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二维滤波器(组)及其在图像分析中的应用

二维(Two-dimensional,2-D)多速率系统和滤波器组理论已被广泛应用于图像压缩、视频压缩、数字通信、计算机视觉和纹理识别与分类等领域。针对图像子带压缩编码中对不可分离滤波器组线性相位(Linear Phase,LP)特性的要求,本文在分析了LP滤波器和非线性相位(None Linear Phase,NLP)滤波器对图像处理的影响之后,提出了一种设计不可分离2-D |M|通道LP近似完全重构(Near Prefect Reconstruction,NPR)滤波器组的方法,并将其应用于图像的子带分解和重构。该方法将么模变换技术与可分离2-D |M|通道LP滤波器组相结合,从而设计问题简化成对两个1-D LP滤波器组的设计。在1-D情况下,我们采用部分余弦调制(Partial Cosine Modulation)的设计方法,借助Parks-McClellan算法构造出具有良好频率特性的原型滤波器、分析滤波器和与之对应的综  (本文共79页) 本文目录 | 阅读全文>>

武汉科技大学
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综合滤波器组优化设计及其在图像处理中的应用

滤波器组广泛应用于图像处理、编码理论、数字通信、鲁棒信息传输等工程领域。在不同的指标下设计最优综合滤波器组是这些应用中重要的研究问题。均方误差(Mean square error, MSE)和结构相似性(Structural similarity index, SSIM)指标是图像质量评价中应用广泛的两个指标。本文研究基于MSE和SSIM指标的综合滤波器组优化设计问题。我们提出了基于MSE指标的格形结构过采样综合滤波器组和重叠变换后置滤波器的优化设计方法,也解决了SSIM指标下最优线性均衡器的设计问题。论文的主要贡献如下:1)提出了格形结构最优综合滤波器组的设计方法。在子带噪声功率谱密度(Power spectral density, PSD)已知时,通过求解李雅普诺夫方程,给出了综合滤波器组的显式表达式;在子带噪声PSD未知时,提出了最小化最大重构误差功率谱范数的凸优化算法。进一步研究了二维可分线性相位滤波器组的设计方法。对于...  (本文共120页) 本文目录 | 阅读全文>>

西安电子科技大学
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均匀及非均匀滤波器组的设计

滤波器组是多速率信号处理中的一个重要内容,近年来得到广泛重视。将信号分解成子带后处理,便于利用信号的频率特性得到更好的效果。在由分析滤波器组和综合滤波器组构成的系统中,使输出端重构的信号与输入端的原始信号相同,通常是滤波器组设计追求的目标。然而从实用角度考虑,在失真控制在一定范围内的条件下,限制少、效率高、简便的设计方法更有价值。多速率信号处理在通信、图像编码、语音编码、雷达等许多领域都有广泛的应用。多速率技术可以有效降低信号的处理复杂度、数据的传输率和存储量。本文的工作是围绕滤波器组的设计理论展开的。首先重点研究了余弦调制滤波器组的设计方法,本文提出了一种简单的单参数优化算法间接设计余弦调制滤波器组。该方法可获得很高阻带衰减的余弦调制滤波器组。特征滤波器方法的是基于瑞利商原则,计算一个实对称正定矩阵P的最小特征值所对应的特征向量。本文提出了基于特征滤波器方法设计原型滤波器优势在于设计上灵活,可以在设计过程中加入不同的时域和频域...  (本文共59页) 本文目录 | 阅读全文>>

西安电子科技大学
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完全重构余弦调制滤波器组的设计

多速率滤波器组在通信信号处理、语音和图像的编码/压缩、自适应滤波、雷达信号处理、快速计算、系统辨识、噪声消除等领域均有着广泛的应用。通过它可以有效地降低信号处理的复杂度、数据传输量和存储量。近年来,余弦调制滤波器组受到了极大的关注并且是被广泛使用的一类多速率滤波器组,它可以通过对低通原型滤波器进行优化设计,并通过快速离散余弦变换(DCT)得到分析和综合滤波器组,因此该滤波器组具有计算复杂度低和设计过程简单等优点。本论文主要讨论了完全重构的余弦调制滤波器组设计方法,其中的重点是完全重构低延迟双正交余弦调制滤波器组和过采样余弦调制滤波器组。正交余弦调制滤波器组的信号重构延迟在数值上等于低通原型滤波器的阶数,因此较长的滤波器会导致较大的系统延迟。在有些应用中,例如在实时性要求高的信号处理系统中,双正交余弦调制滤波器组不失为一种好的选择,它可以提供可变的信号重构延迟,因而得到广泛的应用。本文提出了一种线性迭代算法,设计完全重构的低延迟双...  (本文共55页) 本文目录 | 阅读全文>>

