數(shù)字信號處理中的現(xiàn)代技術(shù)分析

1、數(shù)字信號處理中的現(xiàn)代技術(shù)應(yīng)用與發(fā)展研究陸振南（徐州醫(yī)科大學(xué)醫(yī)學(xué)影像學(xué)院，江蘇 徐州 221004）【摘 要】文中結(jié)合數(shù)字信號處理的特點，對數(shù)字信號處理的現(xiàn)代技術(shù)應(yīng)用與發(fā)展進行了研究。分析了小波變換、提升小波變換、經(jīng)驗?zāi)B(tài)分解、獨立分量分析、模糊計算技術(shù)、神經(jīng)計算技術(shù)、進化計算技術(shù)等數(shù)字信號處理的前沿技術(shù)。結(jié)果表明，這些數(shù)字信號處理的前沿技術(shù)發(fā)展迅速，且具有廣闊的應(yīng)用前景?！娟P(guān)鍵詞】數(shù)字信號;信號處理;前沿技術(shù);智能技術(shù);應(yīng)用分析數(shù)字信號處理就是用數(shù)值計算的方式對信號進行加工的理論和技術(shù)。數(shù)字信號處理的目的是對真實世界的連續(xù)模擬信號進行測量或濾波。在進行數(shù)字信號處理之前要使用模數(shù)轉(zhuǎn)換器將信號從模

2、擬域轉(zhuǎn)換到數(shù)字域。通常情況下，數(shù)字信號處理的輸出經(jīng)常也要變換到模擬域，這也是通過數(shù)模轉(zhuǎn)換器實現(xiàn)的。1數(shù)字信號處理的特點數(shù)字信號處理技術(shù)在測量控制和儀器儀表領(lǐng)域的應(yīng)用，有效地推動了測量控制和儀器儀表學(xué)科的發(fā)展。近年來，測量控制和儀器儀表領(lǐng)域基本上都采用數(shù)字信號處理技術(shù)來取代模擬信號調(diào)理電路。數(shù)字信號處理方法具有精度高、穩(wěn)定性好、可程序控制、重復(fù)性好等特點。由于應(yīng)用數(shù)字濾波器的靈活性，對同1個硬件配置可通過編程控制來執(zhí)行多樣的信號處理任務(wù)；使用多臺硬件運行同1個數(shù)字信號處理程序，可得到完全相同的處理結(jié)果1。2前沿技術(shù)分析近年來，隨著信息技術(shù)的發(fā)展,涌現(xiàn)出很多先進的數(shù)字信號處理技術(shù)1-5。2.1小波

3、變換 小波變換是一種新的變換分析方法，不僅繼承了短時傅立葉變換局部化的精髓，同時還克服了窗口大小不隨頻率變化等缺點，是進行信號時頻分析和處理的理想工具。隨著小波變換技術(shù)的不斷完善，小波變換技術(shù)已在故障診斷、小波神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、過程辯識與建模、軟測量技術(shù)、預(yù)測控制、魯棒控制、機器人控制和采用小波分析進行編碼壓縮與量化等方面有著廣泛的應(yīng)用。2.2提升小波變換 小波的構(gòu)造是以傅里葉變換為工具，而不滿足傅里葉變換的場合，小波就不再適用。小波變換是建立在卷積運算基礎(chǔ)之上的，因此這種小波變換不僅計算量大，效率也不高，對存儲空間的要求較高。為此，研究人員通過進一步研究，提出利用提升將小波變換分解成有限步的提升過程

4、，就完全脫離了傅里葉變換，利用提升研究整數(shù)到整數(shù)的小波變換，即提升小波變換。由于提升小波變換具有同址計算功能，不需要借助傅里葉變換就可以獲得逆變換，由于不需要對變換后的系數(shù)進行量化，因此提供了實現(xiàn)無損壓縮的可能性。2.3經(jīng)驗?zāi)B(tài)分解 經(jīng)驗?zāi)B(tài)分解就是將時域信號按照頻率尺度分解的數(shù)值算法，結(jié)果是將信號中不同尺度的波動逐級分解出來，產(chǎn)生出系列具有不同特征尺度的固有模態(tài)函數(shù)。經(jīng)驗?zāi)B(tài)分解可應(yīng)用于任何類型信號的分解，因此經(jīng)驗?zāi)B(tài)分解在不同的工程領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。經(jīng)驗?zāi)B(tài)分解在處理非平穩(wěn)及非線性數(shù)據(jù)方面，具有明顯優(yōu)勢，適用于分析非線性、非平穩(wěn)信號序列,具有很高的信噪比。 2.4獨立分量分析 獨立分量

