數字濾波器的設計開題報告

時間：2024-10-16 11:34:02 開題報告我要投稿

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數字濾波器的設計開題報告范文

　　基于matlab的FIR濾波器設計開題報告

數字濾波器的設計開題報告范文

　　一、研究背景

　　數字濾波器和模擬濾波器有著相同的濾波概念，根據其頻率響應特性可分為低通、高通、帶通、帶阻等類型，與模擬濾波器相比，數字濾波器除了具有數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。

　　數字濾波器可以過濾時間離散信號，通過對抽樣數據進行數字處理來達到頻域濾波的目的。由于計算機技術和大規(guī)模集成電路的發(fā)展，數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)，因此被廣泛地應用在現(xiàn)代通信技術當中，如解調器中的位同步與位定時提取、自適應均衡去碼間串擾以及話音的自適應編碼等。可見對基于MATLAB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，基于視覺的圖像處理技術，模式識別等領域的不斷研究與發(fā)展，圖像識別技術得到更快的發(fā)展，并在檢測的實時性和準確性方面有更新的突破，所以將數字濾波器應用在工業(yè)缺陷零件的檢測上也成為當今一熱點課題。

　　MATLAB既具有結構化的控制語言，又能面向對象編程，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。它為數字濾波的研究和應用提供了一個直觀、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)和比較完備的調試系統(tǒng)，程序不必經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、國內外研究現(xiàn)狀

　　在數字信號處理中，F(xiàn)IR數字濾波器是最常用的單元之一。數字濾波器精確度高、使用靈活、可靠性高，具有模擬設備所沒有的許多優(yōu)點，已廣泛地應用于各個科學技術領域，例如數字電視、語音、通信、雷達、聲納、遙感、圖像、生物醫(yī)學以及許多工程應用領域。隨著信息時代數字時代的到來，數字濾波技術已經成為一門及其重要的科學和技術領域。以往的濾波器大多采用模擬電路技術，但是，模擬電路技術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。而采用數字技術則避免很多類似的難題，當然數字濾波器在其他方面也有很多突出的優(yōu)點都是模擬技術所不能及的，所以采用數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雜，過去所依賴分析的技術已逐漸不敷使用。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費，從而獲得最大的效能。

　　三、研究方案

　　1、數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 轉換，在信號形式上進行匹配轉換，同樣可以使用數字濾波器對模擬信號進行濾波。

　　2、利用MATLAB設計濾波器，隨時對比設計要求和濾波器特性調整參數，直觀簡便的優(yōu)化濾波器的設計，本設計采用窗函數法和頻率采樣法來設計。

　　3、結合實際生產要求，采集工業(yè)零件圖像，選擇已設計出的FIR數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節(jié)濾波器的相關參數，尋求一個物理上可實現(xiàn)的系統(tǒng)函數H(z)，使其頻率響應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、通帶衰減系數和阻帶衰減系數，從而得到理想的效果，同時分析各參數對濾波器的影響。

　　四、預期結果

　　1、實現(xiàn)較好的濾波作用。在實際應用中只需按需求修改濾波器參數，并結合程序的相應改動，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可方便地設計出FIR數字濾波器，并且修改系數方便。

　　2、通過對FIR數字濾波器的參數的設置和濾波器的通帶和頻率的調節(jié)，結合圖像的特點和實際的要求，從而實現(xiàn)在工業(yè)生產中采集需要的合格的工業(yè)零件。

　　3、通過對大小、性質完全相同的圖像進行濾波的效果，和采用數字濾波器的通帶和頻率的調整，完成對圖像和信號的采集，通過對比和仿真，深入了解模擬和數字濾波器的功能和性能。

　　4、通過對數字低通濾波器的設計，熟悉了MATLAB的運行環(huán)境，初步掌握了MATLAB語言在數字信號處理中一些基本庫函數的調用和編寫基本程序等應用；熟悉了濾波器設計的一般原理，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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