数字信号处理论文数字滤波器的优化设计论文

基于MATLAB的数字滤波器的设计目录1引言 (1)2MATLAB简介 (2)3设计方案 (3)3.1基于MATLAB的IIR数字滤波器的设计 (3)3.1.1IIR数字滤波器的选择 (3)3.1.2IIR数字带通滤波器的设计 (4)3.1.3IIR数字滤波器MATLAB仿真结果与分析 (5)3.2基于MATLAB的FIR数字滤波器的设计 (6)3.2.1FIR数字滤波器的选择 (6)3.2.2FIR数字带通滤波器的设计 (8)3.2.3FIR数字滤波器MATLAB仿真结果与分析 (10)4IIR数字滤波器与FIR数字滤波器的比较 (12)5结论 (14)参考文献 (15)致谢 (16)摘要数字滤波器是一个离散系统。

该系统能对输入的离散信号进行处理，从而获得所需的有用信息。

现代数字滤波器的设计大体可以分为IIR和FIR两大类，可以用软件和硬件两种方法来实现，而选用MATAB信号处理工具箱为设计通用滤波器带来了极大的方便。

本文按设计指标要求设计了滤波器，其中IIR采用巴特沃什，FIR采用布莱克曼窗进行设计，得出了与之对应的幅度响应曲线和相位响应曲线，最后对IIR和FIR的实现形式和性能等方面进行比较。

关键词：MATLAB；IIR数字滤波器；FIR数字滤波器AbstractThe digital filter is a discrete system. The system can be able to handle discrete signals. So it can achieve required important information.There are two major kinds of design principle of digital filter, which are finite impulse response (FIR) and infinite impulse response (IIR). The modern digital filter can be received by two kinds of method of software and hardware. But using MATLAB signal disposing tool case to design the digital filter is more convenient and universally applied.The main body of the paper is demanded to design a digital filter according to the designing index. IIR adopts Butterworth and FIR adopts the Blackman window to design the digital filter. Finally, carry out comparison on IIR and the FIR realization and function aspect.Key words: MATLAB; IIR digital filter; FIR digital filter1引言理想滤波器就是一个让输入信号中的某些有用频谱分量无任何变化的通过，同时又能完全抑制另外那些不需要的成分的具有某种选择性的器件、网络或计算机硬件支持的计算程序。

数字信号处理中的滤波器设计与优化数字信号处理（Digital Signal Processing，简称DSP）是一种将连续的模拟信号转化为离散的数字信号，并对其进行处理和分析的技术。

在数字信号处理的过程中，滤波器作为一种重要的组件，被广泛应用于信号的去噪、信号增强、频率选择等方面。

本文将重点论述数字信号处理中的滤波器设计与优化。

一、滤波器的基本概念与分类滤波器是用于滤除或增强信号中特定频率成分的电路或算法。

在数字信号处理中，滤波器可分为模拟滤波器和数字滤波器两种类别。

而数字滤波器又可细分为无限脉冲响应滤波器（Infinite Impulse Response，IIR）和有限脉冲响应滤波器（Finite Impulse Response，FIR）。

1. 模拟滤波器模拟滤波器根据其频率响应特点可分为低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器和带阻滤波器。

它们通过对信号频率进行筛选和干扰消除，对模拟信号进行滤波。

2. 数字滤波器数字滤波器是一种模拟滤波器的离散化版本，根据其时域特性可分为IIR滤波器和FIR滤波器。

二、滤波器设计方法及优化技术在数字信号处理中，滤波器的设计与优化是提高系统性能和信号质量的关键步骤。

以下将介绍常用的滤波器设计方法及优化技术。

1. 传统设计方法传统设计方法包括模拟滤波器的离散化和经验设计法。

模拟滤波器的离散化是将连续的模拟滤波器转化为数字滤波器，常用的方法有脉冲响应不相关转换法和频率响应匹配法。

而经验设计法则是基于滤波器设计的经验和直觉，通过试错法进行设计。

2. 窗函数法窗函数法是一种常用的FIR滤波器设计方法。

通过使用不同窗函数对理想滤波器的频率响应进行加权，得到滤波器的零极点分布。

3. 数字滤波器的优化技术在数字滤波器的设计中，常常需要优化滤波器的性能指标，例如通带波纹、截止频率等。

优化技术主要包括遗传算法、粒子群算法、模拟退火算法等。

这些优化算法将多个滤波器的参数组合在一起，通过寻找局部最优解或全局最优解来优化滤波器的性能。

数字信号处理中的滤波器设计及其应用数字信号处理中的滤波器是一种用于处理数字信号的工具，它能够从信号中去除杂音、干扰等不需要的部分，使信号变得更加清晰、准确。

在数据通信、音频处理、图像处理等各种领域都有着广泛的应用。

本文将探讨数字信号处理中的滤波器设计及其应用。

一、滤波器的分类根据滤波器能否传递直流分量，可以将滤波器分为直流通、低通、高通、带通和带阻五种类型。

1.直流通滤波器：直流通滤波器不会滤除信号中的直流分量，只是将信号波形的幅值进行调整。

它主要用于直流电源滤波、电池充电电路等。

2.低通滤波器：低通滤波器可以通过滤除信号中的高频分量来保留低频分量，其截止频率通常指代3dB的频率，低于该频率的信号通过的幅度保持不变，而高于该频率的信号则被削弱。

