y=conv(x,h)计算卷积。
(1)即y=filter(p,d,x)用来实现差分方程,d表示差分方程输出y的系数,p表示输入x的系数,而x表示输入序列。输出结果长度数等于x的长度。
实现差分方程,先从简单的说起:
filter([1,2],1,[1,2,3,4,5]),实现y[k]=x[k]+2*x[k-1]
y[1]=x[1]+2*0=1
(x[1]之前状态都用0)
y[2]=x[2]+2*x[1]=2+2*1=4
(2)y=conv(x,h)是用来实现卷级的,对x序列和h序列进行卷积,输出的结果个数等于x的长度与h的长度之和减去1。
卷积公式:z(n)=x(n)*y(n)=
∫x(m)y(n-m)dm.
程序一:以下两个程序的结果一样
(1)h
=
[3
2
1
-2
1
0
-4
0
3]
%
impulse
response
x
=
[1
-2
3
-4
3
2
1]
%
input
sequence
y
=
conv(h,x)
n
=
0:14
subplot(2,1,1)
stem(n,y)
xlabel('Time
index
n')
ylabel('Amplitude')
title('Output
Obtained
by
Convolution')
grid
(2)x1
=
[x
zeros(1,8)]
y1
=
filter(h,1,x1)
subplot(2,1,2)
stem(n,y1)
xlabel('Time
index
n')
ylabel('Amplitude')
title('Output
Generated
by
Filtering')
grid
程序二:filter和conv的不同
x=[1,2,3,4,5]
h=[1,1,1]
y1=conv(h,x)
y2=filter(h,1,x)
y3=filter(x,1,h)
结果:y1
=
1
3
6
9
12
9
5
y2
=
1
3
6
9
12
y3
=
1
3
6
可见:filter函数y(n)是从n=1开始,认为所有n<1都为0;而conv是从卷积公式计算,包括n<1部分。
因此filter
和conv
的结果长短不同
程序三:滤波后信号幅度的变化
num=100
%总共1000个数
x=rand(1,num)
%生成0~1随机数序列
x(x>0.5)=1
x(x<=0.5)=-1
h1=[0.2,0.5,1,0.5,0.2]
h2=[0,0,1,0,0]
y1=filter(h1,1,x)
y2=filter(h2,1,x)
n=0:99
subplot(2,1,1)
stem(n,y1)
subplot(2,1,2)
stem(n,y2)
MATLAB中提供了卷积运算的函数命令conv2,其语法格式为:
C
=
conv2(A,B)
C
=
conv2(A,B)返回矩阵A和B的二维卷积C。若A为ma×na的矩阵,B为mb×nb的矩阵,则C的大小为(ma+mb-1)×(na+nb-1)。
例:
A=magic(5)
A
=
17
24
1
8
15
23
5
7
14
16
4
6
13
20
22
10
12
19
21
3
11
18
25
2
9
>>
B=[1
2
1
0
2
03
1
3]
B
=
1
2
1
0
2
0
3
1
3
>>
C=conv2(A,B)
C
=
17
58
66
34
32
38
15
23
85
88
35
67
76
16
55
149
117
163
159
135
67
79
78
160
161
187
129
51
23
82
153
199
205
108
75
30
68
135
168
91
84
9
33
65
126
85
104
15
27
MATLAB图像处理工具箱提供了基于卷积的图象滤波函数filter2,filter2的语法格式为:
Y
=
filter2(h,X)
其中Y
=
filter2(h,X)返回图像X经算子h滤波后的结果,默认返回图像Y与输入图像X大小相同。例如:
其实filter2和conv2是等价的。MATLAB在计算filter2时先将卷积核旋转180度,再调用conv2函数进行计算。
Fspecial函数用于创建预定义的滤波算子,其语法格式为:
h
=
fspecial(type)
h
=
fspecial(type,parameters)
参数type制定算子类型,parameters指定相应的参数,具体格式为:
type='average',为均值滤波,参数为n,代表模版尺寸,用向量表示,默认值为[3,3]。
type=
'gaussian',为高斯低通滤波器,参数有两个,n表示模版尺寸,默认值为[3,3],sigma表示滤波器的标准差,单位为像素,默认值为0.5
卷积公式是:z(t)=x(t)*y(t)=∫x(m)y(t-m)dm。这是一个定义式。卷积公式是用来求随机变量和的密度函数(pdf)的计算公式。
卷积定理指出,函数卷积的傅里叶变换是函数傅里叶变换的乘积。即,一个域中的卷积相当于另一个域中的乘积,例如时域中的卷积就对应于频域中的乘积。F(g(x)*f(x)) = F(g(x))F(f(x)),其中F表示的是傅里叶变换。
卷积的应用:
在提到卷积之前, 重要的是要提到卷积出现的背景。卷积发生在信号和线性系统的基础上, 也不在背景中发生, 除了所谓褶皱的数学意义和积分 (或求和、离散大小) 外, 将卷积与此背景分开讨论是没有意义的公式。
信号和线性系统, 讨论信号通过线性系统 (即输入和输出之间的数学关系以及所谓的通过系统) 后发生的变化。
所谓线性系统的含义是, 这个所谓的系统, 产生的输出信号和输入信号之间的数学关系是一个线性计算关系。
因此, 实际上, 有必要根据我们需要处理的信号形式来设计所谓的系统传递函数, 那么这个系统的传递函数和输入信号, 在数学形式上就是所谓的卷积关系。
你那么写还是有问题的,应为matlab的数组下标是从1开始的,所以定义x1和h1有问题,应该从1开始,只是在作图的时候向左移动一个单位就行了。
关于R20(n)这是信号系统和数字信号处理处理里面的一种常用信号——单位脉冲序列,他表示在
n=0,1,2,3,。。。,一直到19这20个整数点上有值且值为1的离散信号。
两个题的代码如下,作图也做了,看的时候注意画图时从0开始的哦!!!
x=zeros(1,20)
for n=1:20
x(n+1)=x(n)+0.9^n
end
h=zeros(1,10)
for n=1:10
h(n)=1
end
y=conv(x,h)
n=0:(length(x)+length(h)-2)
subplot(211)stem(n,y)
xlabel('时间序号n')ylabel('幅植')
title('卷积')
x1=zeros(1,12)
for n=1:12
x1(n)=0.8
end
h1=zeros(1,6)
for n=1:6
h1(n)=1
end
y1=conv(x1,h1)
n1=0:(length(x1)+length(h1)-2)
subplot(212)stem(n1,y1)
xlabel('时间序号n1')ylabel('幅植')
title('卷积2')
欢迎分享,转载请注明来源:内存溢出
评论列表(0条)