Для авторов
Найти
Результаты поиска
Найдено результатов: 13.
-
ФОРМИРОВАНИЕ ИМПУЛЬСНОЙ ХАРАКТЕРИСТИКИ РЕКУРСИВНОГО ФИЛЬТРА НИЖНИХ ЧАСТОТ С КОНЕЧНОЙ ИМПУЛЬСНОЙ ХАРАКТЕРИСТИКОЙ В ВИДЕ СУММЫ КВАЗИГАРМОНИК УСЕЧЕННОГО РЯДА ФУРЬЕ
Д.И. Бакшун , И.И. Турулин221-2282025-12-30Аннотация ▼Задача сокращения количества арифметических операций в алгоритмах цифровой фильтрации является актуальной, поскольку это напрямую влияет на энергопотребление, быстродействие и аппаратные затраты. В условиях жестких требований к энергопотреблению мобильных и встраиваемых устройств сокращение операций умножения и сложения становится важным фактором проектирования. В статье рассмотрена методика реализации рекурсивного фильтра с конечной импульсной характеристикой (КИХ) в виде усеченной функции sinc, сглаженной окном (весовой функцией), которая представляет собой сумму квазигармонических функций. Квазигармонические функции с разными частотами представляют собой полиномы степени . За основу взят полином второй степени и предложен численный метод повышения степени полинома для улучшения точности аппроксимации. Анализ точности аппроксимации показал, что при использовании полиномов 4-ой и 6-ой степени достигается погрешность аппроксимации менее 1%. Коэффициенты нерекурсивной части фильтра вычисляются через нахождение обратных конечных разностей исходной КИХ. Коэффициентами являются целые числа, значения которых зависят от числа отсчетов (длины) полупериода квазисинусной функции, что упрощает реализацию подобного РКИХ-фильтра на базе программируемой логической интегральной схемы (ПЛИС). Результаты численного анализа конечных разностей для каждой квазисинусоиды показали, что при использовании квадратичной аппроксимации требуется всего 16 отсчетов, однако при этом будет относительно высокий уровень боковых лепестков
(–30 дБ). Переход к аппроксимации 4-го порядка увеличивает количество ненулевых коэффициентов до 20-ти и приводит к существенному (на 13 дБ) уменьшению уровня частотной характеристики в полосе заграждения, который достигает -43 дБ -
АНАЛИЗ УСТОЙЧИВОСТИ И ОСОБЕННОСТЕЙ ПРАКТИЧЕСКОЙ РЕАЛИЗАЦИИ ФИЛЬТРОВ ХОГЕНАУЭРА КАК РЕКУРСИВНЫХ ЦИФРОВЫХ ФИЛЬТРОВ С КОНЕЧНОЙ ИМПУЛЬСНОЙ ХАРАКТЕРИСТИКОЙ
И.Е. Моисеенко , С. П. Тарасов , И.И. Турулин37-462025-10-01Аннотация ▼Рассматриваются вопросы устойчивости каскадных интегратор-гребенчатых (CIC – cascade integrator-comb) фильтров, используемых в цифровой обработке сигналов, в том числе для децимации и интерполяции. Проведен краткий обзор современных публикаций, касающихся архитектурной оптимизации CIC-фильтров. Основное внимание уделено повышению устойчивости фильтров к переполнению разрядной сетки, анализу их устойчивости и методу синтеза рекурсивных
КИХ-фильтров (фильтров с конечной импульсной характеристикой). Для лучшего понимания природы устойчивости CIC-фильтров в работе приведены математические выкладки, иллюстрирующие особенности накопления постоянной составляющей при различных конфигурациях блоков. Предложено изменение структуры CIC-фильтра, заключающееся в перестановке блоков интегратора и гребенчатого фильтра. Доказано, что такое изменение предотвращает накопление постоянной составляющей сигнала в интеграторах и, следовательно, исключает переполнение разрядной сетки вследствие накопления постоянной составляющей в интеграторе. Этот подход базируется на свойстве линейных фильтров, согласно которому изменение порядка включения не влияет на передаточную функцию. амплитудно-частотную характеристику, но в случае цифровых реализаций позволяет существенно снизить вероятность переполнения. Возможности аппаратной и программной реализации таких структур рассматриваются с точки зрения минимизации потерь точности и увеличения надежности работы систем цифровой обработки сигналов. Предложено использование целых чисел или чисел с фиксированной точкой для устранения накопления ошибок квантования. Кроме того, была разработана программа на языке Python, реализующая CIC-фильтр с учетом устойчивости к постоянной составляющей во входном сигнале и точным выполнением операций. Полученные результаты сопоставлены с современными подходами, представленными в научных исследованиях последних лет. Предложенные решения могут быть полезны при разработке цифровых фильтров для систем с ограниченными вычислительными ресурсами и повышенными требованиями к стабильности. -