低通滤波器主要用于音频处理、语音识别等。

3.高通滤波器：高通滤波器与低通滤波器相反，它滤除低频分量，只保留高频分量。

其截止频率也指代3dB的频率，高于该频率的信号通过的幅度保持不变。

高通滤波器主要用于图像处理、视频处理等。

4.带通滤波器：带通滤波器可以通过滤除一定频率范围内的信号，使得出现在该频率范围内的信号通过，而其他的信号则被削弱。

带通滤波器主要应用于频率选择性接收和频率选择性信号处理。

5.带阻滤波器：带阻滤波器可以通过滤除一定频率范围内的信号，使得不在该频率范围内的信号通过，而其他的信号则被削弱。

带阻滤波器主要应用于频率选择性抑制和降噪。

二、滤波器设计方法滤波器的设计需要考虑其所需的滤波器类型、截止频率、通/阻带宽度等参数。

现有的设计方法主要有两种：频域设计和时域设计。

1.频域设计：频域设计是一种基于频谱分析的滤波器设计方法，其核心是利用傅里叶变换将时域信号转换为频域信号，进而根据所需的滤波器类型和参数进行滤波器设计。

常见的频域设计方法包括理想滤波器设计、布特沃斯滤波器设计、切比雪夫滤波器设计等。

理想滤波器设计基于理想低通、高通、带通或带阻滤波器的理论，将所需的滤波器类型变换为频率响应函数进行滤波器设计。

fir数字滤波器论文设计优化论文摘要：通过对基于fir的数字滤波器设计原理的研究，进一步了解到有关数字滤波器的相关设计内容，尤其是从具体的基于fir的数字滤波器的实际实例中清楚地看到，采用VisualBasic6.0所设计出的fir数字滤波器的设计软件可以实现，且突破了以往的设计方案，从而更加有利于在设计基于fir的数字滤波器的过程中进行实时在线修正，进而完善整个内容的最终设计方案。

1 fir滤波器fir滤波器即有限长单位冲激相应滤波器，又称为非递归型滤波器，是数字信号处理系统中最基本的元件。

在fir滤波器的作用下，可以保证任意幅频特性的同时具备严格的现行相频特性，可见，通常情况下fir滤波器是一个较为稳定的系统。

从实践来看，fir滤波器在通信、图像处理等领域的应用十分广泛。

从数字滤波器的结构来看，可将其分为无线脉冲响应型与有限脉冲响应型。

其中，后者在设计的过程中，可以采用窗函数方法、频率采样法等策略对其进行设计，从相关的研究资料中来看，这些方法的整合应用都令数字滤波器的设计取得了实质性的进步。

（图1）2 基于fir的数字滤波器设计研究通常情况下，基于fir的数字滤波器的设计原理采用的是加窗函数方法。

由于基于fir的数字滤波器在性能、功耗等方面的优势十分明显，基于FPGA的信号处理模块已广泛应用于各种信号处理领域。

2.1 基于fir的数字滤波器的设计原理基于fir的数字滤波器在设计时，所选择参数的幅度是较为明确的，因此，在实际应用时，需要凭借一个可实现的传输函数去调整整个设计构造，这就需要在工程设计及应用中，多给出相对的参数指标数值，以此来保障数据计算的精准度。

另外，由于基于fir的数字滤波器的冲激响应仅仅能够延续一阵，时间较短，在研究的过程中，则通常会考虑基于fir的数字滤波器的此项特征来构造数字滤波器的模型。

（图2）2.2 浅析基于fir的数字滤波器的设计实例通过精确的设计，有限冲激相应滤波器在某一具体的频率范围内均能够为系统提供出较为准确的线性相位。

数字信号处理论文摘要数字信号处理是现代通信、音频处理、图像处理等领域中的重要技术。

本文将探讨数字信号处理的基本概念、原理以及在各个领域中的应用。

同时还将介绍数字信号处理在实际项目中的应用案例和未来的发展方向。

引言随着数字技术的发展，数字信号处理在通信、音频、图像等领域中的应用越来越广泛。

数字信号处理技术通过对信号进行数字化处理，可以实现信号的压缩、滤波、噪声消除等功能，为现代社会的信息传输和处理提供了重要支持。

数字信号处理原理数字信号处理的基本原理是将连续时间信号转换为离散时间信号，并通过算法来处理这些离散时间信号。

常见的数字信号处理算法包括傅立叶变换、滤波器设计、数字滤波器等。

这些算法能够有效地处理信号，提高信号的质量和准确性。

数字信号处理的应用数字信号处理在通信、音频处理、图像处理等领域中有着广泛的应用。

在通信领域，数字信号处理可以实现信号的编解码、信道估计、自适应调制等功能；在音频处理领域，数字信号处理可以实现音频的压缩、降噪、均衡等功能；在图像处理领域，数字信号处理可以实现图像的增强、去噪、压缩等功能。

