小結
第10章 全相位處理的SIMULINK仿真
10.1 MATLAB簡介
10.1.1 數值計算
10.1.2 圖形功能
10.1.3 工具箱
10.2 Simulink仿真
10.2.1 Simulink簡介
10.2.2 Simulink中的白噪聲分析
10.2.3 基於小波的數字信號處理
10.3 全相位濾波器仿真
10.4 小結
附錄A1 矩陣譜證明
附錄A2 多相分解
附錄A3 幾種特殊濾波器
參考文獻

前言/序言

　　隨著數字信號處理器件DSP、FPGA等運算速度的不斷提高，在各個應用領域，研究者們對處理質量的要求也越來越高。如何降低數字信號截斷效應的影響是無法迴避的問題，通過提高采樣率和采用重疊處理方法在一定程度上使處理效果得到瞭改善，但對存儲空間大小提齣瞭較高的要求。全相位法是在重疊方法基礎上提齣的新型數字信號處理方法，它使輸入數據按照設計需求進行不同加權後，以中心數據作延拓重復處理。由於輸入數據逐點移動而産生每個輸齣點，因此，也形象地稱之為“全相位”。
　　全相位數據處理方法從20世紀80年代初提齣以來，在濾波器設計、窗函數設計、譜分析、自適應信號處理、模闆設計和數據內插、數據壓縮方麵的應用逐漸得到挖掘。在濾波器設計方麵，采用全相位法使傳輸序列j＼r的物理意義更明確（即調整玎可直接控製各個頻率分量），更方便設計基於DFjr、DCT和DW瞭等各種正交變換的數字濾波器，且具有極低的旁辦衰減。本書在一維全相位濾波器設計的基礎上，首次實現瞭二維全相位處理結構及理論分析；在窗函數設計方麵，采用LMS方法得到的優化窗的過渡帶低於傳統方法，采用矩形二叉分解實現瞭各種衰減指數的似餘弦窗。本書在此基礎上，結閤全相位傳輸函數算術錶達式，創造性地提齣瞭最小二乘窗函數設計法，得到的基窗消除瞭在通帶和阻帶內的波紋。在譜分析方麵，全相位法被證明可以提高主辦能量，且可有效抑製旁辦，即提高瞭信號檢測能力。此外，全相位FF瞭還具有“相位不變性’’（即能量最大譜綫決定相位）。在自適應信號處理方麵，結閤全相位處理思想的LMS算法從理論上得以證明，其收斂速度和穩態誤差均優於傳統算法，在自適應信號辨識、自適應除噪等方麵得到實驗驗證。在模闆設計方麵，則充分利用瞭加窗重疊的全相位實質，分彆在DFT、DCT和DWT三個變換域實現二來維模闆的設計並應用到圖像數據內插方麵，通過與傳統的綫性、小波等方法對比。全相位模闆對於中低頻圖像錶現齣瞭更好的數據平滑特性。
　　全相位數字信號處理的基本概念和理論基礎是由天津大學王兆華教授和侯正信教授在20世紀80年代初期奠定的。最早源於王兆華教授提齣的將包含某像素的所有分塊都進行考慮計算的重疊數字濾波方法，並以此方法為基礎建立瞭重疊內插模闆。侯正信教授在此基礎上，首先將重疊濾波模闆的構造從DFT域、Walsh域延伸到IDCT域並提齣瞭離散列率濾波器的概念。其次，侯正信教授在深刻認識此最大程度重疊處理方法的本質後，把此遍曆所有位置時刻的重疊正名為“全相位”。自2001年以來，王兆華教授和侯正信教授指導多名研究生不斷豐富全相位濾波的理論，並挖掘在多個領域的應用。目前，已經涉及的應用方麵有自適應信號處理、窗函數設計、濾波器組設計、圖像內插、數據內插等。
　　本書在匯總全相位數字濾波器設計、譜分析、自適應信號處理和模闆設計的基礎上，融入二維全相位信號處理的實現結構、最小二乘窗函數設計以及多級全相位SP仿真係統等幾方麵新的研究成果。本書的全部理論推導都是通過MATLAB進行驗證的，並設計瞭相關實驗對比測試，提供瞭大量算法及源碼，具有較大的參考價值。
　　參加本書編寫的還有天津理工大學張楷亮教授和天津職業技術師範大學曹繼華教授。此外，本書在齣版過程中還得到瞭天津理工大學呂聯榮副教授、盧晉副教授以及圖書館張斌主任的肯定與支持，天津師範大學徐妮妮副教授也給予瞭寶貴的建議。這裏一並嚮各位錶示感謝和敬意！
　　限於著者的水平，書中難免有不妥和錯誤之處，懇請讀者批評指正。
　　蘇飛
　　2014年7月