МЕТОДИКА РЕАЛИЗАЦИИ НА ПРОГРАММИРУЕМЫХ ЛОГИЧЕСКИХ ИНТЕГРАЛЬНЫХ СХЕМАХ УПРАВЛЯЕМОГО РЕКУРСИВНОГО ФИЛЬТРА С КОНЕЧНОЙ ИМПУЛЬСНОЙ ХАРАКТЕРИСТИКОЙ НА ПРИМЕРЕ АППРОКСИМАЦИИ ОКНА ХАННА
Д.И. Бакшун , С.П. Тарасов , И. И. Турулин2025-01-30Аннотация ▼Рассмотрена методика реализации рекурсивного фильтра с конечной импульсной характери-
стикой (КИХ) в виде окна Ханна с возможностью управления длительностью (в отсчетах или так-
тах) КИХ, в том числе в процессе фильтрации, на основе одновременной последовательной компен-
сации отсчетов из рекурсивной части. Выполнен краткий обзор существующего решения для управ-
ления длительностью прямоугольной импульсной характеристики и предложены способы реализа-
ции импульсных характеристик более сложной формы на примере окна Ханна. Предложенный авто-
рами метод позволяет добиться устойчивости фильтра при изменении длительности импульсной
характеристики во времени. Разработана структура модуля для реализации фильтра на базе про-
граммируемых логических интегральных схем (ПЛИС). Рассмотренная в статье, структура рекур-
сивного фильтра имеет существенно меньшую вычислительную сложность по сравнению с класси-
ческой структурой КИХ-фильтра, и применять её можно во встраиваемых системах с ограничен-
ными вычислительными ресурсами. Меньшая вычислительная сложность достигается за счет при-
менения в качестве КИХ функцию, аппроксимирующую окно Ханна, которая представляет собой
полином третьей степени. Фильтрация выполняется за счет двух независимых фильтров, один из
которых настроен на длительность КИХ до ее изменения, а другой – после с последующим суммиро-
ванием результата. Такой подход базируется на принципе линейности системы, который позволяет
комбинировать выходные сигналы фильтров без потери их свойств. Управление длительностью
задержки выполняется на основе возможности двухпортовой RAM-памяти одновременно произво-
дить запись и чтение. При изменении длительности КИХ вычисление коэффициентов фильтра вы-
полняется во время фильтрации, за счет чего устраняются обрывы между участками выходного
сигнала до и после изменения длительности КИХ. Предусмотрена защита от ввода нового парамет-
ра длительности КИХ до завершения компенсации переходного процесса вследствие предыдущего
изменения длительности КИХ. После завершения процедуры компенсации фильтр, настроенный на
длительность КИХ до ее изменения, прекращает свою работу -
МЕТОДИКА ПОСТРОЕНИЯ СТРУКТУРЫ РЕКУРСИВНОГО ФИЛЬТРА С КОНЕЧНОЙ ИМПУЛЬСНОЙ ХАРАКТЕРИСТИКОЙ В ВИДЕ ФУНКЦИИ, АППРОКСИМИРУЮЩЕЙ ОКНО ХАННА
Д.И. Бакшун , И. И. Турулин2024-08-12Аннотация ▼Фильтры с импульсной характеристикой (ИХ) в виде весовой (сглаживающей) функцией на-
ходят применение в абсолютно разных областях цифровой обработки сигналов, таких как спек-
тральный анализ – с целью уменьшения эффекта Гиббса, в формировании амплитудного распре-
деления – для уменьшения уровня боковых лепестков, в том числе для радиотехнических систем с
синтезированной апертурой и других. В статье рассмотрена структура рекурсивного
КИХ-фильтра (РКИХ-фильтра) с ИХ в виде аппроксимированного окна Ханна при ограниченном
фиксированном количестве операций перемножения и суммирования для любой длительности
окна. Такая структура имеет существенно меньшую вычислительную сложность по сравнению с
классической структурой КИХ-фильтра, и применять её можно во встраиваемых системах с
ограниченными вычислительными ресурсами. Функция, аппроксимирующая окно Ханна, представ-
ляет собой полином третьей степени, коэффициенты которого рассчитаны с использованием