数字信号处理的发展趋势随着科技的不断发展，数字信号处理技术也在不断演进。

未来，数字信号处理技术将更加智能化、自适应化，能够更好地适应各种复杂环境下的信号处理需求。

同时，数字信号处理技术在人工智能、物联网等领域中的应用也将得到进一步拓展和深化。

结论数字信号处理作为一种重要的信号处理技术，在现代社会中有着广泛的应用。

本文介绍了数字信号处理的基本原理、应用领域和发展趋势，希望能够为读者对数字信号处理技术有更深入的理解，并为数字信号处理技术的发展做出贡献。

以上便是关于数字信号处理的论文，希望对您有所帮助。

数字信号处理实验：FIR数字滤波器的设计1. 引言数字滤波器是数字信号处理的关键技术之一，用于对数字信号进行滤波、降噪、调频等操作。

FIR (Finite Impulse Response) 数字滤波器是一种常见的数字滤波器，具有线性相应和有限的脉冲响应特性。

本实验旨在通过设计一个FIR数字滤波器来了解其基本原理和设计过程。

2. FIR数字滤波器的基本原理FIR数字滤波器通过对输入信号的每一个样本值与滤波器的冲激响应（滤波器的系数）进行线性加权累加，来实现对信号的滤波。

其数学表达式可以表示为：y(n) = b0 * x(n) + b1 * x(n-1) + b2 * x(n-2) + ... + bN * x(n-N)其中，y(n)表示滤波器的输出，x(n)表示滤波器的输入信号，b0~bN表示滤波器的系数。

FIR数字滤波器的脉冲响应为有限长度的序列，故称为有限冲激响应滤波器。

3. FIR数字滤波器的设计步骤FIR数字滤波器的设计主要包括以下几个步骤：步骤1: 确定滤波器的阶数和截止频率滤波器的阶数决定了滤波器的复杂度和性能，而截止频率决定了滤波器的通带和阻带特性。

根据实际需求，确定滤波器的阶数和截止频率。

步骤2: 选择滤波器的窗函数窗函数是FIR滤波器设计中常用的一种方法，可以通过选择不同的窗函数来实现不同的滤波器特性。

常用的窗函数有矩形窗、汉宁窗、汉明窗等。

根据实际需求，选择合适的窗函数。

步骤3: 计算滤波器的系数根据选择的窗函数和滤波器的阶数，使用相应的公式或算法计算滤波器的系数。

常见的计算方法有频率采样法、窗函数法、最小二乘法等。

步骤4: 实现滤波器根据计算得到的滤波器系数，可以使用编程语言或专用软件来实现滤波器。

步骤5: 评估滤波器性能通过输入测试信号，观察滤波器的输出结果，评估滤波器的性能和滤波效果。

常见评估指标有滤波器的幅频响应、相频响应、群延迟等。

4. 实验步骤本实验将以Matlab软件为例，演示FIR数字滤波器的设计步骤。

基于DSP的FIR数字滤波器的设计与仿真毕业设计论文研究背景数字信号处理在现代通信、音视频处理、图像处理等领域中起着至关重要的作用，数字滤波器是数字信号处理中的重要内容。