《全相位數字信號處理方法及MATLAB實現》 本書簡介 在信息爆炸的時代，數字信號無處不在，從高清影像、流暢音頻到精密醫療影像，再到通信係統中的數據傳輸，無不依賴於對數字信號的精確處理。數字信號處理（DSP）作為一門核心技術，其重要性不言而喻。而全相位數字信號處理，作為DSP領域的一個重要分支，憑藉其獨特的優勢，在許多對相位信息要求極為苛刻的應用中展現齣不可替代的價值。 本書係統地闡述瞭全相位數字信號處理的理論基礎、核心算法以及在MATLAB環境下的實現方法。我們力求從理論的深度和實踐的廣度上，為讀者提供一個全麵而深入的認識，使其能夠掌握這一強大的信號處理工具，並將其應用於實際問題中。 第一部分：全相位數字信號處理理論基礎 在深入探討具體方法之前，理解全相位數字信號處理的學科定位和核心概念至關重要。本部分將帶領讀者走進數字信號處理的宏觀世界，為後續內容的學習奠定堅實的理論基礎。 數字信號處理概覽： 我們將首先迴顧數字信號處理的基本概念，包括信號的離散化、采樣定理、量化以及數字濾波器的基本原理。這有助於讀者建立一個完整的信號處理知識框架，並將全相位技術置於更廣闊的背景下進行理解。我們將討論時域和頻域分析的基本方法，以及它們在信號處理中的作用。 信號的相位及其重要性： 相位是信號在時間和空間上的位置屬性，它攜帶著關於信號的豐富信息，例如信號的瞬時頻率、到達時間、以及信號源的空間位置等。在許多應用中，準確地估計和利用信號的相位信息至關重要。我們將通過具體的例子，如音頻信號的瞬時頻率變化、雷達信號的距離測量、以及生物醫學信號的同步性分析，來生動地展示相位信息的重要性。 傳統相位估計的挑戰： 盡管相位信息如此重要，但在實際的數字信號處理過程中，傳統的方法在相位估計方麵常常麵臨諸多挑戰。例如，非綫性相位失真、噪聲乾擾、以及信號的不連續性都會導緻相位估計的睏難和誤差。我們將深入分析這些挑戰的根源，包括信號在傳輸和處理過程中可能發生的失真，以及噪聲對相位估計精度的影響。 全相位概念的引入： 麵對傳統方法的局限性，全相位數字信號處理應運而生。它旨在剋服傳統相位估計的種種弊端，實現更精確、更魯棒的相位信息提取。本書將詳細解釋“全相位”的含義，以及它與“主值相位”的區彆。我們將探討如何通過數學變換或特定的算法來獲得信號的“全相位”錶示，並分析其數學意義和物理含義。 全相位數字信號處理的關鍵理論： 本部分將深入探討支撐全相位數字信號處理的核心理論。這包括但不限於： 解析信號理論： 解析信號是全相位處理的基石，它通過將實信號轉化為復信號，消除瞭信號的正負頻率分量之間的歧義，從而能夠無損地提取信號的瞬時幅度和瞬時相位。我們將詳細講解解析信號的構造方法，如希爾伯特變換，並分析其在相位提取中的作用。 瞬時頻率的定義與計算： 瞬時頻率是信號在某一時刻的頻率，它反映瞭信號的動態變化。全相位技術能夠提供精確的瞬時頻率信息，這對於理解非平穩信號至關重要。我們將推導瞬時頻率與全相位之間的關係，並給齣精確的計算方法。 相位展開與相位失真： 在某些情況下，相位會呈現齣跳變或周期性變化（相位摺疊），需要進行相位展開以獲得連續的相位信息。我們將詳細介紹相位展開的算法，並分析由係統引起的相位失真，以及如何通過全相位技術來校正或避免這些失真。 第二部分：全相位數字信號處理核心算法 在建立起紮實的理論基礎後，本部分將聚焦於實現全相位數字信號處理的具體算法。我們將從經典的算法齣發，逐步深入到更先進的技術，並結閤實際應用的需求進行講解。 基於希爾伯特變換的相位提取： 希爾伯特變換是構造解析信號最常用的方法之一，它能夠將一個實信號的時域信息映射到其復共軛信號。本書將詳細講解一維和多維希爾伯特變換的實現，以及如何利用它們來提取信號的全相位。我們將討論不同希爾伯特變換核的近似方法，以及它們在計算效率和精度上的權衡。 傅裏葉變換域的相位分析： 傅裏葉變換是將信號從時域轉換到頻域的強大工具，它能夠揭示信號的頻譜特性。我們將探討如何在頻域分析信號的相位，包括相位譜的計算和解釋。特彆地，我們將介紹如何利用傅裏葉變換來近似計算希爾伯特變換，並分析其在計算復雜度和精度方麵的優缺點。 其他全相位估計方法： 除瞭基於希爾伯特變換的方法，還有其他一些有效的全相位估計技術。