信号与图像处理基础 Adaptive Filter 中国科学技术大学自动化系 曹洋
University of Science and Technology of China 信号与图像处理基础 中国科学技术大学 自动化系 曹 洋 Adaptive Filter
主要内容 ·综述 ·维纳滤波 ·最小二乘滤波 2
主要内容 • 综述 • 维纳滤波 • 最小二乘滤波 2
4.1自适应滤波综述 滤波与滤波器 在信号与图像处理领域，滤波器主要有三种应用 Span of available data used 滤波去噪 in filtering at time Time Origin Span of available data used 平滑内插 in smoothing at time t' Time Origin t Span of available data used 预测估计 in prediction at time t+ Time Origin +T 3
在信号与图像处理领域，滤波器主要有三种应用 滤波去噪 平滑内插 预测估计 4.1 自适应滤波综述 3 滤波与滤波器
自适应滤波 信号或者噪声的特性并不是一成不变的，为了取得更好 的滤波效果，滤波器的参数应该也随之调整。 自适应滤波器包含有一种参数自适应调整的机制，即能 够对处理的信号进行监控，据此调整滤波器的参数。 ·自适应滤波器还包含有一种最优机制，即根据实际获取 的信号，对滤波器结构和参数进行设计，以取得最优的 滤波效果
• 信号或者噪声的特性并不是一成不变的，为了取得更好 的滤波效果，滤波器的参数应该也随之调整。 • 自适应滤波器包含有一种参数自适应调整的机制，即能 够对处理的信号进行监控，据此调整滤波器的参数。 • 自适应滤波器还包含有一种最优机制，即根据实际获取 的信号，对滤波器结构和参数进行设计，以取得最优的 滤波效果。 自适应滤波
自适应滤波 。9 需要给定一个优化目标 ·需要关于信号或者噪声的先验信息 ·需要建立一种自调整机制 ·通常是基于递归模型的，当缺少完整的先验信息 时，递归模型是一种有效的手段。 5
自适应滤波 • 需要给定一个优化目标 • 需要关于信号或者噪声的先验信息 • 需要建立一种自调整机制 • 通常是基于递归模型的，当缺少完整的先验信息 时，递归模型是一种有效的手段。 5
自适应滤波 自适应滤波通常包含了两个阶段： 1.滤波过程：根据输入信号产生预定的输出信号. 2.自调整过程：根据外界条件的变化调整滤波器的结构 或者参数。 通常会采用信号的均方误差作为目标函数来 设计滤波器
• 自适应滤波通常包含了两个阶段 : 1. 滤波过程：根据输入信号产生预定的输出信号. 2. 自调整过程： 根据外界条件的变化调整滤波器的结构 或者参数。 自适应滤波 通常会采用信号的均方误差作为目标函数来 设计滤波器
自适应滤波的应用：系统辨识 用于建立一个未知对象的系统模型 Adaptive filter System Plant System input output ·Parameters u=input of adaptive filter=input to plant y-output of adaptive filter 。 d=desired response=output of plant e-d-y-estimation ertor
自适应滤波的应用：系统辨识 • 用于建立一个未知对象的系统模型 • Parameters • u=input of adaptive filter=input to plant • y=output of adaptive filter • d=desired response=output of plant • e=d-y=estimation error 7
自适应滤波的应用：信道均衡 信道均衡是指在接收端的均衡器产生与信道特性相反的特 性，用来减小或消除因信道的时变多径传播特性引起的码 间干扰。 System Adaptive Plant System input filter output Delay Parameters 。 u=input of adaptive filter output to plant:y=output of adaptive filter; d-desired response=delayed system input:e=d-y=estimationerror
自适应滤波的应用：信道均衡 • 信道均衡是指在接收端的均衡器产生与信道特性相反的特 性，用来减小或消除因信道的时变多径传播特性引起的码 间干扰。 • Parameters • u=input of adaptive filter=output to plant；y=output of adaptive filter； d=desired response=delayed system input；e=d-y=estimation error 8
自适应滤波的应用：信道均衡 Training s(k) Sequence "Virtual wire" d(k) x(k) Training y Telephone Adaptive Sequence DAC ADC Channel Filter e(k) s(k) NEW YORK,USA GLASGOW,UK
自适应滤波的应用：信道均衡
自适应滤波的应用：预测估计 ，基于当前随机信号预测估计未来的信号输出 System output 2 Random Delay Adaptive System signal filter output 1 Parameters u=input ofadaptive filter-delayed version of random signal y=output of adaptive filter d=desired response=random signal e=d-y=estimation error-system output 10
自适应滤波的应用：预测估计 • 基于当前随机信号预测估计未来的信号输出 • Parameters • u=input of adaptive filter=delayed version of random signal • y=output of adaptive filter • d=desired response=random signal • e=d-y=estimation error=system output 10