TEMAT 6:
CYFROWE PRZETWARZANIE SYGNAŁÓW I OBRAZÓW
Sygnał cyfrowy – sygnał którego wartość oraz wartości dziedziny są dyskretne.
CYFROWE PRZETWARZANIE SYGNAŁÓW
Dziedzina nauki i techniki zajmująca się sygnałami w postaci cyfrowej i metodami
przetwarzania takich sygnałów. Pierwszym etapem cyfrowego przetwarzania sygnałów jest
zazwyczaj konwersja sygnału z postaci analogowej na cyfrową za pomocą przetwornika
analogowo-cyfrowego.
Próbkowanie (dyskretyzacja, kwantowanie w czasie) - proces tworzenia sygnału dyskretnego,
reprezentującego sygnał ciągły za pomocą ciągu wartości nazywanych próbkami. w
ustalonych odstępach czasu (impulsowanie) mierzona jest wartość chwilowa sygnału i na jej
po
dstawie tworzone są tzw. próbki. Aby spróbkowany sygnał z postaci cyfrowej dało się
przekształcić bez straty informacji z powrotem do postaci analogowej, musi być spełnione
twierdzenie Kotielnikowa-
Shannona o próbkowaniu. Mówi ono, że częstotliwość próbkowania
nie może być mniejsza niż podwojona szerokość pasma sygnału. Jeśli ten warunek nie jest
spełniony, wówczas występuje zjawisko aliasingu.
Częstotliwość próbkowania, wyrażana w Hz, oznacza ilość próbek sygnału przypadających
na jedną sekundę.
Cyfrowe przetwarzanie sygnałów realizuje się w dwóch dziedzinach. Są to:
- Dziedzina czasu i przestrzeni (
Analiza sygnałów i układów w funkcji zmiennej t – czasu)
Do najpowszechniejszych operacji przetwarzania sygnałów w dziedzinie czasu i przestrzeni
należy obróbka sygnału wejściowego w celu poprawienia jego własności. Odbywa się to w
procesie nazywanym
filtracją. Filtracja są to operacje na zbiorze próbek wejściowych
sąsiadujących z bieżącą próbką. Czasami wykorzystuje się pewien zbiór poprzednich
próbek.
N
ajpopularniejsze podziały filtrów:
Filtr liniowy (
liniowe przekształcenie próbek wejściowych) / Filtr nieliniowy – wszystkie
pozostałe
Filtr przyczynowy / nieprzyczynowy, Filtr zmienny w czasie / Filtr niezmienny w czasie
Filtr o skończonej odpowiedzi impulsowej – korzystają tylko z próbek wejściowych, stabilne
Filtr o nieskończonej odpowiedzi impulsowej – korzystają zarówno z próbek wejściowych jak
i poprzednich próbek wyjściowych, mogą być niestabilne
Filtry dolno, środkowo i górno przepustowe.
Najpopularniejsze filtry: Czebyszewa, Butterwortha, Gaussa, Bessela
-
Dziedzina częstotliwości (Analiza sygnałów w dziedzinie częstotliwości – f )
Sygnały przekształcane są z dziedziny czasu do dziedziny częstotliwości za pomocą
transformacji Fouriera, najczęściej stosuje się FFT (szybka transformacja Fouriera),
CYFROWE PRZETWARZANIE OBRAZÓW
Reprezentacja obrazów w postaci cyfrowej za pomocą siatki pikseli.
Popularną operacją na cyfrowych obrazie jest jego filtracja. Jest ona operacją matematyczną
na pikselach
obrazu źródłowego w wyniku której uzyskiwany jest nowy, przekształcony obraz.
Dla wyznaczenia nowej wartości piksela obrazu docelowego potrzebna jest informacja z wielu
pikseli obrazu źródłowego.
Filtracja stosowana jest przeważnie jako metoda wydobycia z oryginalnego obrazu szeregu
informacji w celu ich dalszej obróbki. Informacjami takimi mogą być: położenie krawędzi,
pozycje rogów obiektów, itp. Innym zastosowaniem filtracji jest usuwanie szumów (filtr
