图像的各种采样方法

图像的各种采样⽅法
降采样:
2048HZ对信号来说是过采样了,事实上只要信号不混叠就好(满⾜尼奎斯特采样定理),所以可以对过采样的信号作抽取,即是所谓的“降采样”。在现场中采样往往受具体条件的限⽌,或者不存在300HZ的采样率,或调试⾮常困难等等。若 R>>1,则Rfs/2就远⼤于⾳频信号的最⾼频率fm,这使得量化噪声⼤部分分布在⾳频频带之外的⾼频区域,⽽分布在⾳频频带之内的量化噪声就会相应的减少,于是,通过低通滤波器滤掉fm以上的噪声分量,就可以提⾼系统的信噪⽐。
原采样频率为2048HZ,这时信号允许的最⾼频率是1024HZ(满⾜尼奎斯特采样定理),但当通过滤波器后使信号的最⾼频率为16HZ,这时采样频率就可以⽤到32HZ(满⾜尼奎斯特采样定理,最低为32HZ ,⽐32HZ⾼都可以)。从2048HZ降到32HZ,便是每隔64个样本取1个样本。这种把采样频率降下来,就是降采样downsample)。这样做的好处是减少数据样点,也就是减少运算时间,在实时处理时常采⽤的⽅法。
过采样:
过采样定义:就是⽤⾼于nyquist频率进⾏采样,好处是可以提⾼信噪⽐,缺点是处理数据量⼤。
过采样是使⽤远⼤于奈奎斯特采样频率的频率对输⼊信号进⾏采样。设数字⾳频系统原来的采样频率为fs,通常为44.1kHz或48kHz。若将采样频率提⾼到R×fs,R称为过采样⽐率,并且R>1。在这种采样的数字信号中,由于量化⽐特数没有改变,故总的量化噪声功率也不变,但这时量化噪声的频谱分布发⽣了变化,即将原来均匀分布在0 ~ fs/2频带内的量化噪声分散到了0 ~ Rfs/2的频带上。若R>>1,则Rfs/2就远⼤于⾳频信号的最⾼频率fm,这使得量化噪声⼤部分分布在⾳频频带之外的⾼频区域,⽽分布在⾳频频带之内的量化噪声就会相应的减少,于是,通过低通滤波器滤掉fm以上的噪声分量,就可以提⾼系统的信噪⽐。
服装展示模特但是单靠这种过采样⽅式来提⾼信噪⽐的效果并不明显,所以,还得结合噪声整形技术。直观上讲:采样后的信号是原来的信号频域延拓叠加,限带信号通常是离中⼼频率越远,幅度越低,因此采样率越⾼混叠的情况越⼩.
喷胶过采样⽬的:就是要改变的噪声的分布,减少噪声在有⽤信号的带宽内,然后在通过低通滤波器滤除掉噪声,达到较好的信噪⽐,⼀般⽤在sigma-deltaDAC 或者ADC⾥⾯。
过采样作⽤:能将噪声扩展到更⾼的频率,通过低通滤波器后,可使得基带内的SNR提⾼
过采样意义:
1.提⾼时域分辨⼒从⽽获得更好的时域波形;
2.提⾼滤波器的处理增益,当在频域上滤波时,滤波器的设计变得更容易;
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3.提⾼信噪⽐,匹配滤波时更好地收集波形能量;
4.抑制镜像,使上变频更容易,降低对后级DA转换的保持时间要求;
5.需要fractional sampling timing时是必需的.
过采样应⽤:D/A转换,但不⼀定⾮要过采样,过采样的技术⼀般⽤在低速(⼏⼗K到数M)⾼精度(如16bit 18bit .....)的情况。DA过采样可以⽤线性插值实现。
⽋采样:
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当采样频率fs.max⼤于信号中,最⾼频率fmax的2倍时,即:fs.max>=2fmax,则采样之后的数字信号完整地保留了原始信号中的信息,⼀般取2.56-4倍的信号最⼤频率;采样定理⼜称奈奎斯特定理。⽋采样是在测试设备带宽能⼒不⾜的情况下,采取的⼀种⼿段,相当于增⼤了测试设备的带宽,从⽽达到可以采样更⾼频率信号的能⼒。
根据采样理论,对复杂信号(由数种不同频率的分量信号组成)进⾏采样时,如果采样时钟频率不到信号中最⼤频率的两倍,则会出现⼀种称为“混叠”的现象。当采样时钟频率⾜够低时,则导致⼀种称
为“⽋采样”的混叠。⼀个带宽为fb的模拟信号,采样速率必须为 fs > 2fb,才能避免信息的损失。实际所需最⼩采样频率是信号带宽的函数,⽽不仅取决于它的最⼤频率成份。通常来说,采样频率⾄少必须是信号带宽的两倍,并且被采样的信号不能是 fs/2 的整数倍,以防⽌混叠成份的相互重叠。
⽋采样是软件⽆线电应⽤中⼀个⾮常有⽤的⼯具,但是必须⼗分仔细和⼩⼼才能获得良好的性能。
⼦采样:
