基于matlab的数字滤波器的设计及仿真ppt课件

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1、眼睛是心灵的窗户，是人体中最宝贵的感觉器官，可很多孩子对眼睛的重要性不重视。在每学期的视力测查中情况都不容乐观数字滤波器的Matlab设计、仿真研究数字滤波器的Matlab设计、仿真研究1眼睛是心灵的窗户，是人体中最宝贵的感觉器官，可很多孩子对眼睛的重要性不重视。在每学期的视力测查中情况都不容乐观主要内容n前言nMatlab下IIR滤波器的设计nMatlab下FIR滤波器的设计n两个有趣的实验1.声音滤波2.图像滤波主要内容前言2眼睛是心灵的窗户，是人体中最宝贵的感觉器官，可很多孩子对眼睛的重要性不重视。在每学期的视力测查中情况都不容乐观数字滤波器的分类n按功能分：低通、高通、带通、带阻滤波器

2、n按滤波器的网络结构分：IIR滤波器和FIR滤波器 它们的函数分别为：N阶IIR滤波器：N-1阶FIR滤波器：数字滤波器的分类按功能分：3眼睛是心灵的窗户，是人体中最宝贵的感觉器官，可很多孩子对眼睛的重要性不重视。在每学期的视力测查中情况都不容乐观滤波器的指标n滤波器的指标常在频域给出n数字滤波器的频率响应特性曲线：H(ejw)=|H(ejw)|ej(w)|H(ejw)|为幅频特性函数，表示信号通过该滤波器后各频率的衰减情况。(w)为相频特性函数，表示信号通过滤波器后在时间上的延时情况。滤波器的指标滤波器的指标常在频域给出4眼睛是心灵的窗户，是人体中最宝贵的感觉器官，可很多孩子对眼睛的重要性不

3、重视。在每学期的视力测查中情况都不容乐观二、MATLAB环境下IIR数字滤波器的设计n典型设计 先按照一定规则将给出的数字滤波器的技术指标转换成模拟低通滤波器的技术指标，据此产生模拟滤波器原型，然后把模拟低通滤波器原型转换成数字滤波器。n完全设计 利用函数直接设计出低通、高通、带通和带阻滤波器，用巴特沃斯滤波器来实现。二、MATLAB环境下IIR数字滤波器的设计典型设计5眼睛是心灵的窗户，是人体中最宝贵的感觉器官，可很多孩子对眼睛的重要性不重视。在每学期的视力测查中情况都不容乐观IIR滤波器设计函数IIR滤波器设计函数6眼睛是心灵的窗户，是人体中最宝贵的感觉器官，可很多孩子对眼睛的重要性不重视

4、。在每学期的视力测查中情况都不容乐观任务目标n设计一个滤波器滤除指定正弦信号中的噪声，还原正弦信号。该正弦信号为sin(2*pi*100*t)，噪声信号是sin(2*pi*50*t)和sin(2*pi*150*t)。信号采样频率为2KHz。n滤波器的性能指标1.巴特沃斯IIR带通滤波器2.Fs=2000Hz,Wp1=90Hz,Wp2=110Hz,Ws1=80Hz,Ws2=120Hz3.Rp=1，Rs=20任务目标设计一个滤波器滤除指定正弦信号中的噪声，还原正弦信号7眼睛是心灵的窗户，是人体中最宝贵的感觉器官，可很多孩子对眼睛的重要性不重视。在每学期的视力测查中情况都不容乐观用MATLAB进行典

5、型的数字滤波器的设计步骤：n按一定规则将给出的数字滤波器的技术指标转换成模拟低通滤波器的技术指标；n根据转换后的技术指标使用滤波器阶数选择函数，确定最小阶数N和固有频率Wn。n运用最小阶数N产生模拟滤波器原型。n运用固有频率Wn把模拟低通滤波器原型转换成模拟低通、高通、带通、带阻滤波器。n运用冲击响应不变法或双线性变换法来把模拟滤波器转换成数字滤波器。用MATLAB进行典型的数字滤波器的设计步骤：按一定规则将给8眼睛是心灵的窗户，是人体中最宝贵的感觉器官，可很多孩子对眼睛的重要性不重视。在每学期的视力测查中情况都不容乐观1.典型法设计nclearnWp1=90;Wp2=110;Ws1=80;W