дискретного интегрирования квазисинусной функции. Получена аналитическая формула для коэф-
фициентов нерекурсивной части фильтра путём вычисления обратной конечной разности чет-
вертой степени от аппроксимирующей функции окна Ханна. Коэффициентами нерекурсивной
части являются целые числа, значения которых зависят от числа отсчетов (длины) полупериода
квазисинусной функции, что упрощает реализацию подобного РКИХ-фильтра на базе программи-
руемой логической интегральной схемы (ПЛИС). Вычислена средняя абсолютная ошибка аппроксимации при росте длины окна. При числе отсчетов ИХ менее 600 ошибка не превышает 4,5%,
что является показателем высокой точности соответствия аппроксимирующей функции окну
Ханна. Авторами предложена дальнейшая перспектива развития структуры РКИХ-фильтра с ИХ
в виде аппроксимирующей функции окна Ханна. Данная структура позволяет реализовать РКИХ-
фильтр с изменением длины окна Ханна во временной области при сохранении устойчивости за
счет точного выполнения операций вычисления благодаря использованию коэффициентов нерекур-
сивной части, которые являются числами с фиксированной точкой, и их линейной зависимости от
длины полупериода квазисинусной функции. -
РЕАЛИЗАЦИЯ ЭФФЕКТИВНОГО РАЗДЕЛИМОГО ДВУМЕРНОГО ЦИФРОВОГО ФИЛЬТРА НА ПЛИС
К.О. Север , К.Н. Алексеев , И.И. Турулин2024-08-12Аннотация ▼В современных системах видеонаблюдения, в которых широко распространено использо-
вание технологии компьютерного зрения, наиболее важной информацией на изображении явля-
ются данные о контурах объектов и выделение мелких деталей. К системам предъявляются
жесткие требования, такие как: высокая скорость обработки информации с большого количе-
ства камер одновременно, работа в условиях плохого освещения объекта и под воздействием
внешних шумов (электромагнитных полей, коротких помех от высоковольтных линий передач).
Поэтому совершенствование методов обработки изображения с применением устройств рас-
параллеливания вычислений и построения многопоточной системы является актуальной зада-
чей. В данной работе для обработки изображения на ПЛИС разработан и смоделирован анизо-
тропный фильтр высоких частот 3x3. Описан алгоритм его построения в виде разделимого
векторного представления. Дано подробное описание о разработке эффективного разделимого
двумерного цифрового фильтра для повышения резкости и выделение границ объектов
RGB-изображений. Фильтр основан на синтезе предложенного анизотропного фильтра высо-
ких частот 3x3 и градиентного фильтра Собеля. Спроектирована соответствующая струк-
турная схема фильтра. По результатам обработки искаженного изображения можно сделать
вывод о том, что разработанный фильтр обладает свойством более равномерной детализации
и выделения объектов на изображении и менее подвержен гауссовскому шуму по сравнению с
градиентным фильтром Собеля и фильтром высоких частот Лапласа. Разработана схема кон-
вейера фильтра на ПЛИС для обработки одной плоскости RGB изображения. За счет использо-
вания разделимых фильтров предложенная реализация практически в 2 раза оптимальнее по
числу выполняемых операций сложения/вычитания, чем прямая реализация градиентного
фильтра Собеля 3х3 и анизотропного фильтра высоких частот 3х3. -
8-ПОЛОСНЫЙ НЕОДНОРОДНЫЙ БАНК БЫСТРОДЕЙСТВУЮЩИХ РЕКУРСИВНЫХ ФИЛЬТРОВ С КОНЕЧНОЙ ИМПУЛЬСНОЙ ХАРАКТЕРИСТИКОЙ ДЛЯ СЛУХОВЫХ АППАРАТОВ
Д.А. Гужва , К. О. Север , И.И. Турулин2024-01-05Аннотация ▼Рассмотрены рекурсивные фильтры с конечной импульсной характеристикой и бан-
ки фильтров. Банк фильтров – это массив полосовых фильтров. Блок фильтров анализа
разделяет входной сигнал на несколько компонентов, причем каждый из подфильтров не-
сет один частотный поддиапазон исходного сигнала. Напротив, блок фильтров синтеза
объединяет выходные данные поддиапазонов для восстановления исходного входного сиг-
нала. В большинстве приложений определенные частоты являются более важными, чем
другие. Блоки фильтров могут изолировать различные частотные компоненты в сигнале.