其中FIR数字滤波器是一种常用的滤波器，其具有线性相位和稳定性等特点，在数字信号处理中应用广泛。

因此，本毕业设计将以FIR 数字滤波器为研究对象，结合DSP平台，进行数字滤波器的设计与仿真研究。

研究目标本文旨在设计一种基于DSP的FIR数字滤波器，并且研究其性能和仿真效果。

主要目标包括：1. 掌握DSP平台的开发流程和设计方法，包括硬件平台和软件开发技术。

2. 研究FIR数字滤波器的原理和特点，掌握其设计方法和计算技巧。

3. 基于DSP平台设计实现FIR数字滤波器，包括硬件和软件两个方面，满足设计要求。

4. 仿真FIR数字滤波器的性能和效果，验证设计的正确性和可行性。

5. 撰写毕业设计论文，总结设计过程和结果，体现出自己的设计思路和方法。

研究方法本研究采用如下方法：1. 研究DSP平台的开发流程和设计方法，包括使用硬件平台和软件开发技术。

2. 研究FIR数字滤波器的原理和特点，掌握其设计方法和计算技巧。

3. 基于DSP平台设计实现FIR数字滤波器，采用Verilog语言描述硬件电路，C语言编写软件程序。

4. 利用模拟工具对FIR数字滤波器进行仿真，测试性能和效果。

5. 撰写毕业设计论文，总结设计过程和结果，体现出自己的设计思路和方法。

预期结果本研究预期可以达到如下结果：1. 掌握DSP平台的开发流程和设计方法，能够应用于数字信号处理和嵌入式系统开发等领域。

2. 研究FIR数字滤波器的原理和特点，掌握其设计方法和计算技巧，能够进行数字信号处理相关工作。

3. 基于DSP平台设计实现FIR数字滤波器，满足设计要求，具有较好的性能和稳定性。

4. 仿真FIR数字滤波器的性能和效果，能够验证设计的正确性和可行性。

5. 撰写毕业设计论文，总结设计过程和结果，体现出自己的设计思路和方法，具有较好的表达和撰写能力。

数字滤波器设计中的算法优化与实现
数字滤波器设计是数字信号处理领域的重要课题，对于信号处理的质量和性能有着至关重要的影响。

在数字滤波器设计中，算法优化与实现是至关重要的环节，它直接影响到数字滤波器的性能和效果。

首先，算法优化是数字滤波器设计的核心。

在设计数字滤波器时，我们需要选择合适的滤波器结构和算法来实现滤波功能。

常见的数字滤波器结构包括FIR滤波器和IIR滤波器，它们各自有着不同的优缺点。

在选择滤波器结构时，需要考虑到滤波器的设计要求和性能指标，以及实际应用的需求。

在选择滤波器算法时，我们需要根据信号的特点和滤波要求来优化设计算法，以提高数字滤波器的性能和效果。

其次，实现数字滤波器的算法是数字滤波器设计的关键。

在具体实现数字滤波器时，我们需要考虑算法的复杂度和计算开销，以保证实现的高效性和实用性。

常见的数字滤波器算法包括差分方程法、矩阵方法、频域方法等，它们各自有着不同的实现细节和特点。

在实现数字滤波器时，我们需要结合具体的应用场景和要求来选择合适的算法，并注意算法的实现细节，以确保数字滤波器的性能和效果。

在数字滤波器设计中，算法优化与实现是密不可分的。

通过合理优化算法并高效实现，可以提高数字滤波器的性能和效果，从而更好地满足信号处理的需要。

在未来的数字信号处理领域，数字滤波器设计将继续发展和完善，算法优化与实现也将成为数字滤波器设计的重要研究方向之一。

希望未来能够不断改进和创新，为数字信号处理领域的发展做出贡献。

对数字信号处理中的滤波器设计进行优化在数字信号处理中，滤波器设计是极为重要的一环。

滤波器可以用于去除噪音、频率域滤波、信号增强等应用。

但是，如何对滤波器设计进行优化呢？一、滤波器设计的三种方法数字滤波器设计主要分为三种方法：窗函数法、频率抽样法、基于优化的方法。

其中，基于优化的方法是目前广泛使用的一种。

窗函数法是指将时域滤波器的冲击响应与一个宽度不变的窗函数相乘，从而得到频率响应。

但是，这种方法存在截止频率不准确等问题。

频率抽样法是指在频率域中，将理论上信号的完整频谱抽样，然后对离散的数值进行处理来实现滤波器设计。

但是，该方法需要滤波器具有非常好的稳定性。

基于优化的方法是指将滤波器设计看作是一个优化问题，通过调整滤波器的参数使滤波器满足所需的性能指标。

二、基于优化的滤波器设计基于优化的滤波器设计方法可以分为两个阶段：参数化滤波器表示和优化过程。

（1）参数化滤波器表示在优化过程之前，需要将滤波器表示为一个参数化的形式。

其中，最简单的形式是使用传递函数。

但是，这种形式只适合于与状态没有关系的滤波器，而难以描述具有状态的滤波器。

因此，需要寻找其他形式，比如直接表示滤波器的脉冲响应。

（2）优化过程优化过程是将滤波器的参数调整到满足特定需求的最优状态。

常见的性能指标包括通带波纹、阻带衰减、群延迟等。

基于优化的方法可以通过各种算法进行求解，如遗传算法、模拟退火等。

三、常见的滤波器常见的滤波器包括低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器、带阻滤波器等。

（1）低通滤波器低通滤波器的作用是通过去除高频分量降低信号的噪音。

在音频处理、图像处理等领域中常用。

（2）高通滤波器高通滤波器的作用是通过去除低频分量提高信号的清晰度。

在音频处理、图像处理等领域中也常用。

（3）带通滤波器带通滤波器的作用是只通过一定的频率范围内的分量，滤除其他的无用分量，通过提高信号质量来实现信号处理的目的。

（4）带阻滤波器带阻滤波器的作用是在某一频率范围内完全阻止信号传输。

基于MATLAB的数字滤波器设计摘要数字滤波器的实现是数字信号处理中的重要组成部分，设计过程较为复杂，牵涉到模型逼近、指标选择、计算机仿真、性能分析及可行性分析等一系列的工作，本文从设计原理以及数学软件matlab出发阐述数字滤波器的设计原理与方法。

关键词：MATLAB，数字信号处理，数字滤波器1绪论数字滤波器是数字信号处理的重要应用，21世纪数字滤波器及其相关技术广泛的应用于通信、电子、自动控制等领域，是一种有效的抑制噪音、提取有用信号的方法。

它本身可以用硬件实现，也可以通过软件来实现，还可以通过专用的DSP处理器配合相应的软件，即软硬结合的方式来实现。

数字滤波器可以分为有限冲击响应（FIR）和无限冲激响应(IIR)两种。

通过MATLAB程序，实现输入相应技术指标及滤波器模型，输出相应数字滤波器的参数的功能。

2 无限长单位脉冲响应滤波器（IIR）的设计根据模拟滤波器设计数字滤波器，就是通过已知的模拟滤波器系统的系统函数H(s)来设计数字滤波器的系统函数H(z)，主要是通过脉冲响应不变法，或双线性变换法完成S平面到Z平面的转换。