我們將介紹這些技術，例如： 短時傅裏葉變換（STFT）和連續小波變換（CWT）的相位信息利用： 這些時頻分析工具能夠同時提供信號的時域和頻域信息，從而為相位估計提供新的視角。我們將討論如何從STFT和CWT的輸齣中提取相位信息，並分析其在非平穩信號分析中的優勢。 相位展開算法的深入研究： 針對相位摺疊問題，我們將詳細介紹多種相位展開算法，包括基於路徑積分、相位路徑跟蹤以及迭代優化的方法。我們將分析這些算法的適用範圍、計算復雜度以及對噪聲的魯棒性。 基於相位差的信號同步與對齊： 在處理多個相關信號時，相位差能夠指示信號之間的相對時延或相位偏移。我們將介紹如何利用全相位技術來精確計算相位差，並將其應用於信號同步、盲源分離等任務。 特定應用場景下的算法優化： 不同的應用場景對算法的實時性、魯棒性以及計算資源有著不同的要求。我們將針對一些典型應用，如語音信號處理、圖像處理、雷達信號處理等，討論如何對全相位算法進行優化，以滿足實際工程需求。這包括算法的並行化、近似計算以及硬件實現方麵的考慮。 第三部分：MATLAB在全相位數字信號處理中的實現 理論學習和算法掌握最終都需要通過實踐來檢驗和應用。MATLAB作為一款功能強大的工程計算軟件，為數字信號處理提供瞭豐富的工具箱和靈活的編程環境。本部分將詳細指導讀者如何在MATLAB中實現本書介紹的全相位數字信號處理方法。 MATLAB信號處理工具箱介紹： 我們將首先介紹MATLAB信號處理工具箱中與全相位處理相關的核心函數和工具，例如用於濾波器設計、信號變換、時頻分析等的函數。我們將重點講解 `hilbert` 函數，以及如何利用它來構造解析信號。 解析信號的MATLAB實現： 本節將提供詳細的MATLAB代碼示例，演示如何利用 `hilbert` 函數或其他方法來計算信號的解析信號，並從中提取瞬時幅度譜和瞬時相位譜。我們將通過繪製時域和頻域的信號圖，直觀地展示解析信號的構造過程及其相位信息。 瞬時頻率和相位展開的MATLAB實現： 我們將給齣計算瞬時頻率的MATLAB代碼，並展示如何利用 `unwrap` 函數或其他算法實現相位展開。我們將通過仿真實驗，展示不同算法在相位展開中的效果，並對比其性能。 時頻分析工具的MATLAB應用： 本節將介紹如何在MATLAB中使用STFT和CWT等時頻分析工具，並指導讀者如何從這些工具的輸齣中提取相位信息。我們將展示如何利用 `spectrogram` 和 `cwt` 等函數，並討論其參數設置對結果的影響。 實例分析與仿真： 為瞭讓讀者更好地理解理論和算法的應用，我們將提供一係列完整的MATLAB仿真案例。這些案例將涵蓋： 語音信號的瞬時頻率分析： 展示如何利用全相位技術分析語音信號的音高變化和共振峰移動。 圖像處理中的相位信息提取： 探索全相位技術在圖像去噪、邊緣檢測、以及紋理分析中的應用。 雷達信號處理中的距離和速度估計： 演示如何利用全相位技術精確測量目標的距離和速度。 生物醫學信號的同步與特徵提取： 分析全相位技術在腦電圖（EEG）、心電圖（ECG）等生物信號分析中的應用。 通信係統中相位校正與解調： 講解如何在通信係統中利用全相位技術補償信道引起的相位失真，並實現更可靠的信號解調。 自定義函數的編寫與模塊化設計： 除瞭利用MATLAB自帶的函數，本書還將指導讀者如何根據具體需求編寫自己的全相位處理函數，並進行模塊化設計，以提高代碼的可重用性和可維護性。我們將提供一些常用函數的示例代碼，幫助讀者快速上手。 性能評估與誤差分析： 在實際應用中，對算法的性能進行評估至關重要。我們將介紹如何在MATLAB中進行仿真實驗，並分析不同算法在精度、計算復雜度、魯棒性等方麵的錶現。我們將討論常用的性能指標，並指導讀者如何進行科學的誤差分析。 結論 《全相位數字信號處理方法及MATLAB實現》旨在成為一本全麵、實用、深入的參考書。通過本書的學習，讀者不僅能夠深刻理解全相位數字信號處理的理論精髓，掌握核心算法，更能熟練地運用MATLAB這一強大工具將其付諸實踐。我們相信，本書將為工程師、研究人員以及對數字信號處理感興趣的學生提供寶貴的知識和技能，助力他們在各自的領域取得更大的成就。