6、s2=120;Fs=2000;Rp=1;Rs=20;nWp=Wp1,Wp2*2*pi;Ws=Ws1,Ws2*2*pi;nBw=Wp2*2*pi-Wp1*2*pi;Wo=2*pi*sqrt(Wp2*Wp1);nn,Wn=buttord(Wp,Ws,Rp,Rs,s);nz,p,k=buttap(n);nb,a=zp2tf(z,p,k);nBb,Ab=lp2bp(b,a,Wo,Bw);nBbz,Abz=impinvar(Bb,Ab,Fs);nh,w=freqz(Bbz,Abz,512);nsubplot(2,3,1);plot(w/pi)*Fs/2,20*log10(abs(h);ngrid;xla

7、bel(w/pi);ylabel(数字带通幅度(dB)nt1=0:1/2000:0.5;nA=0.5*sin(2*pi*50*t1);B=sin(2*pi*100*t1);C=2*sin(2*pi*150*t1);nsubplot(2,3,2);plot(t1,A);nsubplot(2,3,3);plot(t1,B);nsubplot(2,3,4);plot(t1,C);nD=A+B+C;nsubplot(2,3,5);plot(t1,D);nE=filter(Bbz,Abz,D);nsubplot(2,3,6);plot(t1,E);1.典型法设计clear9眼睛是心灵的窗户，是人体中最宝

8、贵的感觉器官，可很多孩子对眼睛的重要性不重视。在每学期的视力测查中情况都不容乐观 滤波器的幅频和相频曲线 滤波器的幅频和相频曲线10眼睛是心灵的窗户，是人体中最宝贵的感觉器官，可很多孩子对眼睛的重要性不重视。在每学期的视力测查中情况都不容乐观基于matlab的数字滤波器的设计及仿真ppt课件11眼睛是心灵的窗户，是人体中最宝贵的感觉器官，可很多孩子对眼睛的重要性不重视。在每学期的视力测查中情况都不容乐观2.完全滤波器设计nclearnclose allnt1=0:1/2000:0.25;nA=2*sin(2*pi*100*t1);B=sin(2*pi*50*t1);C=3*sin(2*pi*1

9、50*t1);nWp1=90;Wp2=110;Ws1=80;Ws2=120;Fs=2000;Rp=1;Rs=20;nWp=Wp1,Wp2;Ws=Ws1,Ws2;nn,Wn=buttord(Wp/(Fs/2),Ws/(Fs/2),Rp,Rs);nb,a=butter(n,Wn);nh,w=freqz(b,a,512);nsubplot(2,2,1);plot(w/pi)*Fs/2,20*log10(abs(h);ngrid;xlabel(Hz);ylabel(数字带通幅度(dB)nD=A+B+C;nE=filtfilt(b,a,D);nsubplot(2,2,2);plot(t1,A);nsub

10、plot(2,2,3);plot(t1,D);nsubplot(2,2,4);plot(t1,E);2.完全滤波器设计clear12眼睛是心灵的窗户，是人体中最宝贵的感觉器官，可很多孩子对眼睛的重要性不重视。在每学期的视力测查中情况都不容乐观 滤波器的幅频和相频曲线 滤波器的幅频和相频曲线13眼睛是心灵的窗户，是人体中最宝贵的感觉器官，可很多孩子对眼睛的重要性不重视。在每学期的视力测查中情况都不容乐观基于matlab的数字滤波器的设计及仿真ppt课件14眼睛是心灵的窗户，是人体中最宝贵的感觉器官，可很多孩子对眼睛的重要性不重视。在每学期的视力测查中情况都不容乐观3.FDATOOL设计3.FDA

11、TOOL设计15眼睛是心灵的窗户，是人体中最宝贵的感觉器官，可很多孩子对眼睛的重要性不重视。在每学期的视力测查中情况都不容乐观在Simulink下进行设计nMATLAB命令行键入simulink，进入Simulink界面；n选择Signal Processing Blockset模块下DSP sources中Sine Wave来产生信号；n选择Sum来叠加三个正弦信号；n选择DSP sinks下的Vector Scope进行示波；n选择Filtering下的DigitalFilter Design模块进行滤波器的导入。在Simulink下进行设计MATLAB命令行键入simul16眼睛是心灵的

