МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ УКРАЇНИ
ДЕРЖАВНИЙ УНІВЕРСИТЕТ "ЛЬВІВСЬКА ПОЛІТЕХНІКА"
А.О.МЕЛЬНИК, М.М.ЯЦИМІРСЬКИЙ
ЦИФРОВА ОБРОБКА СИГНАЛІВ ТА ЗОБРАЖЕНЬ
Конспект лекцій з курсу
"Комп'ютерні засоби обробки сигналів та зображень"
для студентів спеціальності 7.091501
"Комп'ютерні та інтелектуальні системи і мережі"
Затверджено
на засіданні кафедри
електронно-обчислювальних машин
Протокол N від . .96р.
Львів ДУ «ЛП».
УДК 621.372.542
Цифрова обробка сигналів та зображень. Конспект лекцій з курсу "Комп'ютерні засоби обробки сигналів та зображень" для студентів спеціальності 7.091501 "Комп'ютерні та інтелектуальні системи і мережі"/А.О.Мельник, М.М.Яцимірський.-Львів:ДУ "ЛП", 1996. с.
У конспекті лекцій висвітлено...
Призначено для студентів спеціальності "Комп'ютерні та інтелектуальні системи і мережі", а також для спеціалістів в галузі розробки та застосування засобів обробки сигналів та зображень.
Рецензенти
Відповідальний за випуск А.О.Мельник,
доктор технічних наук
Державний університет
"Львівська політехніка"
1996 .
Вступ до цифрової обробки сигналів
Цифрова обробка сигналів як область науки сформувалася порівняно недавно, в 50-60 роках ХХ століття. В даний час вона ще далека від завершення і інтенсивно розвивається. Методи і і алгоритми цифрової обробки сигналів (ЦОС) ґрунтуються на відомому математичному апараті, отриманому в XYII-XYIII століттях. Класичні формули методів наближеного обчислення, наприклад, інтерполяції, інтегрування чи диференціювання, безумовно належать до методів ЦОС. При цифровій обробці сигнали подаються як послідовність чисел чи символів. Суть обробки полягає у вирішенні двох основних задач: 1) оцінці характеристик чи параметрів сигналів; 2) перетворенні сигналу до зручнішого чи нагляднішого виду.
Виділення ЦОС як окремої області науки обумовила поява швидкодіючих цифрових обчислювальних машин (ЦОМ), а також зростаюча потреба застосування її методів в багатьох галузях техніки і при наукових дослідженнях. В даний час ЦОС застосовується в біомедицині, акустиці, звуковій локації, радіолокації, сейсмології, системах передачі даних, технічній і медичній діагностиці, ядерних технологіях, робототехніці тощо. Наприклад, при аналізі електроенцефалограм і електрокардіограм, а також при розпізнаванні мовних сигналів чи образів виникає потреба у виділенні деяких характерних параметрів сигналу (перша задача ЦОС). Іноді ж, наприклад, на приймальній стороні системи зв'язку, потрібно перетворити сигнал так, щоби компенсувати різного роду завади, що вносяться при проходженні сигналу її лініями (друга задача ЦОС).
У багатьох випадках виникає потреба в обробці багатовимірних сигналів. Зокрема, при покращенні рентгенівських зображень, аналізіаерознімків і фотографій з метерологічних супутників, реставрації старих фотографій і кінофільмів використовуються методи цифрової обробки двовимірних сигналів, котрі отримали окрему назву методів цифрової обробки зображень. Аналогічні методи обробки трьохвимірних сигналів широко застосовуються в технічній і медичній томографії.
Коротко розглянемо історичну ретроспективу цифрової обробки сигналів. До появи ЦОМ обробка сигналів здійснювалася за допомогою аналогових пристроїв. Перші застосування ЦОМ в обробці сигналів зводилися до моделювання аналогових пристроїв обробки сигналів. При цьому завдяки гнучкості та універсальності ЦОМ методи і алгоритми можна було дослідити ще до технічної реалізації системи обробки сигналів. Зокрема, саме так відбувалися вибір та регулювання характеристик аналогових фільтрів вокодера. Отже, спочатку ЦОМ і, відповідно, методи ЦОС апроксимували неперевні моделі пристроїв аналогової обробки сигналів.
Одночасно ЦОМ забезпечували впровадження у практику обробки сигналів цілого класу методів і алгоритмів, реалізація котрих на аналогових пристроях неможлива через їх складність. Типовим прикладом цього можуть бути алгоритми обчислення кепстру і гомоморфної фільтрації. На ЦОМ було встановлено, що їх доцільно використовувати при обробці мовних сигналів та зображень, зокр...