对彩⾊电视图像进⾏采样时,可以采⽤两种采样⽅法。⼀种是使⽤相同的采样频率对图像的亮度信号和⾊差信号进⾏采样,另⼀种是对亮度信号和⾊差信号分别采⽤不同的采⽤频率进⾏采样。如果对⾊差信号使⽤的采样频率⽐对亮度信号使⽤的采样频率低,这种采样就称为图像⼦采样(subsampling)。⼦采样的基本根据是⼈的视觉系统所具有的两条特性,⼀是⼈眼对⾊度信号的敏感程度⽐对亮度信号的敏感程度低,利⽤这个特性可以把图像中表达颜⾊的信号去掉⼀些⽽使⼈不察觉;⼆是⼈眼对图像细节的分辨能⼒有⼀定的限度,利⽤这个特性可以把图像中的⾼频信号去掉⽽使⼈不易察觉。⼦采样就是利⽤这个特性来达到压缩彩⾊电视信号。
下采样:
定义:对于⼀个样值序列间隔⼏个样值取样⼀次,这样得到新序列就是原序列的下采样。
采样率变化主要是由于信号处理的不同模块可能有不同的采样率要求。下采样相对于最初的连续时间信号⽽⾔,还是要满⾜采样定理才⾏,否则这样的下采样会引起信号成分混叠。实验室分析天平
下采样就是抽取,是多速率信号处理中的基本内容之⼀。在不同应⽤场合,下采样可以带来许多相应的好处。就以在最常见的数字接收机中为例,最后要
得到的基带信号的采样率等于符号速率,这个速率是⽐较低的,但通常的做法并不是直接以这个采样率对模拟信号进⾏采样,⽽是采⽤⾼的多(⼏⼗甚⾄上百倍)的采样率,这样可以提⾼采样得到的信号的信噪⽐,然后再⽤数字的⽅法对信号进⾏多级的滤波和抽取,直到最后信号的采样率与符号速率相等。这样处理可以获得的信噪⽐增益为最初采样率与最后输出信号采样率之⽐。
不同的采样率之前,是有⼀个带宽与该采样率对应的滤波器的,采样率越⾼,滤波器带宽就越⼤,对于宽带噪声⽽⾔(噪声带宽⾼于最⾼的采样率),通过的噪声功率就越⾼(噪声功率即功率谱密度乘上带宽,也即是每采样值中噪声分量的平⽅取均值。)
信号功率在采样前后始终是没有变化的(信号功率即是每采样值中信号分量的平⽅取均值)。
对于窄带噪声或者窄带⼲扰(噪声或者⼲扰带宽低于最⾼采样率),下采样获得“信噪⽐增益为最初采样率与最后输出信号采样率之⽐”的这样结论可能是没有的。或者说信噪功率⽐增益提⾼没有这么多。
上采样:
所谓采样就是采集模拟信号的样本。采样是将时间上、幅值上都连续的信号,在采样脉冲的作⽤下,转换成时间、幅值上离散的信号。所以采样⼜称为波形的离散化过程。普通的奈奎斯特采样定理的前提是频率受限于(0,f)的带限信号。
通常采样指的是下采样,也就是对信号的抽取。其实,上采样和下采样都是对数字信号进⾏重采,重采的采样率与原来获得该数字信号(⽐如从模拟信号采样⽽来)的采样率⽐较,⼤于原信号的称为上采样,⼩于的则称为下采样。上采样的实质也就是内插或插值。
上采样是下采样的逆过程,也称增取样(Upsampling)或内插(Interpolating)[1]。增取样在频分多路复⽤中的应⽤是⼀个很好的例⼦。如果这些序列原先是以奈奎斯特频率对连续时间信号取样得到的,那么在进⾏频分多路利⽤之前必须对它们进⾏上采样。
1、过采样是采样频率⼤于最⾼频率的两倍(奈奎斯特采样率),实际对低通信号采样也是2.5倍左右过采样;
2、⽋采样就是⼩于奈奎斯特采样率,应该就指带通采样吧;
检查井井座3、上采样和下采样其实对数字信号进⾏重采,重采的采样率与原来获得该数字信号(⽐如从模拟信
号采样⽽来)的采样率⽐较,⼤于上采样,⼩于下采样。
上采样和下采样分别就是内插和抽取。
缩⼩图像(或称为下采样(subsampled)或降采样(downsampled))的主要⽬的有两个:
1、使得图像符合显⽰区域的⼤⼩;
2、⽣成对应图像的缩略图。放⼤图像(或称为上采样(upsampling)或图像插值(interpolating))的主要⽬的是放⼤原图像,从⽽可以显⽰在更⾼分辨率的显⽰设备上。
对图像的缩放操作并不能带来更多关于该图像的信息, 因此图像的质量将不可避免地受到影响。然⽽,确实有⼀些缩放⽅法能够增加图像的信息,从⽽使得缩放后的图像质量超过原图质量的。
图像重采样
对采样后形成的由离散数据组成的数字图像按所需的像元位置或像元问距重新采样,以构成⼏何变换后的新图像。重采样过程本质上是图像恢复过程,它⽤输⼊的离散数字图像重建代表原始图像⼆维连续函数,再按新的像元间距和像元位置进⾏采样。其数学过程是根据重建的连续函数(曲⾯),⽤周围若⼲像元点的值估计或内插出新采样点的值,相当于⽤采样函数与输⼊图像作⼆维卷积运算。
常⽤重采样⽅法:
1. 最近邻赋值法
2. 双线内插法
3. ⽴⽅卷积法

本文发布于:2024-09-23 14:36:27,感谢您对本站的认可!

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