5、分析是指從多個源信號的線性混合信號中分離出源信號的技術(shù)。即獨立分量分析是基于信號源之間的相互統(tǒng)計的獨立性。應(yīng)用獨立分量分析技術(shù)在消除噪聲的同時,對其他信息的細(xì)節(jié)幾乎沒有破壞，去除噪聲的性能也要比傳統(tǒng)的濾波方法好很多，具有非常重要的應(yīng)用價值。 基于獨立分量分析技術(shù)的特點，使其在通信工程、 醫(yī)學(xué)工程、語音信號處理等領(lǐng)域得到迅速而廣泛的應(yīng)用。2.5模糊計算技術(shù) 通常來說,模糊計算的基礎(chǔ)是模糊邏輯，模糊計算技術(shù)是以模糊集理論為基礎(chǔ)，模擬人腦非精確、非線性的信息處理能力的技術(shù)。模糊計算技術(shù)最初是由美國科學(xué)家提出來的，而且對其進行了深入的研究，使模糊計算技術(shù)發(fā)展迅速，也被稱為未來信息領(lǐng)域的核心技術(shù)。近年來

6、，隨著信息科學(xué)的發(fā)展，不僅模糊邏輯的應(yīng)用進展迅速，而模糊計算技術(shù)的應(yīng)用也獲得了突破。雖然模糊計算技術(shù)是數(shù)字信號處理的前沿技術(shù)，但應(yīng)用前景還是非常廣闊的。 2.6神經(jīng)計算技術(shù) 神經(jīng)計算技術(shù)是指以高級動物的神經(jīng)系統(tǒng)，特別是人腦的智能活動為模仿對象，研究神經(jīng)智能系統(tǒng)的工作機理、組織機構(gòu)和計算機制等，并在工程上讓機器實現(xiàn)要人腦認(rèn)知思維功能才能完成的工作，以解決實際中大量智能應(yīng)用問題的一門學(xué)科。由于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)所具有的特點以及聯(lián)想功能和容錯功能等特征，因此將神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的研究成果與信息技術(shù)與理論進行融合發(fā)展，形成了神經(jīng)計算技術(shù)。神經(jīng)計算技術(shù)應(yīng)用已經(jīng)非常廣泛，如智能控制、通信工程、語言和圖象識別等方面。2.7進化

7、計算技術(shù) 進化計算技術(shù)是在進化論的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，已經(jīng)受到很多領(lǐng)域的高度重視。進化計算技術(shù)就是一種模擬生物遺傳和進化的隨機尋優(yōu)技術(shù)。要實現(xiàn)這種模擬進化，只有遺傳算法，進化策略和進化規(guī)則3種方法。人們對遺傳算法的研究比較深入，遺傳算法將變異操作看作是算法的輔助操作，而進化策略和進化規(guī)劃則認(rèn)為交叉并不優(yōu)于變異，可以去掉交叉操作。近年來，遺傳算法已經(jīng)滲透到信息科學(xué)、計算數(shù)學(xué)、通信工程等諸多領(lǐng)域，遺傳算法的應(yīng)用已經(jīng)非常廣泛，如機器人等領(lǐng)域等。遺傳算法除優(yōu)化計算以外，還可以應(yīng)用到更加復(fù)雜的場合，如遺傳編程等，但遺傳編程目前還不成熟，有待于進一步研究。3結(jié)束語通過對數(shù)字信號處理中的前沿技術(shù)的分析，有理由對數(shù)字信號處理技術(shù)的發(fā)展充滿信心，相信通過信息技術(shù)的進步，定將對數(shù)字信號處理技術(shù)具有促進作用，數(shù)字信號處理技術(shù)已經(jīng)深入到人們生活的諸多領(lǐng)域，因此數(shù)字信號處理技術(shù)的未來應(yīng)用前景是廣闊的。參考文獻：1林玉池.測量控制與儀器儀表前沿技術(shù)及發(fā)展趨勢M天津：天津大學(xué)出版社，2008：1561842何銘關(guān)于數(shù)字信號處理技術(shù)的發(fā)展與思考J中國電子商務(wù). 2011(11)：55. 3孫炳關(guān)于數(shù)字信號處理技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展研究J.信息通信. 2015(7)：1774馬