Таким образом, мы можем приложить больше усилий для обработки более важных компо-
нентов и меньше усилий для обработки менее важных компонентов. Фильтры поддиапазо-
нов могут комбинироваться с понижающей или повышающей дискретизацией для форми-
рования банка многоскоростных фильтров. Банки фильтров широко используются для
распознавания речи и улучшения качества речи. В настоящее время банки фильтров рас-
ширили свое применение до обработки видео и изображений. Кроме того, блоки фильтровочень полезны в системах связи, включая цифровые приемники и передатчики, предвари-
тельное кодирование блоков фильтров для выравнивания каналов, дискретную многотоно-
вую модуляцию и слепое выравнивание каналов. Рассмотрено использование данных фильт-
ров для слуховых аппаратов. Разработан 8-полосный неоднородный банк рекурсивных
фильтров с конечной импульсной характеристикой (КИХ) с высокой вычислительной эф-
фективностью для слуховых аппаратов. Также приведено сравнение вычислительной
сложности (ВС) рекурсивного фильтра с конечной импульсной характеристикой (РКИХФ)
с вычислительной сложностью нерекурсивных фильтров с конечной импульсной характе-
ристикой (НКИХФ). -
РЕКУРСИВНЫЙ РАЗДЕЛИМЫЙ ДВУМЕРНЫЙ ЦИФРОВЫЙ ФИЛЬТР ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ РЕЗКОСТИ RGB-ИЗОБРАЖЕНИЙ
К. О. Север , Д.А. Гужва , И. И. Турулин2024-01-05Аннотация ▼Важную роль в восприятии качества изображения играет резкость, то есть величина
градиента яркости в областях вблизи границ объектов. Данная характеристика отвечает за
четкость и детализацию мелких элементов изображения. Расфокусировка объектива каме-
ры и недостаточная освещенность являются основными факторами, которые могут при-
вести к размытию цифрового изображения. Для увеличения резкости используют различные
методы обработки, такие как фильтрация в частотной области, например применение бы-
строго преобразования Фурье для подчеркивания границ и текстур изображения. Примене-
ние данного типа фильтрации позволяет управлять контрастом и частотным содержанием
изображения, что приводит к улучшению визуального восприятия. Однако данный метод
имеет ряд существенных недостатков, таких как логарифмическая сложность и выполнение
дополнительных вычислений, связанных с прямым и обратным преобразованием Фурье. По-
этому предпочтительным методом повышения резкости изображения является так назы-
ваемая пространственная обработка, обеспечивающая прямую фильтрацию пикселей изо-
бражения без дополнительных преобразований, а повторное использование результатов об-
работки (рекурсивной составляющей) в фильтре позволяет сократить число операций,
уменьшить вычислительную сложность. В статье описана разработка эффективного ре-
курсивного разделимого двумерного цифрового фильтра для повышения резкости
RGB-изображений большой размерности. Приведены алгоритмы его построения, спроекти-
рованы соответствующие структурные схемы. Фильтр обладает свойством более равно-
мерной детализации объектов изображения, и менее подвержен созданию импульсного шума.