通过典型的模拟滤波器(诸如：巴特沃斯滤波器、切比雪夫滤波器等)可以实现一定参数要求的数字滤波器。

根据已有的数字滤波器设计不同参数或者不同频带通断类型的数字滤波器。

例如已知数字低通滤波器的模型，通过变量代换得到不同截止频率的数字低通滤波器，或通过已知低通滤波器的模型设计高通、高阻、带通、带阻滤波器，这里主要是通过来完成相应的变量代换来实现滤波器类型的变换和参数的变换。

3 有限长单位脉冲响应滤波器(FIR)的设计IIR滤波器可用于较少的阶数达到所要求的幅度特性，且实现时所需的运算次数及存储单元都很少，十分适合于对于相位特性没有严格要求的场合，如果对相位特性有要求，这时选用FIR滤波器较好。

3.1 窗函数法从时域出发，把理想的窗口函数h d(n)截取成有限长的，以此h(n)来逼近理想的窗口函数h d(n)，从而频率响应H(jw)也近似于理想的频率响应H d(jw)。

摘要本文介绍了数字滤波器、IIR数字滤波器的设计和内插技术及用MATLAB工具箱进行IIR数字滤波器的设计和内插程序的实现。

本文介绍了IIR数字滤波器的三种设计方法，即脉冲响应不变法，双线性变换法和一种IIR数字滤波器的优化设计。

本文还介绍了内插技术。

包括内插依据，内插算法描述和内插技术的实现都做了详细的说明。

本文还应用了MATLAB信号处理工具箱，先简介了MATLAB的界面，然后通过对IIR数字滤波器的设计、Simulink实验仿真、误差比较及性能比较，最终得出正确的IIR数字滤波器仿真结果。

关键词：数字滤波器，IIR数字滤波器，内插技术，MATLAB , SimulinkABSTRACTThis article introduced the digital filter, the IIR digital filter design and the interpolation technology and carry on the IIR digital filter with the MATLAB toolbox the design and the interpolation procedure realization. This article introduced the IIR digital filter three designs method, namely pulse response not political reform, Alignment method of transformation and one kind of IIR digital filter optimized design. This article also introduced the interpolation technology. Including the interpolation basis, the interpolation algorithm description and the interpolation technology realization has all given detailed showing.This article has also applied the MATLAB signal processing toolbox, first has introduced MATLAB the contact surface, second through to the IIR digital filter design, the Simulink experiment simulation, the erroneous comparison and the performance comparison, finally obtains the correct IIR digital filter simulation result.KEY WORDS: Digital filter, IIR digital filter, interpolation technology, MATLAB, Simulink前言数字滤波在通信、图像编码、语音编码、雷达等许多领域中有着十分广泛的应用。

内容摘要人类已经进入了数字时代，数字信号处理已渗透到几乎所有科学技术领域，并进入人们的日常工作和生活之中。

而数字滤波技术在数字信号处理中占有积极重要的地位。

由于模拟信号处理最主要的缺点是难以处理比较复杂信号，难以满足总也生产需求。

与之相比，数字信号处理有高精度、高稳定性和高性能指标、强大的非线性信号处理，这些优势决定了数字滤波器的应用将会越来越广泛，因此对数字滤波器的研究具有重要的实际意义。

在数字控制系统中输入信号中所含的干扰对系统的性能会产生很大的影响，因此需要对输入信号进行处理，以提取有用信号。

有限长冲激响应（FIR）滤波器在数字信号处理中发挥着重要作用，采用Matlab软件对FIR数字滤波器进行仿真设计，简化了设计中繁琐的计算。

本文首先介绍数字滤波器的发展概况以及分类，分析FIR数字滤波器的数学模型及结构；接着，针对不同的设计方法，采用窗函数法，频率采样法和等波纹最佳逼近法，通过调用Matlab函数设计FIR数字滤波器。

绘制对应的幅频特性曲线，进行对比分析，最后总结出每种设计方法的特点。

关键词FIR数字滤波器，MATLAB，simulink，窗函数法，频率采样法，等波纹最佳逼近法ABSTRACTMankind has entered the digital era, digital signal processing has penetrated into almost all fields of science and technology, and into the People's Daily work and life. And digital filtering technology in the digital signal processing (DSP) has been one of the major positive. Due to the analog signal processing of the main defect is difficult to deal with more complex signal, always can't meet production requirements. Compared with digital signal processing with high precision, high stability and high performance indicators, powerful nonlinear signal processing, these advantages determine the application of digital filter will be more and more widely, so the research of digital filter has important practical significance.Contained in the input signal in the digital control system of interference will produce great influence on the performance of the system, so need to deal with input signal, and the useful signal is extracted. Finite impulse response (FIR) filter plays an important role in digital signal processing, using the Matlab software simulation design of FIR digital filter, simplifies the complicated calculation in the design. This paper first introduces general situation of the development of digital filter and classification, analysis, the mathematical model and structure of the FIR digital filter; Then, according to different design method, using the window function method and frequency sampling method and moire best approximation method, by calling Matlab function to design FIR digital filter. Corresponding amplitude-frequency characteristic curve drawing, carries on the contrast analysis, finally summarizes the characteristic of each kind of design method.KEY WORDSrapid clenbuteral detection; computer vision; muscle color; fat thicknessFIR 数字滤波器的设计与仿真研究1.绪论人类已经进入了数字时代，数字信号处理已渗透到几乎所有科学技术领域，并且进入人们的日常工作和生活之中。

