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分析信号频谱有何意义,信号频谱概念

时间:2023-05-06 14:32:02 阅读:253034 作者:2117

关于信号和图像的频谱分析

频谱分析可以将一种复杂的信号分解为较简单的信号,找出一个信号在不同频率下的信息。频谱是指一个时域的信号在频域下的表示方式,通过对信号进行傅里叶变换得到“幅度频谱”和“相位频谱”。
刚开始我不是很理解频谱图是如何形成的,后来理解了之后觉得下面这幅图可以帮助诚心的秀发理解了。一个信号可以分解为不同频率的正弦波,从正面看我们看到的是它的时域波形图,从侧面看横坐标就变成了频率,即为频谱图,可以看到信号是由哪些频率合成。

画一个信号的频谱图,需要有采样频率fs,根据奈归斯特定理:采样频率要大于等于信号最高频率的两倍,不然会发生频谱混叠。还需要采样点数N。假定已有一个信号x,对信号进行傅里叶变换,N个采样点经过傅里叶变换就是N个复数,每个复数对应一个频率值以及该频率信号的幅值和相位。第一个点对应的频率为0hz,为直流分量DC。某点n所表示的频率为:fn=(n-1)*fs/N,该点的模值除以N/2就是对应该频率下的信号的幅值(对于直流信号除以N),fn所能分辨到的频率为fs/N;比如fs=1000HZ,N=1000,则能分辨到的频率为1HZ,采样时间为1s,采样时间和频率分辨率为倒数关系,要提高频率分辨率就必须增加采样点数。该频率下信号的相位可以用函数atan2(b,a)计算。

这里我的数据比较大且集中,所以画出来不明显

i=imread('lena512.bmp');a=imnoise(i,'gaussian',0.05);[m,n]=size(a);f1=fft(a,[],2); %傅里叶变换f1_mean=sum(f1)/m;N=512;n=0:N-1;fs=1000;f=n*fs/N; %横坐标变换figure;plot(f,abs(f1_mean))


如果使用fftshift函数进行处理后画频谱图会好看一点,它会对频谱进行搬移,将零频分量搬移到频谱中心。

i=imread('lena512.bmp');a=imnoise(i,'salt & pepper',0.05);[m,n]=size(a);f1=fft(a,[],2);f1_mean=fftshift(sum(f1)/m);N=length(f1_mean);n=0:N-1;fs=1000;f=(n/N-1/2)*fs;plot(f,abs(f1_mean)*2/l)

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