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數(shù)字濾波器的設(shè)計開題報告范文
基于matlab的FIR濾波器設(shè)計開題報告
一、研究背景
數(shù)字濾波器和模擬濾波器有著相同的濾波概念，根據(jù)其頻率響應(yīng)特性可分為低通、高通、帶通、帶阻等類型，與模擬濾波器相比，數(shù)字濾波器除了具有數(shù)字信號處理的固有優(yōu)點外，還有濾波精度高、穩(wěn)定性好、靈活性強等優(yōu)點。
數(shù)字濾波器可以過濾時間離散信號，通過對抽樣數(shù)據(jù)進行數(shù)字處理來達到頻域濾波的目的。由于計算機技術(shù)和大規(guī)模集成電路的發(fā)展，數(shù)字濾波器已可用計算機軟件實現(xiàn)。
FIR濾波器具有嚴格的線性相位，可以具有任意的幅度特性，且是可物理實現(xiàn)的因果系統(tǒng)，因此被廣泛地應(yīng)用在現(xiàn)代通信技術(shù)當中，如解調(diào)器中的位同步與位定時提取、自適應(yīng)均衡去碼間串擾以及話音的自適應(yīng)編碼等�？梢妼贛ATLAB的FIR濾波器的研究是具有非常重要的現(xiàn)實意義的。在高度信息化的今天，隨著計算機技術(shù)，基于視覺的圖像處理技術(shù)，模式識別等領(lǐng)域的不斷研究與發(fā)展，圖像識別技術(shù)得到更快的發(fā)展，并在檢測的實時性和準確性方面有更新的突破，所以將數(shù)字濾波器應(yīng)用在工業(yè)缺陷零件的檢測上也成為當今一熱點課題。
MATLAB既具有結(jié)構(gòu)化的控制語言，又能面向?qū)ο缶幊�，語法限制不嚴格，具有強大的圖形功能和功能強大的工具箱。它為數(shù)字濾波的研究和應(yīng)用提供了一個直觀、高效、便捷的利器，并且提供了完整的聯(lián)機查詢、幫助系統(tǒng)和比較完備的調(diào)試系統(tǒng)，程序不必經(jīng)過編譯就可以直接運行，而且能夠及時地報告出現(xiàn)的錯誤及進行出錯原因分析。
二、國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
在數(shù)字信號處理中，F(xiàn)IR數(shù)字濾波器是最常用的單元之一。數(shù)字濾波器精確度高、使用靈活、可靠性高，具有模擬設(shè)備所沒有的許多優(yōu)點，已廣泛地應(yīng)用于各個科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，例如數(shù)字電視、語音、通信、雷達、聲納、遙感、圖像、生物醫(yī)學(xué)以及許多工程應(yīng)用領(lǐng)域。隨著信息時代數(shù)字時代的到來，數(shù)字濾波技術(shù)已經(jīng)成為一門及其重要的科學(xué)和技術(shù)領(lǐng)域。以往的濾波器大多采用模擬電路技術(shù)，但是，模擬電路技術(shù)存在很多難以解決的問題，例如，模擬電路元件對溫度的敏感性，等等。而采用數(shù)字技術(shù)則避免很多類似的難題，當然數(shù)字濾波器在其他方面也有很多突出的優(yōu)點都是模擬技術(shù)所不能及的，所以采用數(shù)字濾波器對信號進行處理是目前的發(fā)展方向。
由于我們所面對的工程問題越來越復(fù)雜，過去所依賴分析的技術(shù)已逐漸不敷使用。利用電腦來分析及解決工程問題已是當今工程師的必要工具。使用 matlab 軟件進行科學(xué)計算，能夠極大加快科研人員進行研究開發(fā)的進度，減少在編寫程序和開發(fā)算法方面所消耗的時間和有限的經(jīng)費，從而獲得最大的效能。
三、研究方案
1、數(shù)字濾波器利用離散系統(tǒng)的特性對系統(tǒng)輸入信號進行加工和變換，改變輸入序列的頻譜或信號波形，讓有用的頻率分量通過，抑制無用的信號分量輸出。如果要處理的信號是模擬信號，就可以通過A/D 或者D/A 轉(zhuǎn)換，在信號形式上進行匹配轉(zhuǎn)換，同樣可以使用數(shù)字濾波器對模擬信號進行濾波。
2、利用MATLAB設(shè)計濾波器，隨時對比設(shè)計要求和濾波器特性調(diào)整參數(shù)，直觀簡便的優(yōu)化濾波器的設(shè)計，本設(shè)計采用窗函數(shù)法和頻率采樣法來設(shè)計。
3、結(jié)合實際生產(chǎn)要求，采集工業(yè)零件圖像，選擇已設(shè)計出的FIR數(shù)字濾波器對圖像進行處理，對含有噪聲的圖像進行去噪和篩選。
4、在圖像處理過程中調(diào)節(jié)濾波器的相關(guān)參數(shù)，尋求一個物理上可實現(xiàn)的系統(tǒng)函數(shù)H(z)，使其頻率響應(yīng)H(z)滿足所希望得到的頻域指標，即符合給定的通帶截止頻率、阻帶截止頻率、通帶衰減系數(shù)和阻帶衰減系數(shù)，從而得到理想的效果，同時分析各參數(shù)對濾波器的影響。
四、預(yù)期結(jié)果
1、實現(xiàn)較好的濾波作用。在實際應(yīng)用中只需按需求修改濾波器參數(shù)，并結(jié)合程序的相應(yīng)改動，即可實現(xiàn)不同功能的濾波器。 最后可得到準確度高、穩(wěn)定性好，易于移植使用的最佳濾波器，具有較強的實用性與靈活性。Matlab可方便地設(shè)計出FIR數(shù)字濾波器，并且修改系數(shù)方便。
2、通過對FIR數(shù)字濾波器的參數(shù)的設(shè)置和濾波器的通帶和頻率的調(diào)節(jié)，結(jié)合圖像的特點和實際的要求，從而實現(xiàn)在工業(yè)生產(chǎn)中采集需要的合格的工業(yè)零件。
3、通過對大小、性質(zhì)完全相同的圖像進行濾波的效果，和采用數(shù)字濾波器的通帶和頻率的調(diào)整，完成對圖像和信號的采集，通過對比和仿真，深入了解模擬和數(shù)字濾波器的功能和性能。
4、通過對數(shù)字低通濾波器的設(shè)計，熟悉了MATLAB的運行環(huán)境，初步掌握了MATLAB語言在數(shù)字信號處理中一些基本庫函數(shù)的調(diào)用和編寫基本程序等應(yīng)用；熟悉了濾波器設(shè)計的一般原理，對濾波器有了一個感性的認識�？傊�，使理論聯(lián)系了實際，鞏固并深化了對課本基本知識的認識和理解，使理論得以升華。
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