Также для исходного RGB-изображения высокого разрешения смоделирован фильтр размы-
тия, матрица которого заполняется по нормальному (гауссовому) закону. Для оценки каче-
ства фильтрации разработанный фильтр сравнивается с алгоритмом классической двумер-
ной свертки с ядром фильтра высоких частот Лапласа 5x5. -
СРАВНИТЕЛЬНАЯ ОЦЕНКА МЕТОДОВ УСРЕДНЕНИЙ ДЛЯ ФИЛЬТРАЦИИ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ СИГНАЛОВ
В. Г. Галалу , Х.Ш.М. Аль-Карави , И. И. Турулин , С.А. Киракосян2023-06-07Аннотация ▼Для повышения качества производимой продукции приходится совершенствовать все
технологические процессы, что требует повышения точности всего измерительного
тракта в целом. Для этого приходится тщательно анализировать систематические, слу-
чайные и флуктуационные погрешности в измерительном канале и принимать все меры для
их уменьшения. Радикальным средством повышения точности проведенных измерений
является цифровая фильтрация или усреднение промежуточных измерений (наблюдений)
по определённым правилам. Целью работы является сравнительная оценка качества по-
давления близкой к реальной шумовой помехи при использовании восьми наиболее известных
методов усреднения. Предложены модель измерительного тракта и общая структурная
схема моделирования процесса измерения на ЭВМ при воздействии случайной помехи для
восьми алгоритмов усреднения. В качестве критерия оценки качества методов усреднения
приняты отношения дисперсий абсолютных погрешностей и средних квадратических от-
клонений до вычислительного устройства и после применения заданного алгоритма усред-
нения. По результатам моделирования сделаны следующие выводы. 1. Все алгоритмы ус-
реднения обеспечивают подавление случайных составляющих погрешности сложной поме-
хи до уровня 40–60 дБ. Лучшими являются три алгоритма: среднее арифметическое АР,
а-усечённое среднее АУ5 и а-винзоризированное среднее АВ5, которые предусматривают
отбрасывание 5 % аномальных результатов. При увеличении числа наблюдений коэффици-
енты подавления пропорционально растут. 2. Время выборки должно быть кратно дли-
тельности периода сети переменного тока 50 Гц (20 мс). Оптимальное количество наблю-
дений (измерений) – 100–128, при 128 измерениях операция деления сводится к простому
сдвигу, и результат усреднения может быть выдан через 1–2 мкс. 3. При эксперименталь-
ном применении метода усреднения АР для фильтрации сильно зашумленного измеритель-
ного сигнала в линии связи длиной 800 м наблюдалось снижение разброса выходных кодов
АЦП с ±3,5 % до ±0,1 % после фильтрации (АР, 64 измерения за 40 мс). -
МЕТОДИКА И АЛГОРИТМ СИНТЕЗА УПРАВЛЯЕМЫХ ЦИФРОВЫХ ФИЛЬТРОВ ЧЕБЫШЕВА I РОДА НИЖНИХ ЧАСТОТ НА БАЗЕ МЕТОДА БИЛИНЕЙНОГО ПРЕОБРАЗОВАНИЯ
И.И. Турулин , Ш.М. Аль-Карави Хуссейн2022-11-01Аннотация ▼Приводятся методика синтеза управляемых цифровых рекурсивных фильтров ниж-
них частот Чебышева I рода с бесконечной импульсной характеристикой. Амплитудно-
частотная характеристика таких фильтров имеет пульсации в полосе пропускания и яв-
ляется максимально плоской в полосе заграждения. Под управляемостью понимается яв-
ная зависимость коэффициентов фильтра от частоты среза. Методика основана на би-
линейном преобразовании передаточной функции аналогового фильтра-прототипа нижних
частот и частотном преобразовании амплитудно-частотных характеристик полученного
цифрового фильтра. Основная идея методики состоит в том, что для аналогового фильт-
ра-прототипа с частотой среза 1 рад/с параметры передаточной функции биквадратных
или билинейных звеньев, имеющие размерность частоты, будут численно равны поправоч-
ным коэффициентам для аналогичных параметров управляемого фильтра с произвольной
частотой среза. В качестве примера рассмотрен синтез цифрового фильтра Чебышева I
рода V порядка. В данной статье передаточная функция фильтра произвольного порядка
представляется в виде каскадного соединения звеньев II порядка, если фильтр чётного
порядка. В случае нечетного порядка больше единицы добавляется одно каскадно вкл ю-
ченное звено I порядка. Несмотря на относительную простоту частотного преобразо-
вания, при практическом использовании его для цифровых фильтров, синтезированных с
помощью систем автоматизированного проектирования цифровых фильтров (или с по-