西安电子科技大学
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时变滤波器组和时变小波的设计及应用研究

作为一种处理时变信号(如图像、语音、视觉分析)的有用工具,时变滤波器组和时变小波的理论和设计受到了广泛的关注。本文从三个方面着手研究时变滤波器组和时变小波:1.围绕如何设计完全重构的时变滤波器组,讨论时变滤波器组的重构问题,同时介绍时变滤波器组的时域设计方法和基于晶格结构的时变滤波器组。2.提出了以两通道仿酉滤波器组的晶格结构为基础的一种时变小波构造方法。晶格结构本身保证了系统的完全重构和正交特性,只要推导出满足正则性条件的晶格系数关系,用带约束的优化方法设计小波滤波器,在此基础上,就可以用时变晶格结构构造出时变正交小波。设计例子表明这种构造方法简单有效。3.研究时变小波在时变信号去噪中的应用,通过具体的例子说明时变小波在处理时变信号方面要优于时不变小波。  (本文共61页) 本文目录 | 阅读全文>>

大连海事大学
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余弦调制分析滤波器组的设计与实现

多速率滤波器组是数字信号处理的热门研究方向,成功的应用于语音图像处理、数据压缩、小波分析等领域。随着通信技术的发展,基于多速率滤波器组理论的CDMA和OFDM/OQAM技术也成为研究热门。就多速率滤波器组理论本身而言,实现高效高速的完全重构的滤波器组是研究的重点。Vaidyanathan将多相分解的思想引入到滤波器组设计中,极大的简化了滤波器组的设计。Koipilai R.D。提出了余弦调制滤波器组,将离散余弦变换应用于滤波器组设计,进一步简化了滤波器组的结构,使滤波器组更适合于基于硬件的方案解决。滤波器组对信号处理的实时性要求和它的结构决定其用FPGA(现场可编程门阵列)来实现较合适。随着EDA(电子设计自动化)技术的发展,基于FPGA的DSP系统的开发方法有很大的进步,主要体现在多种EDA工具的结合,使设计者可以从系统级把握设计,而不需要深入理解硬件描述语言及FPGA器件本身。本文所用到的开发工具是MATLAB,DSP Bu...  (本文共75页) 本文目录 | 阅读全文>>

西安电子科技大学
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近似重构余弦调制滤波器组的设计

正交镜像滤波器组(QMFB)和伪正交镜像滤波器组(PQMFB)已经广泛的应用于图像、语音编码和其他的领域。由于PQMFB是通过对低通原型滤波器进行余弦调制得到的,所以又被称为余弦调制滤波器组(CMFB)。在设计子带滤波器组时CMFB是一个很好的选择,这是因为CMFB可以使用快速DCT算法实现,而且需要优化的参数远远少于QMFB。本论文主要研究了子带滤波器组的设计方法,尤其是余弦调制滤波器组的设计,论文的工作主要有如下几个部分:第一部分,我们首先研究了子带滤波器组和余弦调制滤波器组的基本理论、用内插法设计滤波器以及一种有效的迭代算法,然后提出了一种基于此内插法和迭代算法的CMFB的设计方法,这种方法使需要优化的参数大大的减少,特别适用于设计子带较多的滤波器组。最后给出了设计的例子证明算法的有效性。第二部分,我们在研究了频率掩模法设计具有窄过渡带的滤波器的实现方法以及一种基于余弦调制的合并法设计非均匀滤波器组的设计方法,在上述研究的...  (本文共60页) 本文目录 | 阅读全文>>