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本文作者maxfiner结合个人专业写的一篇文章《我眼中的信号与信息处理》，结合他的项目阅历、感悟写的一篇有些科普性质的小文。鉴此，作者投稿电子发烧友网，欲与其广阔电子发烧友网工程师网友共享其心得体会，故撰此文，以飨网友。在此，也欢迎更多工程师网友共享更多工程师故事，在交流与交流中不断磨炼前进。下一次，等待听到您的声响...
信号处理，精确的说，数字信号处理（DSP），或更广泛地说，信号与信息处理，归于电子信息工程专业中的一大研讨范畴。
提及电子工程，直观感觉好像是电子器件，电路，电气设备等等，其实其内在现已远远不止于此。跟着电子信息技能的开展，它往往会包括通讯、计算机、雷达、导航、电机、电力、操控、丈量外表等等范畴，可谓博学多才。也是当今世界的几个首要工业之一（动力轿车电子钢铁农业等）。
而信号与信息处理学科又能够认为是一个交叉学科，往往与通讯、操控、计算机等学科严密相关。所以咱们常常能够看到，许多计算机专业的研讨人员会搞些图画处理的东西。信号处理的研讨人员会搞些通讯方面的东西，通讯方向的研讨人员又会搞些计算机网络相关的东西。由于这几者之间都是互通互联的，不存在严厉的区别。
那么信号与信息处理详细又都首要研讨哪些内容呢？依据我现在的浅显的了解，能够经过一个简略的区分来做一个简略的介绍。
区分办法有多种，从研讨方向上，可区分为根本的数字信号处理，阵列信号处理，多维信号处理，小波信号剖析，多抽样率信号处理，自适应信号处理，计算信号处理（或许叫信号的检测与估值，或许叫噪声中信号的检测），功率谱估量等大方向，从使用范畴上，可区分为通讯信号处理，雷达信号处理，声响/语音信号处理，图画（医学印象）信号处理，地震信号处理等等。
榜首例，通讯信号处理的广泛使用。与咱们每个个别触摸最多的便是移动电话了，即手机。小小手机，犹如麻雀五脏俱全，其通讯进程中包含了丰厚的信号处理进程，如信号的改换，调制，信号的检测，信号参数的估量和获取，接收机的频偏估量、信道估量、信息的收集、康复、紧缩编码等等。又比方卫星通讯，深空通讯，都归所以噪声中的弱小信号检测，上面说到的计算信号处理，或许叫信号检测与估值，在深空通讯中大有用武之地。又比方导航，实质也是通讯，只不过通讯的意图不再是语音通话，而是定位。通讯的开展现已抵达这样一个境地，坐落巴基斯坦的美国特种部队袭杀的悉数进程能够实时的传送给美国白宫，供奥巴马总统和五角大楼高级将领实时观看。这在曾经是不行幻想的。
第二例，数字图画处理的广泛使用。日常使用中，最常见的便是数码相机了，自从数码相机诞生之日起，因其易用性不断迅猛开展，以至于到现在为止，现已将传统的胶片相机彻底挤出了日常消费市场，并一起不断进攻和蚕食胶片拍摄的高端拍摄范畴，单反的日益遍及便是一个明证。近来百年老店柯达的成果也是一个明证。这也从一个旁边面也反映了数字信号处理之强壮。数码相机的图画处理进程相同包含了丰厚的信号处理。精确的说，是数字图画处理。图画的信号收集、改换，比方图画的紧缩编码处理（JPEG用到DCT），图画巨细的改换，白平衡、颜色的调整等等。所有这些都经过数字信号的方式进行处理，也即数字图画处理。又比方数字电视，安全范畴的视频监控，触及到了动态图画的捕获，紧缩编码处理，传输和检测、提取、盯梢等等，想象一下，今世WLAN日趋老练，依据数字图画处理可开发一套智能视频检测算法，组装成一个视频监控和存储记载设备，放到家中，只需小偷一进屋，智能检测算法当即辨认并发动摄像头进行视频选取，记载小偷的容颜身形等特征，一起经过WLAN传送至另一个躲藏的视频存储设备，即便小偷发现了明面上的摄像头，可是要找到视频记载设备是较困难的。再举一例，美国闻名的战斧巡航导弹，就利用了图画匹配算法，将实时吸取的当时地势相片与预先存储好的地势相片进行实时匹配，然后确认导弹的当时方位，操控导弹的前进方向。
信号与信息处理在图画和视频范畴极为杰出的一个方向即图画信息的紧缩。由于相对于语音信号，图画/视频信号的容量显得更为巨大，这对图画/视频信号的传输也好，仍是存储处理也好，都构成了严峻的应战。依据一幅图画的相邻区域的相关性冗余，或许依据视频图画相邻帧的相关冗余，能够对图画/视频进行大幅度的紧缩。比方，相似傅立叶改换，依据DCT（离散余弦改换）和霍夫曼编码技能，人们拟定了JPEG的静态图画紧缩规范。依据DWT（离散小波改换），拟定了JPEG2000图画紧缩规范。
第三例，医学印象处理。实质上也归于数字图画处理，但由于在医学上的广泛使用，现已形成了一个极为重要的图画处理分支。比方IEEE会刊，除了ImageProcessing之外，还有MedicalImaging，由此可见一斑。医学印象处理极大的改造了医疗确诊和医治手法，比方依据图画处理中的RADEON改换（依据多个视点的一维信息康复人体截面的二维信息），制作出了能够出现高清晰度人体三维印象的计算机断层扫描。相对传统的模拟信号方式的X射线成像，清晰度大幅度提高。鉴于在医学成像范畴的革命性立异，发明人还因而获得了诺贝尔医学奖。
第四例，语音信号处理。语音在人际交流与交流中，发挥着重要作用，以至于人们平常都现已不大留意到了。信号处理在语音信号范畴也能够大展拳脚。比方语音信号的紧缩，人的声响根本散布在20-22000赫兹的规模，因而要不失真的选取人的声响，依据香农采样定理，采样率得到达44000赫兹，而这正是CD的数据速率。可是为了更有用的节约信道带宽，依据AR参数模型等办法，能够将数据速率紧缩到3k-4k左右，而根本不令语音发生较大的失真。这样就使得相同的一个物理信道，能够一起包容更多的通话用户，也即在不添加硬件本钱的情况下，大大添加了通讯的容量。比方语音辨认，实质上归于模式辨认，但由于语音的重要使用，现已开展成为模式辨认的一个重量很重的分支，而语音辨认的一个重要东西和理论支撑便是随机进程中的马尔可夫进程。又比方语音/乐音组成，了解音乐的朋友应该都知道日本的雅马哈，其数字音乐组成技能令人惊叹。 |