评分☆☆☆☆☆

翻開這本書，最先吸引我的是它的目錄結構。條理非常清晰，從基礎的傅裏葉變換到高級的全相位算法，循序漸進，層層遞進。我尤其對其中關於“全相位”的章節充滿瞭期待，這部分內容往往是很多教材中一帶而過的，但它對於信號分析的精度有著至關重要的影響。我非常希望書中能詳細闡述全相位在信號去噪、特徵提取、係統辨識等實際應用中的優勢，以及如何通過算法上的改進來剋服傳統相位處理的局限性。

评分☆☆☆☆☆

作為一名信號處理領域的初學者，我一直對MATLAB在信號處理中的應用感到好奇。很多理論知識在書本上看起來容易理解，但真正落實到代碼實現的時候，卻常常遇到各種問題。我希望這本書能在講解理論的同時，提供大量高質量的MATLAB代碼示例。這些代碼最好是能夠直接運行，並且附有詳細的注釋，能夠清晰地解釋每一行代碼的含義和作用。這樣的實操性內容，對於我這樣希望將理論與實踐相結閤的學習者來說，是極其寶貴的。

评分☆☆☆☆☆

我個人認為，一本好的技術書籍，不僅要有紮實的理論基礎，還要有豐富的實踐指導。我特彆期待這本書能夠提供一些進階的討論，例如全相位信號處理在機器學習、深度學習等新興領域的應用前景，或者一些更復雜、更前沿的全相位算法的研究方嚮。這樣的內容，能夠幫助我拓展視野，保持對新技術的好奇心，並為我未來的學習和研究指明方嚮。

评分☆☆☆☆☆

我從事的通信工程領域，對信號的精確度有著極高的要求。在信號的調製解調、信道估計等方麵，相位信息的準確性直接關係到係統的性能。我希望這本書能夠提供一些關於全相位技術在實際通信係統中的應用案例，例如在OFDM係統中如何利用全相位來提高載波頻率偏移的估計精度，或者在相控陣雷達中如何利用全相位來優化波束形成。這些具體的應用場景，能夠幫助我將書本上的知識與實際工作聯係起來，找到解決實際問題的思路。

评分☆☆☆☆☆

這本書的封麵設計相當簡潔大氣，主色調是沉靜的藍色，點綴著抽象的波形圖案，給人一種專業而又不失科技感的視覺感受。我購買這本書的初衷，主要是想深入理解數字信號處理中的一些核心概念，尤其是對於“相位”這個概念，一直以來都覺得理解得不夠透徹。我之前接觸過一些基礎的數字信號處理教材，但總感覺在相位信息這塊，很多描述都比較抽象，缺乏直觀的理解和實用的方法。我希望這本書能夠提供更係統、更深入的理論講解，並且最重要的是，它能給齣具體的實現方法，而不是停留在理論層麵。

评分☆☆☆☆☆

应该是本不错的书，还没有深入研究

评分☆☆☆☆☆

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还行，就是程序应该单独给出，不然要用还得自己敲

评分☆☆☆☆☆

正版，清晰，送货快。喜欢

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商品给力！赞一个！赞一个！

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学习用书，没啥好坏，便宜而已

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