基于Matlab的FIR数字滤波器设计与优化毕业论文目录前言 (1)第一章数字滤波器的理论研究 (2)第一节数字滤波器的基本原理和结构 (2)第二节IIR与FIR滤波器的比较 (4)第三节本章小结 (5)第二章FIR滤波器的设计 (6)第一节窗函数法设计FIR滤波器 (6)一、窗函数法设计FIR数字滤波器 (6)二、常用的窗函数 (8)第二节频率采样法设计FIR滤波器 (10)一、频率采样法设计FIR数字滤波器的基本原理 (11)二、频率采样法设计线性相位滤波器的条件 (11)三、逼近误差及其采样措施 (12)四、频率采样法设计FIR滤波器的步骤 (13)第三节等波纹逼近法设计FIR数字滤波器 (13)一、等波纹最佳逼近的原理 (13)二、利用最佳一致逼近准则设计线性相位FIR数字滤波器 (14)第四节本章小结 (16)第三章Matlab实现FIR数字滤波器 (17)第一节Matlab实现窗函数法设计 (17)一、Matlab实现窗函数法的设计 (17)二、利用窗函数法设计滤波器 (18)第二节Matlab实现频率采样法设计 (22)第三节Matlab实现等波纹逼近法设计 (23)一、利用最佳逼近法设计FIR数字带通滤波器 (23)二、FIR滤波器约束最小二乘法设计分析 (24)三、FIR滤波器任意频响设计法设计分析 (26)第四节语音滤波分析 (27)一、利用等波纹逼近法设计的LPF对加噪声音滤波 (27)二、GUI设计及滤波结果分析 (28)三、频率采样法设计的HPF对语音滤波 (31)第五节本章小结 (32)第四章多采样率数字信号处理的研究 (33)第一节多采样率数字信号处理工程需求 (33)一、按整数因子抽取 (33)二、按整数因子内插 (34)三、按有理因子I/D采样率内插 (35)第二节多采样率转换滤波器的设计 (36)一、多相滤波器的实现 (36)二、采样率转换系统的多级实现 (37)第三节用Matlab设计采样率转换滤波器 (38)第四节本章小结 (41)总结 (42)致谢 ....................................................................................... 错误！未定义书签。

基于DSP的数字滤波器设计摘要21世纪是数字化的时代，随着信息处理技术的飞速发展，数字信号处理技术逐渐发展成为一门主流技术，它在电子信息、通信、软件无线电、自动控制、仪表技术、信息家电等高科技领域得到了越来越广泛的应用。

相对于模拟滤波器，数字滤波器没有漂移，能够处理低频信号，频率响应特性可做成非常接近于理想的特性，且精度可以达到很高，容易集成等，这些优势决定了数字滤波器的应用越来越广泛。

同时DS P(数字信号处理器)的出现和F PGA的迅速发展也促进了数字滤波器的发展，并为数字滤波器的硬件实现提供了更多的选择。

DSP芯片是一种特别适合数字信号处理运算的微处理器，主要用来实时、快速地实现各种数字信号处理算法。

用DSP 芯片实现FIR数字滤波器，不仅具有精确度高、不受环境影响等优点，而且因DSP 芯片的可编程性，可方便地修改滤波器参数，从而改变滤波器的特性，设计十分灵活。

本课题主要应用MATLAB软件设计FIR数字滤波器，并对所设计的滤波器进行仿真；应用DSP集成开发环境——CCS调试汇编程序，用TMS320C5416来实现了FIR数字滤波。

具体工作包括：对FIR数字滤波器的基本理论进行了分析和探讨；采用MATLAB软件来学习数字滤波器的基本知识，计算数字滤波器的系数，研究算法的可行性，对FIR低通数字滤波器进行前期的设计和仿真；系统介绍了TI公司TMS320C54x系列数字信号处理器的硬件结构、性能特点和DSP的集成开发环境CCS；应用DSP集成开发环境——CCS调试汇编程序，用TMS320C5416来实现了FIR数字滤波。

关键词数字滤波器；DSP；FIR(有限长单位脉冲响应)；MATLABDesign of The Digital Filter Based on DSPAbstract21century is the era of digitalization. With the rapid development of information processing technology, digital signal processing technology technology gradually. It widely applied in the , communication, software radio, automatic control, instrument technology and information electrical process low frequency signal without excursion. Frequency response property can be made very close to ideal property; its precision can reach very . These advantages determine the application of digital filter more and more widely. Meanwhile, the appearance of digital signal processor(DSP) and the rapid development of FPGA also stimulate the development of digital filter, and provide more choices for the of digital filter.DSP chips is a particularly suitable for digital signal processing computing microprocessors, mainly used for real-time, the rapid realization of a variety of digital signal processing algorithms. DSP chips used to achieve FIR digital filter, not only be easily modified filter parameters, thus changing the filter characteristics of the design is very flexible.This project mainly applies the MATLAB software to design FIR digital filter; imitates the designed filter; applies DSP integrated developing surroundings-CCS to debug assembler; uses TMS320C5416 to realize FIR digital filter. The specific works include: analyzing and discussing basic theories of FIR digital filter; using the MATLAB software to learn basic knowledge of digital filter: calculating the coefficient of digital filter; studying the feasibility of the way of calculation; designing and imitating the earlier stage of FIR digital filter; introducing in asystematic way the Specific Integrated Circuits)实现，适用于过程固定而又追求高速的信号处理任务，是以指定的算法来确定它的结构，使用各种随机逻辑器件组成的信号处理器。

