[工程科技]信息科学与技术导论是信息处理第四讲

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1、第四讲信息处理作业举例说明信号与信息的概念与区别信息处理与信号处理的概念及二者的联系与区别信息处理的模式举例说明智能信息处理在文字识别、图像检索等方面的用途“信息处理无处不在”的含义是什么？本讲主要内容：一、概述二、信号的基本概念三、信号处理主要内容与方法四、信息处理的基本概念五、信号处理与信息处理的区别与联系六、信息处理的发展趋势获取和传输信息的目的是为了应用信息来解决问题。为达此目的通常需要对所获取的信息进行适当地处理。应用的目的不同，处理的方式也不同。因此信息处理可理解为:针对一定的目的对信息进行的加工、处理、操作、运算的过

2、程。信息处理的意义：一、概述1.信号与信息信号是信息的载体。人们听到的声音，看到的图像、表格、文本，问到的气味，测量到的身高、血压，地震仪记录的波形等，都可称为信号。它们是信息的表现形式、是传感器的输出、是探测到的物理量。如前所述，各种物理量都可通过传感器转换成电信号。因此信号处理主要是电信号的处理。2.信号处理与信息处理信号是信息的载体和外壳。因此可分为两种不同的处理层次：通过对信号处理达到对信息本身处理的目的；二是仅仅对信号（电信号）进行处理。前者是深层的处理，触及信息本身，是真正意义上的“信息处理”；后者是浅层处理，只改变信

3、号（原则上）而不会影响信息本身，因此称为“信号处理”。基于信号本身的处理称为信号处理，基于内容并以获得信息和知识的处理为信息处理。3.信息的主要媒介人类传输信息的主要媒介是语音和图像。语音是人类发音器官发出的具有区别意义功能的声音，它是最直接记录思维活动的符号体系，是语言交流的声音形式。图像是能为人类视觉所感知的信息形式或人们心目中的有形想象。人们感知的信息大约80％是图像形式的信息。二、信号的基本概念信号处理可分为模拟信号处理（ASP）和数字信号处理（DSP）。所谓信号处理就是指对信号的各种参数进行的各种调整，如滤波、提取、变换

4、、分析和综合等运算或加工的过程，在时域中是基于信号/波形的处理，频域中是对频谱的处理。信号处理的目的包括以下几个方面：信号增强：特征抽取：编码解码：问题:1、如何描述信号---信号特性?2.2、Whysignalprocessing?3、Whydigitalsignalprocessing?4、Whatissignalprocessing1.信号特性信号通常是以电信号的形式反映信息的各种物理量。电信号通常是实践变量t的函数。信号随时间变化的函数曲线称为信号的波形。信号的特性可从三方面来描述：时域特性频域特性空域特性时域特性空域特性

5、频域特性示例：时域特性常见人体生理信号:EEG(脑电)ECG(心电)示例：时域特性火车鸣笛信号示例：时域特性一段语音信号信号时域与频域描述示例心电信号及其频谱语音信号时域波形及其频谱土星多光谱图像及其2维频谱空域图像频域描述信号时域与频域描述示例2、Whysignalprocessing信号被淹没在噪声里；信号与干扰混合在一起；要从信号中提取有用特征（谱分析）；将信号构建成易于有效传输的形式………3、Whydigitalsignalprocessing?（1）计算机操作的是二进制数码信号二进制数码的信号波形（2）只有数字信号才

6、能精确表示物理量模拟万用表模拟量根据表的指针读数，一般只能精确到三位数。数字万用表二进制数字可表示物理量所要求的精度。目前可精确到10位数以上（对应采用32位二进制数码表示一个数值）。逻辑电路有两个状态，分别对应“1”和“0”，计算机通过逻辑电路实现运算。二进数码波形实际信号波形受干扰后的波形定时信号再生信号3、Whydigitalsignalprocessing?（续1）（3）数字信号受干扰后可以再生，消除干扰影响受干扰后的信号经再生定时判决可正确恢复。3、Whydigitalsignalprocessing?（续2）（4）数字

7、信号可采用时间复用提高传输效率例如：在闭路电视电缆上，原传一路模拟电视信号的通道内，可以同时传4~8路数字电视节目（由于这涉及较多概念，在《通信原理》课程中才会详细讲授）。（5）数字电路性能稳定可靠，设计、维护、生产方便，体积小，重量轻数字电路高频模拟电路模拟与数字信号示例1:模拟与数字信号示例2:模拟与数字信号示例3:数字化优点性能稳定、生产方便（五）便于计算机操作（一）传输效率高（四）抗干扰能力强（三）精确表示物理量（二）3、Whydigitalsignalprocessing?（续3）数字化的实现---A/D、D/A简介（

8、1）A/D转换器原理A/D的原理简化框图A/D是专用集成电路成熟产品，以A/D的位数标明它能达到的转换精度。固定电话使用8位A/D，移动通信使用13位A/D。由A/D实现语音数字化。目前高精度A/D可达32位。模拟量（信号）通过A/D转换器变为数字