12、窗户，是人体中最宝贵的感觉器官，可很多孩子对眼睛的重要性不重视。在每学期的视力测查中情况都不容乐观滤波器的仿真滤波器的仿真17眼睛是心灵的窗户，是人体中最宝贵的感觉器官，可很多孩子对眼睛的重要性不重视。在每学期的视力测查中情况都不容乐观三个信号叠加：滤波后的结果：可见FDAtool设计的滤波器滤波的效果很好！三个信号叠加：滤波后的结果：可见FDAtool设计的滤波器滤18眼睛是心灵的窗户，是人体中最宝贵的感觉器官，可很多孩子对眼睛的重要性不重视。在每学期的视力测查中情况都不容乐观二、MATLAB环境下FIR数字滤波器的设计n窗函数法n等波纹逼近法n频率采样法二、MATLAB环境下FIR数字滤波

13、器的设计窗函数法19眼睛是心灵的窗户，是人体中最宝贵的感觉器官，可很多孩子对眼睛的重要性不重视。在每学期的视力测查中情况都不容乐观窗函数法n用窗函数法设计FIR滤波器时，先根据wc和N求出相应的理想滤波器单位脉冲响应hd(n)；n选择合适的窗函数w(n)来截取hd(n)的适当长度(即阶数)，以保证实现要求的阻带衰减；n最后得到FIR滤波器单位脉冲响应:h(n)=hd(n)*w(n).窗函数法用窗函数法设计FIR滤波器时，先根据wc和N求出相应20眼睛是心灵的窗户，是人体中最宝贵的感觉器官，可很多孩子对眼睛的重要性不重视。在每学期的视力测查中情况都不容乐观窗函数法设计滤波器时阶数选择窗函数法设计

14、滤波器时阶数选择21眼睛是心灵的窗户，是人体中最宝贵的感觉器官，可很多孩子对眼睛的重要性不重视。在每学期的视力测查中情况都不容乐观任务设计n用窗函数法设计一个FIR带通滤波器n低端阻带截止频率：wls=0.2；n低端通带截止频率：wlp=0.35；n高端通带截止频率：whp=0.65；n高端阻带截止频率：whs=0.8；n通带最大衰减：Rp=1dB；n阻带最小衰减：Rs=60dB.任务设计用窗函数法设计一个FIR带通滤波器22眼睛是心灵的窗户，是人体中最宝贵的感觉器官，可很多孩子对眼睛的重要性不重视。在每学期的视力测查中情况都不容乐观建模nWc=wlp/,whp/;n根据阻带衰减选blackm

15、an窗(最小阻带衰减为74dB);n其窗口长度由过度带宽B=0.15决定，blackman窗设计的滤波器过渡带宽为12/M，故M取80，因为M=N+1，所以N=79.n使用工具箱函数fir1的格式b=fir1(N,wc,window)编程。建模Wc=wlp/,whp/;23眼睛是心灵的窗户，是人体中最宝贵的感觉器官，可很多孩子对眼睛的重要性不重视。在每学期的视力测查中情况都不容乐观程序编写nclearnclose allnwls=0.2*pi;wlp=0.35*pi;whp=0.65*pi;nB=wlp-wls;nN=ceil(12/0.15);nwc=wlp/pi-6/N,whp/pi+6/

16、N;nhn=fir1(N-1,wc,blackman(N);nn=0:79;nsubplot(2,1,1);stem(n,hn,.)nh,w=freqz(hn,1,256);nsubplot(2,1,2);plot(w/pi,20*log10(abs(h);grid;程序编写clear24眼睛是心灵的窗户，是人体中最宝贵的感觉器官，可很多孩子对眼睛的重要性不重视。在每学期的视力测查中情况都不容乐观基于matlab的数字滤波器的设计及仿真ppt课件25眼睛是心灵的窗户，是人体中最宝贵的感觉器官，可很多孩子对眼睛的重要性不重视。在每学期的视力测查中情况都不容乐观四、两个有趣的实验1、利用MATLA

17、B进行声音滤波：利用MATLAB读取wav格式的声音文件，对信号进行离散傅里叶变换，得到其频谱图，给信号加杂音，然后设计一个数字滤波器将杂音滤除，得到原音，最后比较滤波器的滤波效果。四、两个有趣的实验1、利用MATLAB进行声音滤波：26眼睛是心灵的窗户，是人体中最宝贵的感觉器官，可很多孩子对眼睛的重要性不重视。在每学期的视力测查中情况都不容乐观语音读取和加噪nclear;close all;nY,Fs,NBITS=WAVREAD(WindowsXP.wav);nn=length(Y);nf=0:Fs/n:Fs*(n-1)/n;nK=0:1/(n-1):1;nsubplot(2,3,1);pl