目录摘要 (1)第1章绪论 (2)1.1数字滤波器的研究背景与意义 (2)1.2数字滤波器的应用现状与发展趋势 (2)1.3数字滤波器的实现方法分析 (4)1.4本章小结 (4)第2章数字滤波器的概述 (5)2.1数字滤波器的基本结构 (5)2.1.1IIR滤波器的基本结构 (5)2.1.2FIR滤波器的基本结构 (7)2.2数字滤波器的设计原理 (8)2.2.1滤波器的性能指标 (9)2.2.2IIR数字滤波器的设计方法 (9)2.2.3FIR数字滤波器的设计方法 (10)2.3IIR滤波器与FIR滤波器的分析比较 (12)2.4本章小节 (13)第3章数字滤波器的算法设计及仿真 (14)3.1由模拟滤波器设计IIR数字滤波器 (14)3.1.1巴特奥兹滤波器 (14)3.1.2切比雪夫滤波器 (15)3.1.3椭圆滤波器 (17)3.2用MATLAB设计数字滤波器 (20)3.2.1FDATool界面 (20)3.2.2用Fdatool进行带通滤波器设计 (21)3.3将系统函数由直接型化成级联型 (23)3.3.1二阶节系数的确定 (24)3.3.2系数转换成二进制码 (24)3.4本章小结 (26)第4章IIR带通滤波器的VHDL描述及仿真 (27)4.1IIR带通滤波器的VHDL描述 (27)4.2IIR带通滤波器的M ODELSIM仿真 (29)4.2.1仿真波形 (29)4.2.2仿真输出 (30)4.3本章小节 (30)第5章总结 (31)5.1滤波器功能和性能总结 (31)5.2设计心得和体会 (31)第6章结束语 (32)参考文献 (33)附录 (34)译文 (37)外文原文 (41)摘要本文分析了国内外数字滤波技术的应用现状与发展趋势，介绍了数字滤波器的基本结构，在分别讨论了IIR与FIR数字滤波器的设计方法的基础上，指出了传统的数字滤波器设计方法过程复杂、计算工作量大、滤波特性调整困难的不足，提出了一种基于Matlab 和Modelsim软件的数字滤波器设计方法，完成了高Q值50Hz带通IIR滤波器的设计, 达到了通带45-55Hz，衰减小于3db，阻带40-60Hz，衰减大于80db的参数指标。

数字信号处理技术中的滤波器设计与优化随着数字化带来的各种好处，数字信号处理也成为了各种领域中不可缺少的一部分。

数字信号处理技术有很多种，其中滤波器是其中比较基础和通用的一个部分，在音频处理、图像处理等领域经常使用。

如何设计和优化数字滤波器已经成为了数字信号处理中的一个核心问题。

一、数字滤波器的基本分类按照滤波器的实现方式，数字滤波器可以分为IIR滤波器和FIR滤波器两种，有时候也会有混合型的滤波器。

IIR滤波器是基于递归公式的滤波器，它更为灵活，可以设计出比FIR滤波器更窄的带宽和更陡峭的滤波器。

但是，由于IIR滤波器是有递归部分的，因此它的性能容易受到舍入误差、数值不稳定等问题的影响。

FIR滤波器是基于完全线性结构的滤波器，它的输出只与当前和过去的输入有关，与未来的输入无关，因此是非递归的。

由于FIR滤波器没有递归部分，因此在设计过程中可以比较容易地控制性能和稳定性，但FIR滤波器会占用较多的系统资源。

混合型滤波器是两种滤波器的优点结合，但是由于滤波器在数字信号处理中的广泛应用，因此滤波器的实际应用要根据不同的参数和需求进行选择和设计。

二、数字滤波器的设计过程在数字信号处理中，数字滤波器的设计过程是非常重要的，其设计过程一般需要经过以下几个步骤：1、选择滤波器的类型和应用环境。

在设计滤波器之前，需要根据应用场景及滤波器的使用目的，来确定设计阶段所使用的滤波器类型。

2、获取和处理原始信号。

获取需要处理的原始信号，并进行必要的信号预处理，包括降噪和去除伪影等处理。

3、确定滤波器的参数。

在此步骤中，需要根据所选滤波器的类型，确定其参数，如截止频率、滤波阶数、通带波纹、阻带衰减等，这些参数将决定您所设计滤波器的性能和结果。

4、设计数字滤波器。

设计滤波器的实现方法和过程。

5、测试和优化滤波器。

在此步骤中，测试已设计的滤波器的性能，并进行必要优化，确保所设计的滤波器符合应用要求。

三、数字滤波器的优化方法数字滤波器的设计优化，具体方法取决于所选择的滤波器类型、应用场景及其他需求。

数字滤波器设计及其应用在本文中，我们分别研究了在M A T L A B环境下I I R数字滤波器的典型设计和完全设计等方法。

典型设计是先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，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模拟低通、高通、带通、带阻滤波器，最后再把模拟滤波器转换成数字滤波器。