мощью справочников, содержащих рассчитанные фильтры-прототипы нижних частот
для различных аппроксимаций амплитудно-частотной характеристики идеального
фильтра нижних частот) возникает ряд нетривиальных специфических моментов, з а-
трудняющих инженерное использование такого способа синтеза управляемых цифровых
фильтров. Поэтому кроме методики разработан пошаговый алгоритм, позволяющий
синтезировать фильтр без знания этих моментов. Алгоритм реализован в среде
Mathcad, в качестве примера рассчитан цифровой рекурсивный фильтр Чебышева I рода
V порядка. В примере приводятся рассчитанные коэффициенты цифрового управляемого
фильтра нижних частот, явно зависящие от частоты среза, амплитудно-частотные
характеристики этого фильтра и его низкочастотного прототипа, преобразованного в
фильтр с такой же частотой среза, амплитудно-частотные характеристики приведены в
одних координатах. Благодаря хорошей формализации алгоритма последний пригоден для
реализации систем автоматизированного проектирования управляемых цифровых фильт-
ров нижних частот Чебышева I рода. -
МЕТОДИКА УМЕНЬШЕНИЯ ВЫБРОСА ПЕРЕХОДНОГО ПРОЦЕССА ЦИФРОВОМ ФИЛЬТРЕ НИЖНИХ ЧАСТОТ С УПРАВЛЯЕМОЙ ЧАСТОТОЙ СРЕЗА
Аль-Карави Хуссейн Шукор Мукер, И.И. Турулин2022-08-09Аннотация ▼Цифровая обработка сигналов широко применяется в современной технике, в том
числе в робототехнике, медицинской технике и т.д. Так, управляемые цифровые фильтры
используются для устранения постоянной составляющей выходного сигнала на выходе
аналого-цифрового преобразователя. Это также снижает уровень низкочастотных по-
мех, разбросанных по оси частот слева от нижней границы спектра сигнала. В реальных
ситуациях сигналы подвержены разнообразным помехам и помехам; однако применение
фильтра может подавить эти шумы и произвести чистый сигнал. Под управляемостью
понимается явная зависимость коэффициентов фильтра от частоты среза. В цифровом
фильтре может возникнуть переходный процесс, на который указывает выброс сигнала.
Изменение частоты среза во время операции фильтрации может вызвать это переходное
событие. В этом отчете фильтр LPF Баттерворта используется, чтобы предложить
стратегию компенсации для уменьшения этого выброса. Переходный процесс – это выброс
(драйв) на временной диаграмме результатов. Этот драйв является последствием под-
стройки коэффициентов (границ) фильтра в процессе фильтрации (это классифицируется
как «настройка на лету»). С помощью программы MATLAB исследовался переходный про-
цесс, возникающий в результате перестройки фильтра, и проверялись формулы компенса-
ции этого переходного процесса. Установлено, что применение такой компенсации снижа-
ет негативные последствия переходного процесса. Это уменьшение зависит от порядка
фильтра, коэффициента настройки (соотношение частот среза до и после настройки) и
момента настройки (для периодического сигнала). -
АНАЛИЗ НЕКОТОРЫХ ВЕСОВЫХ ФУНКЦИЙ (ОКОН) И ИХ АППРОКСИМАЦИЙ ДЛЯ РЕАЛИЗАЦИИ НА ИХ ОСНОВЕ УПРАВЛЯЕМЫХ РЕКУРСИВНЫХ ФИЛЬТРОВ НИЖНИХ ЧАСТОТ С КОНЕЧНОЙ ИМПУЛЬСНОЙ ХАРАКТЕРИСТИКОЙ
Т. В. Шушкевич , А.А. Морозов , И. И. Турулин2021-11-14Аннотация ▼Существуют различные типы весовых функций, так называемых окон, при цифровой
обработке сигналов, такие как прямоугольное (окно Дирихле), треугольное (окно Барт-
летта), окно Валле – Пуссена, окно Кайзера – Бесселя, окна Барсилона – Темеша, окна Хан-
на, Бохмана, Блэкмана, Гаусса (Вейерштрасса), Дольфа – Чебышева, Хэмминга и многие
другие и идеальные характеристики стандартных фильтров, таких как фильтры нижних
и верхних частот, полосовые фильтры. Целью данной обзорной статьи является опреде-
ление наиболее подходящей весовой функции для реализации на её основе управляемого ре-
курсивного фильтра нижних частот с конечной импульсной характеристикой. В данной
статье представлен анализ лишь некоторых из вышеперечисленных окон и их аппроксима-
ций, а именно окна Дольфа – Чебышева, окна Гаусса (Вейерштрасса) и окна Хэмминга.
Помимо анализа, был рассмотрен синтез рекурсивных цифровых фильтров с КИХ для весо-
вой обработки данных на основе выбранных окон и их аппроксимаций. Рассмотрен метод
синтеза окон Дольфа-Чебышева. Рассмотрена реализация окна Гаусса (Вейерштрасса).