18、ot(K,Y);title(语音信号的时域波形);nY1=fft(Y,n);nsubplot(2,3,3);plot(f,abs(Y1);title(语音信号的频谱);nnoise=0.02*sin(2*pi*4000*K);nsubplot(2,3,2);plot(K(1:50),noise(1:50);title(噪声的时域波形);ns=length(noise);nnoise1=fft(noise,s);nsubplot(2,3,5);plot(f,abs(noise1);title(噪声的频谱);nA=Y+noise;nsubplot(2,3,4);plot(K,A);title(含噪

19、语音的时域波形);nA1=fft(A,s);nsubplot(2,3,6);plot(f,abs(A1);title(含噪语音的频谱);语音读取和加噪clear;close all;27眼睛是心灵的窗户，是人体中最宝贵的感觉器官，可很多孩子对眼睛的重要性不重视。在每学期的视力测查中情况都不容乐观基于matlab的数字滤波器的设计及仿真ppt课件28眼睛是心灵的窗户，是人体中最宝贵的感觉器官，可很多孩子对眼睛的重要性不重视。在每学期的视力测查中情况都不容乐观使用IIR带阻滤波器滤波nfs=4000;fw=200;nf0=fs/(Fs/2);fc=fw/(Fs/2);nwp=f0-fc f0+fc

20、;nws=f0-0.5*fc f0+0.5*fc;nAp=1;Rs=30;nn,wc=buttord(wp,ws,Ap,Rs);nb,a=butter(n,wc,stop);nfigure,freqz(b,a,512);ny=filter(b,a,A);ny1=fft(y,s);nfigure,plot(f,abs(y1);nsound(y);使用IIR带阻滤波器滤波fs=4000;fw=200;29眼睛是心灵的窗户，是人体中最宝贵的感觉器官，可很多孩子对眼睛的重要性不重视。在每学期的视力测查中情况都不容乐观滤波后的波形图 从上图可以看出，滤波器成功的把噪音滤除，用耳机可以听到清晰的声音。滤波

21、后的波形图 从上图可以看出，滤波器成功的把噪30眼睛是心灵的窗户，是人体中最宝贵的感觉器官，可很多孩子对眼睛的重要性不重视。在每学期的视力测查中情况都不容乐观2、利用MATLAB进行图像滤波：clear;close all;I1=imread(xmu.jpg);I2=rgb2gray(I1);I3=imnoise(I2,salt);M N=size(I3);F=fft2(double(I3);F1=fftshift(F);m1=fix(M/2);n1=fix(N/2);for u=1:M for v=1:N D=sqrt(u-m1)2+(v-n1)2);H(u,v)=1/(1+0.414*(D

22、/50)8);endendF2=H.*F1;F3=ifftshift(F2);I4=abs(ifft2(F3);subplot(211),imshow(I3,);title(含有椒盐噪音的校徽)subplot(212),imshow(I4,);title(消除椒盐噪音的校徽)2、利用MATLAB进行图像滤波：clear;close a31眼睛是心灵的窗户，是人体中最宝贵的感觉器官，可很多孩子对眼睛的重要性不重视。在每学期的视力测查中情况都不容乐观高通滤波clear;close all;I1=imread(xmu.jpg);I2=rgb2gray(I1);M N=size(I2);F=fft2(

23、double(I2);F1=fftshift(F);m1=fix(M/2);n1=fix(N/2);for u=1:M for v=1:N D=sqrt(u-m1)2+(v-n1)2);if D=0 H(u,v)=0;else H(u,v)=1/(1+0.414*(5/D)4);end endendF2=H.*F1;F3=ifftshift(F2);I3=abs(ifft2(F3);subplot(211),imshow(I2,);title(正常显示的校徽)subplot(212),imshow(I3,);title(边缘加强的校徽)高通滤波clear;close all;32眼睛是心灵的窗户，是人体中最宝贵的感觉器官，可很多孩子对眼睛的重要性不重视。在每学期的视力测查中情况都不容乐观THE END！THE END！33