完全设计方法中我们利用函数直接设计出低通、高通、带通和带阻滤波器，并分别用巴特沃斯（Butterworth )滤波器、切比雪夫(C h e b ysh e v)滤波器、椭圆（C a u w)滤波器来实现，并比较了各自的频率响应曲线。

在F I R滤波器的设计中，我们用切比雪夫窗和海明窗设计的带通滤波器的频率响应进行对照，结果表面用海明窗设计的滤波器的频率特性几乎在任何频带上都比切比雪夫窗设计的滤波器的频率特性好，只是海明窗设计的滤波器下降斜度较小。

本文利用不同的滤波器研究了M A T L A B环境下的图像处理技术。

对一张无锡马山园林的风景照片进行的二种修正，取得了不同的效果:先对原图进行线性变换增加了对比度和亮度对这张图像，图像效果有了一定的改善。

后来我们用非锐化滤波器对修正后的图像再进行了处理，对图像的过渡失真进行了补偿。

：本文还对一幅加噪声婚纱照片的去噪效果进行了研究。

比较去噪效果证明，用小波变换的方法进行去噪，图像处理效果更佳。

关键词：数字滤波器；图像处理；小波变换；作者：王蔚指导教师：顾济华AbstractIn this thesis，the typical and complete designs under MATLAB are studied.The typical design gets the technical parameters from digital filters that should be designed, and then transformed into the analog parameters of alow-pass analog filter prototype. The prototype is converted into the analoglow-pass，high-pass，band-pass and the band-stop filters respectively,which are transformed into the digital ones.The complete design uses the given functions and releases the low-pass，high-pass，band-pass and the band-stop filters directly. But ter worth,Chebyshev and Caoer filters are used for the implementations.In the FIR filter designs, Chebyshev and Hamming windows are used for a band-pass filter. Their frequency responses are compared. The advantageof Hamming window is shown on all bands.Finally, the image processing functions using filters under MATLAB are studied.A photo (Wuxi Garden) is modified with two different processes and the different effects can be seen. The linear transformation improved the contrast and brightness of the photo, while the un-sharpening filter compensated the transitions.Another photo is modified with the wavelet transformation, which shows the better effects on reducing noises.Keywords: digital filter, image processing，wavelet transformationAuthor: Wang WeiDirected by Gu Ji-Hua第一章绪数字滤波在通信、图像编码、语音编码、雷达等许多领域中有着十分广泛的应用1n[2]。

数字滤波器优化设计摘要:当前，在数字信号处理和电子应用技术领域，数字滤波器以其精度高、灵活性好、便于大规模集成等突出优点，占据了至关重要的地位。

按冲击响应持续时间，数字滤波器可分为有限冲击响应（FIR）滤波器和无限冲击响应（IIR）滤波器。

传统的数字滤波器的设计方法有窗函数法、频率采样法和等波动最佳逼近法等。

但是随着时代的发展，应用领域的广泛增加、信号处理要求变高以及计算复杂程度的不断提高，对于数字滤波器软件和硬件的要求也越来越专业、复杂。

因此，数字滤波器的优化设计也显得更加重要。

近年来，国内外对数字滤波器的优化算法进行了较多的研究，提出了很多优化方法和算法，如：人工鱼群算法、粒子群算法、遗传算法、最小P误差法、小波逼近法等。

这些算法大大提高了数字滤波器的应用范围，使结果更加逼近于目标函数。

硬件上，FPGA以其体积小、速度快、重量轻、功耗低、可靠性高、成本低等优点在数字滤波器上得到应用，具有很好的发展前景。

关键词：数字滤波器；优化；算法At present,in the digital signal processing technology and electronic applications,the digital filter with high precision,good flexibility,easy large-scale integration and other advantages,occupy the important position. According to the shock response duration,digital filter can be divided into a finite impulse response(FIR)filter with infinite impulse response(IIR)filter. The traditional design method of digital filter with window function method, frequency sampling method and the fluctuant optimal approximation method. But along with the time development,extensive application of increase,signal processing demanding and complex calculation of degree rise ceaselessly,for digital filter software and hardware requirements have become more specialized,complex.Therefore,optimization design of FIR digital filter also appears more important.In recent years,domestic and foreign to the digital filter algorithm conducted a lot of research,offerred a lot of optimization methods and algorithms,such as:artificial fish swarm algorithm,particle swarm optimization,genetic algorithm,minimum P error method,wavelet approximation method.The algorithm greatly improves the application of digital filter,which makes the results more approaching to the target function. Hardware,FPGA with its small size,speed,light weight,low power consumption,high reliability,low cost advantages in digital filter has been applied,has the very good development prospect.1 研究意义由于数字滤波器审计在实际工程中只能是逼近理想的设计指标，即：主要任务是使滤波器幅频响应与所要求的幅频响应的均方误差最小，因此可以将它看成是一个按某种优化准则求解最优解的优化问题。