Рассмотрены способы аппроксимации окна Хэмминга и методы и несколько алгоритмов
разработки фильтров с конечной импульсной характеристикой в виде данного окна. Про-
изведено оценивание взаимосвязи между параметрами быстрых окон, выбранных для ана-
лиза, от максимального уровня боковых лепестков. На основе полученных данных были сде-
ланы выводы по выбору наиболее подходящих и демонстрирующих наибольшее быстродей-
ствие окон, подходящих для реализации на её основе управляемого рекурсивного фильтра
нижних частот c конечной импульсной характеристикой. -
АНАЛИЗ ПРИМЕНИМОСТИ СИСТЕМЫ MATLAB ДЛЯ СИНТЕЗА УПРАВЛЯЕМЫХ ЦИФРОВЫХ РЕКУРСИВНЫХ БИХ-ФИЛЬТРОВ БАТТЕРВОРТА
Хуссейн Ш. Мукер, И. И. Турулин2021-08-11Аннотация ▼В ряде приложений цифровой обработки сигналов применяются управляемые цифро-
вые рекурсивные БИХ-фильтры. Под словом «управляемые» имеются в виду фильтры, ко-
эффициенты структуры которых явно зависят от частоты среза или граничных частот.
Управляемые БИХ-фильтры могут быть синтезированы с помощью различных средств для
расчета традиционных, неуправляемых БИХ-фильтров. В статье был рассмотрен синтез
неуправляемых БИХ-фильтров и проанализирована целесообразность представления ре-
зультатов синтеза для построения управляемых БИХ-фильтров. Были описаны и объясне-
ны методы проектирования на основе MATLAB (2021a) и фундаментальные концепции
цифровых фильтров БИХ-Баттерворта. Составной сигнал был обработан анализируемым
фильтром, чтобы определить, соответствует ли он критериям прохождения фильтра-
ции. Для проверки рассчитанных фильтров использовался прототип Симулинк, a также
инструмент FDA инструментария обработки сигналов. На основании полученных резуль-
татов делается вывод о применимости системы MATLAB для синтеза управляемых циф-
ровых рекурсивных БИХ-фильтров Баттерворта. Проанализированная техника была более
эффективной, быстрой, уменьшила количество задач и обнаружила, что результаты
удовлетворительны. -
СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ ДВУХ СПОСОБОВ ФИЛЬТРАЦИИ ДЛЯ УСТРАНЕНИЯ ШУМА В ИЗОБРАЖЕНИИ РАЗНОЙ СТЕПЕНИ ЗАШУМЛЕННОСТИ
К. О. Север , И.И. Турулин , Д.А. Гужва2021-08-11Аннотация ▼В современной технике фото- и видеосъемки любое изображение в процессе его фор-
мирования искажается под действием различных видов шумов. Существуют различные
виды шумов, но на практике наиболее часто встречаются модели импульсного и гауссов-
ского шума. Ослабление действия шумов достигается путём фильтрации. На данный мо-
мент не существует универсального фильтра, подавляющего данные типы шумов при раз-
личных интенсивностях искажения. Поэтому важным аспектом является определение
области применения каждого вида фильтра при подавлении шумов в изображении и созда-
нии типа фильтра, состоящего из синтеза сочетающего различные методы фильтрации
для оптимальной очистки изображения. В статье представлен сравнительный анализ
медианной фильтрации и фильтрации Винера для устранения импульсного и гауссовского
шума в изображении при разной степени зашумленности. Для моделирования использова-
лось одно изображение, искаженное отдельно импульсным и отдельно гауссовским шумом
с вероятностями искажения пикселей от 1 % до 99 % включительно. Фильтрация произво-
дилась с окнами, равными 3x3 и 5x5. В результате были получены численные оценки каче-
ства фильтрации изображений на основе пикового отношения сигнал-шум (PSNR). На ос-
нове полученных данных была проанализирована область применения исследуемых фильт-
ров, их модификации, достоинства и недостатки, а также приведены рекомендации по их
использованию. В результате сравнительного анализа исследуемых видов фильтрации для
зашумленных изображений было установлено, что медианный фильтр с окном 3х3 лучше
справляется с очисткой изображения от импульсного шума малой интенсивности и с ок-
ном 5х5 – с очисткой изображения средней интенсивности зашумления. Также медианный
фильтр лучше справляется с фильтрацией гауссовского шума при его средних и высоких
значениях среднеквадратичного отклонения. Фильтр Винера с окнами 3х3 и 5х5 лучше
фильтрует гауссовский шум при малых его значениях его среднеквадратичного отклоне-
ния. Также фильтр Винера лучше справляется с импульсным шумом относительно высо-
кой интенсивности зашумления.
1 - 13 из 13 результатов
